高考物理一轮复习课件：第八章 静电场 第三讲 电容器 带电粒子在电场中的运动

第三讲电容器

带电粒子(体)在电场中的运动一、电容器模型++++----

1.C定义式：A静电计思考：电容C由哪些因数决定呢？Q不变2.两类问题

①Q不变：d↑(拉面条)C↓U↑E不变U+Q-Q+Q-QS↓(挤面条)C↓U↑E变大

2.两类问题++++----AQ不变Q是面条②U不变d↑C↓Q↓E变小U+Q-QS↓C↓Q↓E不变++++----AU不变2.两类问题

①Q不变：Q是面条②U不变++++----A2.两类问题

①Q不变：Q是面条③二极管:d↓CQUS↓C↓Q↓?U→E变大→E变大↑

是单向阀门↑↑第三讲电容器

带电粒子(体)在电场中的运动一、电容器模型二、带电体直线模型+_U1-qm1.基本粒子:V0

d

V0/思考:从中间释放，求两次速度之比和时间之比？

注意:释放位置不同，

W不同,a不变第三讲电容器

带电粒子(体)在电场中的运动一、电容器模型二、带电体直线模型+_U1-qm1.基本粒子:V0

d

+_-qmdh2.带电小球.尘埃.油滴

U1=?a=?

三、带电体的偏转++++++------VV0Vyy+_U1U2V0Ld1.偏转距离y2.偏转角

d1-qm

V=?

3.末速度

三、带电体的偏转++++++------VV0Vyy+_U1U2V0Ld1.偏转距离y2.偏转角

d1-qmV=?

3.末速度注意：①不同粒子经同一加速电场和偏转电场，y和ɵ相同。②末速度与q/m(比荷)有关，末动能？只与q有关。思考：如果带电体的重力要考虑，那会怎么偏转？四、示波管++++++------VV0Vyy+_U1U2V0Ldd1-qmY=?L/2

1.原理0S电子枪偏转电极+-XX、y、yXX、y、y荧光屏2.构造:电子枪、偏转电极、荧光屏亮斑四、示波管

1.原理电极XX、所加的锯齿电压电子枪偏转电极+-XX、y、y亮斑XX、y、y荧光屏3.扫描电压：XX、y、yXX、y、yt12t1Uy4t1四、示波管4.信号电压：YY、上的各种电压XX、y、yt12t1Uy4t1t12t1UX4t1XX、y、yXX、上的锯齿电压3.扫描电压：四、示波管思考：扫描电压的周期是信号电压的两倍，波形是什么样？[微点判断](1)电容器所带的电荷量是指每个极板所带电荷量的代数和。 ()(2)电容器的电容与电容器所带电荷量成反比。()(3)放电后的电容器电荷量为零，电容也为零。()(4)带电粒子在匀强电场中只能做类平抛运动。()(5)带电粒子在电场中，只受电场力时，也可以做匀速圆周运动()(6)示波管屏幕上的亮线是由于电子束高速撞击荧光屏而产生的()(7)带电粒子在电场中运动时重力一定可以忽略不计。 ()××××√√×

提能点(一)平行板电容器的动态分析

电容器与电源断开1．(鲁科版新教材习题改编)如图所示，平行板电容器充电后与电源断开，正极板接地，两板间有一个带负电的试探电荷固定在P点。静电计的金属球与电容器的负极板连接，外壳接地。以E表示两板间的电场强度，φ表示P点的电势，Ep表示该试探电荷在P点的电势能，θ表示静电计指针的偏角。若保持负极板不动，将正极板缓慢向右平移一小段距离(静电计所带电荷量可忽略不计)，各物理量变化情况描述正确的是(

)A．E增大，φ降低，Ep减小，θ增大B．E不变，φ降低，Ep增大，θ减小C．E不变，φ升高，Ep减小，θ减小D．E减小，φ升高，Ep减小，θ减小C

电容器与电源连接2．(2021年8省联考·河北卷)(多选)如图，某电容器由两水平放置的半圆形金属板组成，板间为真空。两金属板分别与电源两极相连，下极板固定，上极板可以绕过圆心且垂直于半圆面的轴转动。起初两极板边缘对齐，然后上极板转过10°，并使两极板间距减小到原来的一半。假设变化前后均有一电子由静止从上极板运动到下极板。忽略边缘效应，则下列说法正确的是(

)A．变化前后电容器电容之比为9∶17B．变化前后电容器所带电荷量之比为16∶9C．变化前后电子到达下极板的速度之比为

∶1D．变化前后电子运动到下极板所用时间之比为2∶1AD

电路中含有二极管3．(多选)

如图所示，直流电源、滑动变阻器、平行板电容器与理想二极管(正向电阻为0，反向电阻无穷大)连接，电源负极接地。开始时电容器不带电，闭合开关S，稳定后，一带电油滴恰能静止在电容器中的P点,在开关S保持接通的状态下，下列说法正确的是(

)A．当滑动变阻器的滑片向下滑动时，带电油滴将会向上运动B．当电容器的上极板向上移动时，带电油滴将仍然静止C．当电容器的下极板向下移动时，P点的电势将不变D．当电容器的下极板向左移动时(P点仍处在电场中)，极板间的场强将增大BDA．当滑动变阻器的滑片向下滑动时，带电油滴将会向上运动B．当电容器的上极板向上移动时，带电油滴将仍然静止C．当电容器的下极板向下移动时，P点的电势将不变D．当电容器的下极板向左移动时(P点仍处在电场中)，极板间的场强将增大BD

带电体在电场中的匀变速直线运动例1．(多选)如图所示，A、B为平行金属板，两板间距为d，分别与电源两极相连，两板的中央各有一小孔M和N。今有一带电质点，自A板上方相距为d的P点由静止自由下落(P、M、N在同一竖直线上)，空气阻力忽略不计，到达N孔时速度恰好为零，然后沿原路返回。若保持两极板间的电压不变，则(

)A．把A板向上平移一小段距离，质点自

P点自由下落后仍能返回B．把A板向下平移一小段距离，质点自P点

自由下落后将穿过N孔继续下落C．把B板向上平移一小段距离，质点自P点自由下落后仍能返回D．把B板向下平移一小段距离，质点自P点自由下落后将穿过N孔继续下落ACD例2

如图所示，倾斜放置的平行板电容器两极板与水平面夹角为θ，极板间距为d，带负电的微粒质量为m、带电荷量为q，从极板M的左边缘A处以初速度v0水平射入，沿直线运动并从极板N的右边缘B处射出，重力加速度为g，则()A.微粒到达B点时动能为

mv02B.微粒的加速度大小等于gsinθC.两极板的电势差UMN＝D.微粒从A点到B点的过程，电势能减少C[典例]如图所示，一充电后的平行板电容器的两极板相距l，在正极板附近有一质量为m、电荷量为q1(q1>0)的粒子A；在负极板附近有一质量也为m、电荷量为－q2(q2>0)的粒子B。仅在电场力的作用下两粒子同时从静止开始运动。已知两粒子同时经过一平行于正极板且与其相距3l/7的平面Q，两粒子间相互作用力可忽略，不计重力，则以下说法正确的是(

)A．电荷量q1与q2的比值为3∶7B．电荷量q1与q2的比值为3∶4C．粒子A、B通过平面Q时的速度之比为9∶16D．粒子A、B通过平面Q时的速度之比为3∶7B提能点(二)带电粒子(体)在电场中的直线运动[答案]

B[针对训练]带电粒子在电场中的加速1.

当今医学上对某些肿瘤采用质子疗法进行治疗，该疗法用一定能量的质子束照射肿瘤杀死癌细胞。现用一直线加速器来加速质子，使其从静止开始被加速到1.0×107m/s。已知加速电场的场强为1.3×105N/C，质子的质量为1.67×10－27kg，电荷量为1.6×10－19C，下列说法正确的是(

)A．加速过程中质子电势能增加B．质子所受到的电场力约为2×10－15NC．质子加速需要的时间约为8×10－6sD．加速器加速的直线长度约为4mD答案:D

带电体在电场中的匀变速直线运动2．(多选)如图所示，A、B为平行金属板，两板间距为d，分别与电源两极相连，两板的中央各有一小孔M和N。今有一带电质点，自A板上方相距为d的P点由静止自由下落(P、M、N在同一竖直线上)，空气阻力忽略不计，到达N孔时速度恰好为零，然后沿原路返回。若保持两极板间的电压不变，则(

)A．把A板向上平移一小段距离，质点自

P点自由下落后仍能返回B．把A板向下平移一小段距离，质点自P点

自由下落后将穿过N孔继续下落C．把B板向上平移一小段距离，质点自P点自由下落后仍能返回D．把B板向下平移一小段距离，质点自P点自由下落后将穿过N孔继续下落ACD答案:ACD带电体在匀强电场中的往复直线运动

带电粒子在电场中的往复运动3．(2021·武汉调研)如图所示，较大的平行金属板正对水平放置，P板在上、Q板在下，距离为d。质量为m、电荷量为＋q的带电小球自距P板d/3处的O点由静止释放，运动时间t，在PQ两板间加未知电压U，又经过2t小球返回出发点，该过程中小球未与下板Q接触。已知重力加速度为g，小球运动过程中电荷量保持不变，忽略空气阻力。求：(1)PQ两板电势差UPQ；(2)欲使小球不与下板Q接触，t的最大值；v1＝gtqE－mg=maU＝Ed思考：在光滑的水平面上，用一拉力F作用在静止的物体上，作用时间t后，施加一反向的力F/，在相等时间内返回出发点，则F/等于F的几倍？FF/F/带电体在匀强电场中的往复直线运动(2)欲使小球不与下板Q接触，t的最大值；v1＝gtqE－mg=maU＝Ed

带电体在匀强电场中的往复直线运动(3)当t取(2)最大值，为使小球不与P板接触，当小球返回O点时，改变PQ两板电势差，PQ两板电势差UPQ′满足的条件。电场方向向下例3.(多选)如图所示，一充电后与电源断开的平行板电容器的两极板水平放置，板长为L，板间距离为d，距板右端L处有一竖直屏M.一带电荷量为q、质量为m的质点以初速度v0沿中线射入两板间，最后垂直打在M上，则下列说法中正确的是(已知重力加速度为g)（

）BC[典例]

(2021·全国乙卷)(多选)四个带电粒子的电荷量和质量分别为(＋q，m)、(＋q,2m)、(＋3q,3m)、(－q，m)，它们先后以相同的速度从坐标原点沿x轴正方向射入一匀强电场中，电场方向与y轴平行。不计重力，下列描绘这四个粒子运动轨迹的图像中，可能正确的是(

)AD提能点(三)带电粒子在电场的偏转[答案]

AD[针对训练]带电体在匀强电场中的偏转1.

如图所示，真空中有一电子以速度v沿着与电场强度垂直的方向自O点进入匀强电场。以O为坐标原点建立直角坐标系，x轴垂直于电场方向，在x轴上取OA＝AB＝BC，分别自A、B、C作与y轴平行的线，跟电子的径迹交于M、N、P三点，电子经过M、N、P三点时，沿y轴的分速度分别为vM、vN、vP，则下列说法正确的是(

)A．vM∶vN∶vP＝1∶2∶3B．vM∶vN∶vP＝1∶3∶5C．AM∶BN∶CP＝1∶2∶3D．AM∶BN∶CP＝1∶3∶5A解析：电子在电场中运动时，其水平方向为匀速直线运动，竖直方向为初速度为0的匀加速直线运动，由于OA＝AB＝BC，则OA、AB、BC三段的时间相等，在竖直方向由vy＝at知vM∶vN∶vP＝1∶2∶3，A正确，B错误；在竖直方向上，根据初速度