电容器与电容、带电粒子在电场中的运动

1、第六章 静电场第3课时 电容器与电容 带电粒子在电场中的运动考纲解读考点一考点二考点三考点四高考模拟练出高分考纲解读1.理解电容器的基本概念，掌握好电容器的两类动态分析.2.能运用运动的合成与分解解决带电粒子的偏转问题.3.用动力学方法解决带电粒子在电场中的直线运动问题考点一平行板电容器的动态分析异种电荷电场能电场能无UQ考点一平行板电容器的动态分析考点一平行板电容器的动态分析例1如图所示，两块较大的金属板A、B平行放置并与一电源相连，S闭合后，两板间有一质量为m、电荷量为q的油滴恰好处于静止状态以下说法中正确的是()A若将A板向上平移一小段位移，则油滴向下加速运动，G中有ba的电流B若将A板

2、向左平移一小段位移，则油滴仍然静止，G中有ba的电流C若将S断开，则油滴立即做自由落体运动，G中无电流D若将S断开，再将A板向下平移一小段位移，则油滴向上加速运动，G中有ba的电流考点一平行板电容器的动态分析当S闭合U不变A选项，d E 油滴向下加速运动B选项，d 不变E不变油滴仍然静止A选项，d B选项，S QI选项A、B正确.考点一平行板电容器的动态分析当S断开Q不变无电流E不变油滴不动选项C、D错误.考点一平行板电容器的动态分析1用控制变量法，可以研究影响平等板电容器的因素(如图)，设两极板正对面积为S，极板间的距离为d，静电计指针偏角为.实验中，极板所带电荷量不变，若()A保持S不变，

3、增大d，则变大B保持S不变，增大d，则变小C保持d不变，增大S，则变小D保持d不变，增大S，则不变变式题组AC考点一平行板电容器的动态分析2将平行板电容器两极板之间的距离、电压、电场强度大小和极板所带的电荷量分别用d、U、E和Q表示，下列说法正确的是()A保持U不变，将d变为原来的两倍，则E变为原来的一半B保持E不变，将d变为原来的一半，则U变为原来的两倍C保持d不变，将Q变为原来的两倍，则U变为原来的一半D保持d不变，将Q变为原来的一半，则E变为原来的一半AD考点一平行板电容器的动态分析两种类型平行板电容器的动态分析问题规律总结考点二 带电粒子(或带电体)在电场中的直线运动静止匀速直线匀加速

4、匀减速考点二 带电粒子(或带电体)在电场中的直线运动v=0U不变考点二 带电粒子(或带电体)在电场中的直线运动答案D考点二 带电粒子(或带电体)在电场中的直线运动递进题组3 如图，平行板电容器的两个极板与水平地面成一角度，两极板与一直流电源相连若一带电粒子恰能沿图中所示水平直线通过电容器，则在此过程中，该粒子()A所受重力与电场力平衡B电势能逐渐增加C动能逐渐增加D做匀变速直线运动F合mgF电v解析要使粒子在电场中做直线运动，必须使合力与运动方向在同一直线上.BD考点二 带电粒子(或带电体)在电场中的直线运动受力平衡FNmgqE考点二 带电粒子(或带电体)在电场中的直线运动4如图所示，一电荷量

5、为q、质量为m的小物块处于一倾角为37的光滑斜面上，当整个装置被置于一水平向右的匀强电场中，小物块恰好静止重力加速度取g，sin 370.6，cos 370.8.求：(1)水平向右电场的电场强度；FNmgqE考点二 带电粒子(或带电体)在电场中的直线运动FNmgL考点二 带电粒子(或带电体)在电场中的直线运动(1)微观粒子(如电子、质子、粒子等)在电场中的运动，通常不必考虑其重力及运动中重力势能的变化(2)普通的带电体(如油滴、尘埃、小球等)在电场中的运动，除题中说明外，必须考虑其重力及运动中重力势能的变化处理带电粒子在电场中运动的常用技巧特别提醒考点三 带电粒子在电场中的偏转1带电粒子在电场

6、中的偏转(1)条件分析：带电粒子垂直于电场线方向进入匀强电场(2)运动性质：_运动(3)处理方法：分解成相互_的两个方向上的_，类似于_(4)运动规律：沿初速度方向做_运动，运动时间匀变速曲线垂直直线运动平抛运动匀速直线考点三 带电粒子在电场中的偏转沿电场力方向，做_运动匀加速直线考点三 带电粒子在电场中的偏转2带电粒子在匀强电场中偏转时的两个结论(1)不同的带电粒子从静止开始经过同一电场加速后再从同一偏转电场射出时，偏移量和偏转角总是相同的考点三 带电粒子在电场中的偏转考点三 带电粒子在电场中的偏转例3如图所示，两平行金属板A、B长为L8 cm，两板间距离d8 cm，A板比B板电势高300

7、V，一带正电的粒子电荷量为q1.01010 C、质量为m1.01020 kg，沿电场中心线RO垂直电场线飞入电场，初速度v02.0106 m/s，粒子飞出电场后经过界面MN、PS间的无电场区域，然后进入固定在O点的点电荷Q形成的电场区域(设界面PS右侧点电荷的电场分布不受界面的影响)已知两界面MN、PS相距为12 cm，D是中心线RO与界面PS的交点，O点在中心线上，距离界面PS为9 cm，粒子穿过界面PS做匀速圆周运动，最后垂直打在放置于中心线上的荧光屏bc上(静电力常量k9.0109 Nm2/C2，粒子的重力不计)(1)求粒子穿过界面MN时偏离中心线RO的距离为多远；到达PS界面时离D点为

8、多远；(2)在图上粗略画出粒子的运动轨迹；(3)确定点电荷Q的电性并求其电荷量的大小考点三 带电粒子在电场中的偏转(1)求粒子穿过界面MN时偏离中心线RO的距离为多远；到达PS界面时离D点为多远；(2)在图上粗略画出粒子的运动轨迹；类平抛运动匀速直线运动匀速圆周运动Yy考点三 带电粒子在电场中的偏转(3)确定点电荷Q的电性并求其电荷量的大小v合v0vy考点三 带电粒子在电场中的偏转变式题组5如图所示，真空中水平放置的两个相同极板Y和Y长为L，相距为d，足够大的竖直屏与两板右侧相距b.在两板间加上可调偏转电压U，一束质量为m、电荷量为q的带电粒子(不计重力)从两板左侧中点A以初速度v0沿水平方向

9、射入电场且能穿出求：(1)两板间所加偏转电压U的范围；(2)粒子可能到达屏上区域的长度临界条件：刚好打在极板边沿处考点三 带电粒子在电场中的偏转考点三 带电粒子在电场中的偏转6如图甲所示，长为L、间距为d的两金属板A、B水平放置，ab为两板的中心线，一个带电粒子以速度v0从a点水平射入，沿直线从b点射出，若将两金属板接到如图乙所示的交变电压上，欲使该粒子仍能从b点以速度v0射出，求：(1)交变电压的周期T应满足什么条件；(2)粒子从a点射入金属板的时刻应满足什么条件在竖直方向：tvy回到原位置，速度减为0考点三 带电粒子在电场中的偏转考点三 带电粒子在电场中的偏转(1)运动学与动力学观点运动学

10、观点是指用匀变速运动的公式来解决实际问题，一般有两种情况：a带电粒子初速度方向与电场线共线，则粒子做匀变速直线运动；b带电粒子的初速度方向垂直电场线，则粒子做匀变速曲线运动(类平抛运动)当带电粒子在电场中做匀变速曲线运动时，一般要采取类似平抛运动的解决方法带电粒子在电场中运动问题的两种求解思路规律总结考点三 带电粒子在电场中的偏转(2)功能观点：首先对带电粒子受力分析，再分析运动形式，然后根据具体情况选用公式计算若选用动能定理，则要分清有多少个力做功，是恒力做功还是变力做功，同时要明确初、末状态及运动过程中的动能的增量若选用能量守恒定律，则要分清带电粒子在运动中共有多少种能量参与转化，哪些能量

11、是增加的，哪些能量是减少的考点四带电体在复合场中的运动考点四带电体在复合场中的运动F电mg等效最低点考点四带电体在复合场中的运动(1)小球所能获得的最大动能是多大；(2)小球对环的最大压力是多大F电mgB考点四带电体在复合场中的运动变式题组7如图所示，在竖直平面内，AB为水平放置的绝缘粗糙轨道，CD为竖直放置的足够长绝缘粗糙轨道，AB与CD通过四分之一绝缘光滑圆弧形轨道平滑连接，圆弧的圆心为O，半径R0.50 m，轨道所在空间存在水平向右的匀强电场，电场强度的大小E1.0104 N/C，现有质量m0.20 kg、电荷量q8.0104 C的带电体(可视为质点)，从A点由静止开始运动，已知xAB1

12、.0 m，带电体与轨道AB、CD间的动摩擦因数均为0.5.假定带电体与轨道之间的最大静摩擦力和滑动摩擦力相等求：(取g10 m/s2)(1)带电体运动到圆弧形轨道C点时的速度；(2)带电体最终停在何处考点四带电体在复合场中的运动(1)带电体运动到圆弧形轨道C点时的速度；(2)带电体最终停在何处考点四带电体在复合场中的运动1用动力学的观点分析带电粒子在复合场中的运动(1)由于匀强电场中带电粒子所受静电力和重力都是恒力，可用正交分解法(2)类似于处理偏转问题，将复杂的运动分解为简单的正交直线运动，化繁为简(3)综合运用牛顿运动定律和匀变速直线运动公式，注意受力分析要全面，特别注意重力是否需要考虑的

13、问题，另外要注意运动学公式里包含物理量的正负号，即其矢量性规律总结考点四带电体在复合场中的运动2用能量的观点来分析带电粒子在复合场中的运动(1)运用能量守恒定律，注意题目中有哪些形式的能量出现(2)运用动能定理，注意过程分析要全面，准确求出过程中的所有力做的功，判断选用分过程还是全过程使用动能定理高考模拟明确考向高考模拟明确考向2(2013广东15)喷墨打印机的简化模型如图11所示，重力可忽略的墨汁微滴，经带电室带负电后，以速度v垂直匀强电场飞入极板间，最终打在纸上，则微滴在极板间电场中()A向负极板偏转B电势能逐渐增大C运动轨迹是抛物线D运动轨迹与所带电荷量无关向正极板偏转静电力做正功，故E

14、p减小高考模拟明确考向3(2012江苏2)一充电后的平行板电容器保持两极板的正对面积、间距和电荷量不变，在两极板间插入一电介质，其电容C和两极板间的电势差U的变化情况是()AC和U均增大 BC增大，U减小CC减小，U增大 DC和U均减小高考模拟明确考向高考模拟明确考向答案BC高考模拟明确考向5(2014安徽22)如图所示，充电后的平行板电容器水平放置，电容为C，极板间的距离为d，上极板正中有一小孔一个质量为m、电荷量为q的小球从小孔正上方高h处由静止开始下落，穿过小孔到达下极板处速度恰为零(空气阻力忽略不计，极板间电场可视为匀强电场，重力加速度为g)求：(1)小球到达小孔处的速度；(2)极板间

15、电场强度的大小和电容器所带电荷量；(3)小球从开始下落运动到下极板处的时间自由落体匀减速直线运动高考模拟明确考向qEmg高考模拟明确考向练出高分1如图所示，不带电的金属球A固定在绝缘底座上，它的正上方有B点，该处有带电液滴不断地自静止开始落下，液滴到达A球后将电荷量全部传给A球，设前一液滴到达A球后，后一液滴才开始下落，不计B点未下落带电液滴对下落液滴的影响，则下列叙述中正确的是()A第一滴液滴做自由落体运动，以后液滴做变加速运动，都能到达A球B当液滴下落到重力等于电场力位置时，开始做匀速运动C所有液滴下落过程所能达到的最大动能不相等D所有液滴下落过程中电场力做功相等3456789101112

16、12练出高分解析第一滴液滴下落时，A上不带电，故不受电场力作用，只受重力，所以做自由落体运动，以后的液滴在下落过程中，将受电场力作用，且在靠近A的过程中电场力变大，所以做变加速运动，当A电荷量较大时，使得液滴所受的电场力大于重力时，液滴有可能不能到达A球，所以A错误；当液滴下落到重力等于电场力位置时，再运动重力将不等于电场力，所以不会做匀速运动，故B错误；每滴液滴在下落过程中A所带的电荷量不同，故下落液滴动能最大的位置不同，此时合外力做功不同，最大动能不相等，所以C正确；每滴液滴在下落过程中A所带的电荷量不同，液滴所受的电场力不同，电场力做功不同，所以D错误答案C345678910111212

17、练出高分2一平行板电容器充电后与电源断开，负极板接地两板间有一个正试探电荷固定在P点，如图所示，以C表示电容器的电容、E表示两板间的场强、表示P点的电势，W表示正电荷在P点的电势能，若正极板保持不动，将负极板缓慢向右平移一小段距离l0的过程中，各物理量与负极板移动距离x的关系图象中正确的是()345678910111212练出高分答案C345678910111212练出高分3如图所示，从炽热的金属丝飘出的电子(速度可视为零)，经加速电场加速后从两极板中间垂直射入偏转电场电子的重力不计在满足电子能射出偏转电场的条件下，下述四种情况中，一定能使电子的偏转角变大的是()A仅将偏转电场极性对调B仅增大

18、偏转电极板间的距离C仅增大偏转电极板间的电压D仅减小偏转电极板间的电压345678910111212练出高分答案C345678910111212练出高分345678910111212练出高分5(2014天津4)如图所示，平行金属板A、B水平正对放置，分别带等量异号电荷一带电微粒水平射入板间，在重力和电场力共同作用下运动，轨迹如图中虚线所示，那么()A若微粒带正电荷，则A板一定带正电荷B微粒从M点运动到N点电势能一定增加C微粒从M点运动到N点动能一定增加D微粒从M点运动到N点机械能一定增加解析由于两极板的正负不知，粒子的电性不确定，则粒子所受电场力方向不确定，所受电场力做功正负不确定，但根据粒子

19、运动轨迹，粒子所受合力一定向下，则合力一定做正功，所以电势能变化情况、机械能变化情况不确定，但粒子动能一定增加345678910111212练出高分345678910111212练出高分答案B345678910111212练出高分7如图所示为一平行板电容器，两板之间的距离d和两板正对面积S都可以调节，电容器两板与电池相连接Q表示电容器所带的电荷量，E表示两板间的电场强度则()A当d增大，S不变时，Q减小，E减小B当S增大，d不变时，Q增大，E增大C当d减小，S增大时，Q增大，E增大D当S减小，d增大时，Q不变，E增大AC345678910111212练出高分345678910111212练出高分答案BD345678910111212练出高分BD345678910111212练出高分10如图所示，水平放置的平行板电容器与某一电源相连，它的极板长L0.4 m，两极板间距离d4103 m，有一束由相同带电微粒组成的粒子流以相同的速度v0从两极板中央平行极板射入，开关S闭合前，两极板间不带电，由于重力作用，微粒能落到下极板的正中央已知微粒