第六章 第三节电容器与电容 带电粒子在电场中的运动

本文格式为Word版，下载可任意编辑——第六章第三节电容器与电容带电粒子在电场中的运动千里之行，始于足下，闻鸡起舞，剑指清华！

班级：姓名：

高三物理学案

第6章静电场课时3电容器与电容带电粒子在电场中的运动使用时间：年月日编辑人：王喜宏

1、知道电容器的电压、电荷量和电容的关系；知道平行板电容器的电容与那些因素有关

2、把握带电粒子在电场中的加速、偏转规律，了解示波器的原理,会用运动的分解来求解有关偏转问题

重点：电容器的动态变化以及电容的定义式和决定式，把握带电粒子在

电场中的加速、偏转问题。

难点：电容器、电容问题的探讨以及用力学和功能关系分析带电粒子在电场中的运动状况。

带电粒子在匀强电场中的运动Ⅱ类要求

示波管Ⅰ类要求常见电容器Ⅰ类要求电容器的电压、电荷量和电容的关系Ⅰ类要求

这部分内容几乎每年都考，基本上以6分的选择题出现或者综合其它知识点以14到20分的计算题出现。

一、静电现象的解释1、静电平衡（1）静电感应：导体内在电场力作用下重新分布，使导体两端出现的现象叫静电感应。静电感应现象的实质是_________________________。

（2）静电平衡状态：导体（包括表面）中时的状态叫静电平衡状态。（3）静电平衡的条件是：。（4）静电平衡的特点是：①导体内部场强；

②导体表面上的场强不等于0，且与表面；③净电荷分布在。

地球是一个极大的导体，可以认为处于静电平衡状态，所以它是一个。这是我们可以选大地作为零电势体的一个原因。

高三物理学案第1页共6页

千里之行，始于足下，闻鸡起舞，剑指清华！2、静电现象的应用

（1）静电屏蔽现象：导体的外壳对它的内部起到“保护〞作用，使它的内部的影响，这种现象称为静电屏蔽。

（2）尖端放电：所带电荷与导体尖端的电荷符号相反地粒子，由于被吸引而奔向尖端，与尖端上的的现象。

二、电容器电容

1、电容器的组成：两个彼此又的导体可构成一个电容器。2、作用:电容器是储存电荷（电能）的元件

3、电容器所带电荷量是指4、电容器的充放电过程

充电过程：把电容器的一个极板接电池正极，另一个极板接电池负极，两个极就分别带上了等量的异种电荷，这个过程叫做充电

（1）充电电流：电容器充电时会在电路中形成随时间变化的充电电流，充电时，电流从电源正极流向电容器的正极板，从电容器的负极板流向电源的负极。

（2）电容器的所带电荷量Q，电容器两极板间的电压U，电容器中的电场强度E。

（3）充电后电容器从电源获得能量称为电场能，当电容器充电终止后，电容器所在的电路无电流，电容器两极板间的电压和充电电压相等。

放电过程：用一根导线把充电后的两极接通，两极上的电荷相互中和，电容器就不带电，这个过程叫做放电

（1）放电电流：电容器放电时，电流从电容器正极板流出，通过电路流向电容器的负极。

（2）所带电荷量Q，电容器两极板间的电压U，电容器中的电场强度E。

（3）电场能转化成其它形式的能，当放电终止后，电路中无电流。5、电容

（1）物理意义：（2）定义：电容器与两个极板间的的比值叫做电容器的电容

（3）定义式C==各量的物理意义及单位（4）电容单位：法拉(f)，微法(μf)，皮法(pf)1f=106μf=1012pf

说明：比值定义法：c与q、u无关；与电容器是否带电及带电多少无关，c由电容器本身物理条件（导体大小、形状、相对位置及电介质）决定

（5）平行板电容器电容C的决定式：C=，公式中各量的单位和意义6、常用电容器

（1）分类：、（2）符号：、

（3）分清击穿电压和额定电压。

高三物理学案第2页共6页

千里之行，始于足下，闻鸡起舞，剑指清华！7、对平行板电容器两类典型问题的探讨，得出平行板电容器内部E、U、Q的变化规律。（1）基本方法：首先判断并区分两种基本状况（电容器是Q不变还是U不变），然后依据以下三条逐一判断。第一、平行板电容器的电容决定式C=，其次、平行板电容器内部电场是匀强电场，所以E=，第三、电容器所带电量Q=。

（2）请你利用基本方法进行探讨。

第一类：平行板电容器充电后，继续保持电容器两极板与电源两极相连，分别分析电容器的d、S、ε变化，将引起的C、Q、U、E怎样变化？

其次类：平行板电容器充电后，切断与电源的连接，分别分析电容器的d、S、ε变化，将引起的C、Q、U、E怎样变化？

这说明孤立的带电电容器在极板彼此远离或靠近过程，内部场强不会变化。

三、带电粒子在电场中的运动（一）．直线运动

1、平衡问题：带电粒子在电场中的处于静止或匀速直线运动。利用平衡条件列方程。2、带电粒子在电场中的加速或减速问题（不计重力）

第一、分析运动状态：带电粒子沿与电场线平行的方向进入匀强电场，受到的电场力与运动方向，粒子将做运动。可用牛顿运动定律和运动学公式求解。

其次、从功能关系分析：若粒子初速度为零，则根据动能定理可得，所以得出出场时的速度V=。若初速度是Vo，则根据动能定理可得，所以出场时的速度v=。（二）.带电粒子的偏转1、分析运动状态

带电粒子以初速度Vo垂直于电场线方向进入匀强电场时，受到的电场力大小恒定，方向与初速度方向，粒子做运动。

2、处理方法指导：类似于平抛运动的分析处理，应用运动的合成与分解的知识和方法，（已知带电粒子的m、q、Vo，偏转电场的U、L、d）

3、粒子沿初速度方向做运动，运动时间t=。沿电场力的方向做运动，加速度a=.4、试证明以下各式并得出相应的结论：（1）y?12at称为侧位移。若粒子能穿过电场，而不打在极2板上。离开电场时的侧移量y=,粒子的实际位移S方向与初速度vo方向的夹角θ，tanθ=。（2）粒子离开电场时vy?qlU，vt?，射出mv0d高三物理学案第3页共6页

千里之行，始于足下，闻鸡起舞，剑指清华！时的末速度vt与初速度vo的夹角α称为偏向角，则tanα=（3）区分α和θ（θ位移和初速度方向的夹角），并得出tanα和tanθ的关系：。

（4）vt的反向延长线与vo的延长线的交点在好像从极板的

l处，即粒子从偏转电场中射出时，就2l处沿直线射出的。25、特别说明

（1）以上结论均适用于带电粒子能从电场中穿出的状况。假使带电粒子没有从电场中穿出，此时vot不等于极板长L，应根据状况进行分析。

（2）若计重力，分析问题的方法一致，只是产生加速度的是重力与电场力的合力。

6、处理带电粒子在电场中运动的问题时，关键是对带电粒子进行受力分析，是否考虑重力要依据具体状况而定，一般说来：

（1）基本粒子：如电子、质子、α粒子、离子等，假使没有特别说明，一般不计重力。（特别提醒：基本粒子的质量不能忽略）

（2）带电颗粒：如液滴、油滴、尘埃、小球等，假使没有特别说明，一般都不能忽略重力。

（三）.带电粒子先加速后偏转

设带电粒子从静止开始（即初速度为零）经过加速电压U1加速，进入偏转电压U2的偏转电场。证明1、y?

2、tan??U2l24U1d

U2l2U1d思考：粒子离开偏转电场后做什么运动？

结论：粒子的侧位移与速度的偏转角与粒子的无关，仅决定于加速电场和偏转电场，即不同的带电粒子从静止经过同一电场加速后进入同一偏转电场，它们飞出电场时的和总是一致的。

四、示波器、示波管及其应用

1、构造：示波器的核心部件是示波管。它由、、组成．2、工作原理：

高三物理学案第4页共6页

千里之行，始于足下，闻鸡起舞，剑指清华！

假使在偏转电极XX和YY之间都不加电压，则电子枪射出的电子沿直线传播，打在荧光屏，在那里产生一个亮斑。

、、

假使在YY之间加的是带显示的，同时在XX之间加的锯齿形电压，叫做扫描电压，假使扫描电压和信号电压的周期一致，就可以在荧光屏上得到待测电压信号在一个周期内变化的稳定图像。

2．示波器可以用来观测电信号随时间变化的图象，示波器的核心部件是示波管．3．假使信号电压是周期性的，当扫描电压与信号电压的周期一致时，在荧光屏上可以得到待测信号在一个周期内随时间变化的稳定图象。

1.水平放置的平行板电容器与一电池相连，在电容器的两板间有一带正电的质点处于静止平衡状态，现将电容器两极间的距离增大，则（）

A．电容变大，质点向上运动B．电容变大，质点向下运动C．电容变小，质点保持静止D．电容变小，质点向下运动

2.对于水平放置的平行板电容器，以下说法正确的是（）A．将两极板的间距加大，电容将增大

B．将两极板平行错开，使正对面积减小，电容将减小

C．在下板内表面上放置一面积和极板相等、厚度小于极板间距的陶瓷板，电容将增大D．在下板的内表面上放置一面积和极板相等、厚度小于极板间距的铝板，电容将增大

3.图为示波管中偏转电极的示意图，相距为d、长度为L的平行板A、B加上电压后，可在A、B之间的空间中(设为真空)产生电场(设为匀强电场)．在AB左端距A、B等距离处的O点，有一电荷量为+q、质量为m的粒子以初速度沿水平方向(与A、B板平行)射入(如图)．不计重力，要使此粒子能从C处射出，则A、B间的电压应为()

、

、

A、B、C、D、

4.三个质量相等的粒子，其中一个带正电荷，一个带负电荷、一个不带电，以一致的速度Vo沿中央轴线进入水平放置的平行金属板间，最终分别打在正极板上的A、B、C处，如下图，则（）A、打在极板A处的粒子带负电荷，打在极板B处的粒子不带电，打在C处的粒子带正电荷

B、三个粒子在电场中的运动时间相等

高三物理学案第5页共6页

千里之行，始于足下，闻鸡起舞，剑指清华！

C、三个粒子在电场中运动时的加速度D、三个粒子在电场中运动时的动能

5．光滑水平面上有一边长为L的正方形区域处在场强为E的匀强电场中，电场方向与正方形一边平行，一质量为m、带电量为q的小球，由某一边的中点，以垂直于该边的水平速度Vo进入该正方形区域，当小球再次运动到该正方形区域的边缘时，具有的动能可能为（）A、0B、

C、

D、