新 第讲　电容器　带电粒子在电场中的运动

静电场第3讲电容器带电粒子在电场中的运动一、电容器及电容1.电容器(1)组成：由两个彼此绝缘又相互靠近的导体组成.(2)带电荷量：一个极板所带电荷量的绝对值.(3)电容器的充、放电：①充电：使电容器带电的过程，充电后电容器两极板带上等量的_________，电容器中储存

.②放电：使充电后的电容器失去电荷的过程，放电过程中

转化为其他形式的能.异种电荷电场能电场能2.电容意义：表示电容器

本领的高低定义：电容器所带的

与两个极板间的

的比值.(3)单位：法拉(F)1F＝

μF＝

pF.(4)决定因素：由电容器本身物理条件(大小、形状、相对位置及电介质)决定，与电容器是否

及

无关.电荷量电势差1061012容纳电荷带电电压决定式：_________.1.两类典型问题(1)电压不变―→电容器始终与直流电源相连，改变S、d某一个量，判定U、C、Q、E等物理量如何变化．(2)电荷量不变―→电容器充电后与电源断开，改变d或S，判定Q、C、U、E等物理量如何变化．命题点一平行板电容器的动态分析基础考点自主悟透例1：

(2016·天津理综·4)如图所示，平行板电容器带有等量异种电荷，与静电计相连，静电计金属外壳和电容器下极板都接地，在两极板间有一固定在P点的点电荷，以E表示两板间的电场强度，Ep表示点电荷在P点的电势能，θ表示静电计指针的偏角.若保持下极板不动，将上极板向下移动一小段距离至图中虚线位置，则A.θ增大，E增大 B.θ增大，Ep不变C.θ减小，Ep增大 D.θ减小，E不变√答案解析如果将两板水平错开一段距离

θ，E怎么变？例2：如图所示，平行板电容器与电动势为E的直流电源(内阻不计)连接，下极板接地.一带电油滴位于电容器中的P点且恰好处于平衡状态.现将平行板电容器的上极板竖直向下移动一小段距离A.带电油滴将沿竖直方向向上运动B.P点的电势将降低C.带电油滴的电势能将减少D.电容器的电容减小，极板带电荷量将增大√如果将上极板上移并且电源正负极对调呢？√【拓展延伸】试分析带电油滴的电势能和重力势能之和如何变化?二带电粒子在电场中的运动带电粒子在电场中运动时重力的处理：(1)基本粒子(如电子、质子、α粒子、离子等)在电场中的运动，通常不必考虑其重力（但并不忽略质量）(2)带电颗粒(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1.做直线运动的条件(1)粒子所受合外力F合＝0，粒子或静止，或做匀速直线运动.(2)粒子所受合外力F合≠0，且与初速度方向在同一条直线上，带电粒子将做匀加速直线运动或匀减速直线运动.命题点二带电粒子在电场中的直线运动能力考点师生共研3.用功能观点分析

非匀强电场中：W＝qU＝Ek2－Ek12.用动力学观点分析4.对带电粒子进行受力分析时应注意的问题电场力的大小和方向不仅跟场强的大小和方向有关，还跟带电粒子的电性和电荷量有关．①在匀强电场中，同一带电粒子所受电场力处处是恒力．②在非匀强电场中，同一带电粒子在不同位置所受电场力的大小和方向都可能不同．例3如图示,一带电荷量为＋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时,小物块恰好静止．重力加速度取g，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8.求：(1)水平向右的电场的电场强度；(2)若将电场强度减小为原来的1/2，物块的加速度是多大？(3)电场强度变化后物块下滑距离L时的动能．解析变式1如图甲所示，在真空中足够大的绝缘水平地面上，一个质量为m＝0.2kg、带电荷量为q＝＋2.0×10－6C的小物块处于静止状态，小物块与地面间的动摩擦因数μ＝0.1.从t＝0时刻开始，在空间加上一个如图乙所示的场强大小和方向呈周期性变化的电场(取水平向右为正方向，g取10m/s2)．求：(1)在第15s末小物块的速度大小；(2)在0～15s内小物块的位移大小．

解析1．偏转问题：(1)条件分析：带电粒子垂直于电场线方向进入匀强电场。(2)运动形式：类平抛运动。(3)处理方法：应用运动的合成与分解。(4)运动规律：v0vvxvyαθθOmqxyUld命题点三带电粒子在电场中的偏转2.带电粒子在电场中偏转的两类问题v0vv0vyyy’=?θm－q(1)确定最终偏移距离思路①思路②(2)确定偏转后的动能(或速度)思路①思路②例4(2015·天津理综，7)如图示，氕核、氘核、氚核三种粒子从同一位置无初速地飘入电场线水平向右的加速电场U0之后进入电场线竖直向下的电场U1发生偏转,最后打在屏上.整个装置处于真空中，不计粒子重力及其相互作用，那么(

)A．偏转电场对三种粒子做功一样多B．三种粒子打到屏上时的速度一样大C．三种粒子运动到屏上所用时间相同D．三种粒子一定打到屏上的同一位置解析推论：不同的带电粒子从静止开始经过同一电场（电压U0）加速后再从同一偏转电场（电压U1）射出时，偏移量和偏转角是否相同？例5如图所示的装置放置在真空中,炽热的金属丝可以发射电子,金属丝和竖直金属板之间加一电压U1＝2500V,发射出的电子被加速后,从金属板上的小孔S射出。装置右侧有两个相同的平行金属极板水平正对放置,板长l＝6.0cm,相距d＝2cm,两极板间加以电压U2＝200V的偏转电场。从小孔S射出的电子恰能沿平行于板面的方向由极板左端中间位置射入偏转电场。已知电子的电荷量e＝1.6×10－19C,电子的质量m＝0.9×10－30kg,设电子刚离开金属丝时的速度为0,忽略金属极板边缘对电场的影响,不计电子受到的重力。求：(1)电子射入偏转电场时的动能Ek；(2)电子射出偏转电场时在竖直方向上的侧移量y；(3)电子在偏转电场运动的过程中电场力对它所做的功W。解析变式2有一种电荷控制式喷墨打印机的打印头的结构简图如图所示。其中墨盒可以喷出极小的墨汁微粒，此微粒经过带电室后以一定的初速度垂直射入偏转电场，再经偏转电场后打到纸上，显示出字符。已知偏移量越小打在纸上的字迹越小，现要缩小字迹，下列措施可行的是(

)A．增大墨汁微粒的比荷B．减小墨汁微粒进入偏转电场时的初动能C．减小偏转极板的长度D．增大偏转极板间的电压解析转原题示波管1.示波管的构造①电子枪，②偏转电极，③荧光屏2.示波管的工作原理(1)YY′上加的是待显示的信号电压，XX′上是仪器自身产生的锯齿形电压，叫做扫描电压.(2)观察到的现象①如果在偏转电极XX′和YY′之间都没有加电压，则电子枪射出的电子沿直线运动，打在荧光屏中心，在那里产生一个亮斑.②若所加扫描电压和信号电压的周期相等，就可以在荧光屏上得到待测信号在一个周期内变化的稳定图象.例3如图所示，板长L＝4cm的平行板电容器，板间距离d＝3cm，板与水平线夹角α＝37°，两板所加电压为U＝100V。有一带负电液滴，带电荷量为q＝3×10－10C，以v0＝1m/s的水平速度自A板边缘水平进入电场，在电场中仍沿水平方向并恰好从B板边缘水平飞出(取g＝10m/s2，sinα＝0.6，cosα＝0.8)。求：(1)液滴的质量；(2)液滴飞出时的速度。解析例4一水平放置的平行板电容器的两极板间距为d，极板分别与电池两极相连，上极板中心有一小孔(小孔对电场的影响可忽略不计)．小孔正上方处d/2