高考物理复习第6章电场第三课时电容器与电容带电粒子在电场中的运动市赛课公开课一等奖省名师获奖P

第3课时电容器与电容带电粒子在电场中运动1/33考点一平行板电容器动态问题分析2/333/33

【例1】

(·石家庄模拟)如图所表示，平行板电容器与电动势为E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P点且恰好处于平衡状态．现将平行板电容器上极板竖直向上移动一小段距离，则(

)4/33A．带电油滴将沿竖直方向向上运动B．P点电势将降低C．带电油滴电势能将减小D．若电容器电容减小，则极板带电荷量将增大5/336/33技巧点拨7/331．(多项选择)(·岳阳模拟)如图所表示，两块较大金属板A、B相距为d，平行放置并与一电源相连，开关S闭合后，两板间恰好有一质量为m、带电荷量为q油滴处于静止状态，以下说法正确是()8/33A．若将S断开，则油滴将做自由落体运动，G表中无电流B．若将A向左平移一小段位移，则油滴依然静止，G表中有b→a电流C．若将A向上平移一小段位移，则油滴向下加速运动，G表中有b→a电流D．若将A向下平移一小段位移，则油滴向上加速运动，G表中有b→a电流9/3310/33考点二带电粒子在电场中平衡和加速1．带电粒子在电场中平衡解题步骤：①选取研究对象；②进行受力分析，注意电场力方向特点；③由平衡条件列方程求解．2．带电粒子在电场中变速直线运动可用运动学公式和牛顿第二定律求解或从功效角度用动能定理或能量守恒定律求解．11/33【例2】

(·邢台模拟)如图所表示，充电后平行板电容器水平放置，电容为C，极板间距离为d，上极板正中有一小孔．质量为m，电荷量为＋q小球从小孔正上方高h处由静止开始下落，穿过小孔抵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)小球抵达小孔处速度；(2)极板间电场强度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时间．12/3313/3314/332．(·威海模拟)如图所表示，一带电荷量为＋q、质量为m小物块处于一倾角为37°光滑斜面上，当整个装置被置于一水平向右匀强电场中，小物块恰好静止．重力加速度取g，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8.求：(1)水平向右电场电场强度大小；(2)若将电场强度减小为原来，物块加速度是多大；(3)电场强度改变后物块下滑距离L时动能．15/3316/3317/33考点二带电粒子在电场中偏转18/3319/33【例3】

(·豫北名校模拟)如图所表示直流电源路端电压U＝182V．金属板AB、CD、EF、GH相互平行、彼此靠近．它们分别和变阻器上触点a，b，c，d连接．变阻器上ab，bc，cd段电阻之比为1∶2∶3.孔O1正对B和E，孔O2正对D和G.边缘F、H正对．一个电子以初速度v0＝4×106

m/s沿AB方向从A点进入电场，恰好穿过孔O1和O2后，从H点离开电场．金属板间距离L1＝2cm，L2＝4cm，L3＝6cm.电子质量m＝9.1×10－31

kg，电量q＝1.6×10－19

C．正对两平行板间可视为匀强电场，求：20/33(1)各相对两板间电场强度；(2)电子离开H点时动能；(3)四块金属板总长度(AB＋CD＋EF＋GH)．21/3322/3323/333．如图所表示，直角坐标系xOy位于竖直平面内，在x>0区域内有电场强度大小E＝4N/C、方向沿y轴正方向条形匀强电场，其宽度d＝2.0m．一质量m＝6.4×10－27

kg、电荷量q＝－3.2×10－19

C带电粒子从P点(0，1m)以速度v＝4×104

m/s，沿x轴正方向进入电场，经电场偏转最终经过x轴上Q点(图中未标出)，不计粒子重力．24/33(1)求当电场左边界与y轴重合时Q点横坐标；(2)若只改变上述电场强度大小，且电场左边界横坐标x′处于范围0<x′<3m内，要求带电粒子仍能经过Q点，求此电场左边界横坐标x′与电场强度大小E′函数关系．25/3326/3327/33“等效法”处理带电体在复合场中运动问题1．等效思维方法就是将一个复杂物理问题，等效为一个熟知物理模型或问题方法．比如我们学习过等效电阻、分力与协力、合运动与分运动等都表达了等效思维方法．常见等效法有“分解”“合成”“等效类比”“等效替换”“等效变换”“等效简化”等，从而化繁为简，化难为易.

方法技巧思维提升28/332．带电粒子在匀强电场和重力场组成复合场中做圆周运动问题是高中物理教学中一类主要而经典题型．对于这类问题，若采取常规方法求解，过程复杂，运算量大．若采取“等效法”求解，则能避开复杂运算，过程比较简捷.3．方法应用：(1)求出重力与电场力协力，将这个协力视为一个“等效重力”.(2)将物体在重力场中做圆周运动规律迁移到等效重力场中分析求解.29/33[典例]在水平向右匀强电场中，有一质量为m、带正电小球，用长为l绝缘细线悬挂于O点，当小球静止时，细线与竖直方向夹角为θ，小球位于B点，A点与B点关于O点对称，如图所表示，现给小球一个垂直于悬线初速度，小球恰能在竖直平面内做圆周运动，试问：(1)小球在做圆周运动过程中，在哪一位置速度最小？速度最小值多大？(2)小球在B点初速度多大？30/33[思绪导引]如图所表示，小球所受到重力、电场力均为恒力，二力协力为F＝.重力场与电场叠加场为等效重力场，F为等效重力，小球在叠加场中等效重力加速度为g′＝，其方