第六章 第三讲 电容器与电容 带电粒子在电场中的运动.ppt

1、一、电容器及电容 1电容器 (1)带电量：一个极板所带电量的 (2)电容器的充、放电 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 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,绝对值,异种电荷,电场能,电场能,2电容 (1)意义：表示电容器容纳电荷本领的物理量 (3)单位：法拉(F)，1 F F1012 pF,106,3平行板电容器 (1)影响因素：平行板电容器的电容与 成正比，与 介质的 成正比，与 成反比 (2)决定式：C ，k为静电力常量,正对面积,介电常数,两极板间的距离,特别提醒电容器的电容大小由其本身的特性决定，与电容器带电量及两

2、板间电压无关,二、带电粒子在电场中的运动 1带电粒子在电场中的加速 (1)运动状态的分析：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在同一条直线上，做 ,加(减)速直线运动,qU,子动能的增量,带电粒,2带电粒子在匀强电场中的偏转 (1)运动状态分析：带电粒子以速度v0垂直于电场线方向 飞入匀强电场时，受到恒定的与初速度方向 的电场力作用而做 运动,垂直,匀变速曲线,(2)处理方法：类似于平抛运动的处理，应用运动的合成 与分解的方法 沿初速度方向做 运动，运动时间：tl/v0. 沿电场力方向做 运动，,匀速直线,匀加速直线,三、示波管及其工作原理 1示波管装置：示波管由

3、 、 和 组 成，管内抽成真空如图631所示,电子枪,偏转电极,荧光屏,2(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传播，打在荧光屏 ，在那里产生一个亮斑 (2)YY上加的是待显示的 ，XX上是机器自身产生的锯齿形电压，叫做扫描电压若所加扫描电压和信号电压的周期相同，就可以在荧光屏上得到待测信号在一个周期内变化的图象,中心,信号电压,1.关于电容器的电容C、电压U和所带电荷量Q之间的关 系，以下说法正确的是 () AC由U确定 BC由Q确定 CC一定时，Q与U成正比 DC一定时，Q与U成反比,答案：C,答案：A,3如图632所示，一个平行板电 容器，板间距离为d

4、，当对其加上 电压后，A、B两板的电势分别为 和，下述结论错误的是 (),A电容器两极板间可形成匀强电场，电场强度大小为 E/d B电容器两极板间各点的电势，有的相同，有的不同； 有正的，有负的，有的为零 C若只减小两极板间的距离d，该电容器的电容C要增 大，极板上带的电荷量Q也会增加 D若有一个电子水平射入穿越两极板之间的电场，则 电子的电势能一定会减小,答案：A,4. 如图633所示，在A板附近有一电 子由静止开始向B板运动，则关于电 子到达B板时的速率，下列解释正确 的是() A两板间距越大，运动时间就越长， 则获得的速率越大 B两板间距越小，加速度就越大，则获得的速率越大 C与两板间的

5、距离无关，仅与加速电压U有关 D以上解释都不正确,答案：C,5如图634所示，质子(11H) 和粒子(24He)以相同的初动 能垂直射入偏转电场(粒子不 计重力)，则这两个粒子射出 电场时的侧位移y之比为() A11B12 C21 D14,答案：B,6现代科学实验中常用的一种 电子仪器叫示波器，它的核 心部件是示波管，其工作原 理如图635所示，电荷 量大小为e的电子在电势差 为U1的加速电场中由静止开始运动，然后射入电势差为U2的两块平行极板间的偏转电场中，入射方向跟极板平行，偏转电场的极板间距离为d，板长为L，整个装置处在真空中，电子重力可忽略，电子能射出平行,板区偏转电场中，若单位偏转电

6、压引起的偏移距离叫示波管的灵敏度，请通过计算说明提高示波管的灵敏度的办法,答案：增大L，减小U1，减小d,典例启迪 例1如图636所示，两块较 大的金属板A、B相距为d，平行 放置并与一电源相连，S闭合后， 两板间恰好有一质量为m，带电 荷量为q的油滴处于静止状态，以 下说法正确的是 (),A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，则油滴仍然静止， G表中有ba的电流 C若将A向上平移一小段位移，则油滴向上加速运 动，G表中有ba的电流 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ba的电流,思路点拨解答本题时应注意以下三个方面： (1)确

7、定电容器的不变量 (2)由F电和mg的大小关系确定加速度的方向 (3)电流方向与电容器上电量变化的关系,答案B,题组突破 1已知灵敏电流计指针偏转方向与电流 方向的关系为：电流从左边接线柱流 进电流计，指针向左偏如果在导电 液体的深度h发生变化时观察到指针正 向左偏转，如图637所示，则() A导体芯A所带电量在增加，液体的深度h在增大 B导体芯A所带电量在减小，液体的深度h在增大 C导体芯A所带电量在增加，液体的深度h在减小 D导体芯A所带电量在减小，液体的深度h在减小,解析：电流计指针向左偏转，说明流过电流计G的电流由左右，则导体芯A所带电量在减小，由QCU可知，芯A与液体形成的电容器的电

8、容减小，则液体的深度h在减小，故D正确,答案：D,2如图638所示是一个由电池、 电阻R、开关S与平行板电容器组 成的串联电路，开关闭合在增 大电容器两极板间距离的过程中 () A电容器的电容变小 B电阻R中没有电流 C电容器两极板间的电场强度增大 D电阻R中有从b 流向a的电流,解析：增大电容器两极板间距离，电容减小；开关闭合，电压不变，由QCU知Q减小，上极板带正电，正电荷返回电源正极，R中电流方向从a流向b.,答案：A,答案：A,典例启迪 例2(2011毫州模拟)如图639 所示，真空中水平放置的两个相同 极板Y和Y长为L，相距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

9、电压U，一束质量 为m、带电量为q的粒子(不计重力)从两板左侧中点A以初速度v0沿水平方向射入电场且能穿出,(1)证明粒子飞出电场后的速度方向的反向延长线交于两板间的中心O点； (2)求两板间所加偏转电压U的范围； (3)求粒子可能到达屏上区域的长度,思路点拨解答本题时应注意以下两个方面： (1)两板所加的电压的最大值对应粒子恰好沿板的边缘飞出的情况 (2)屏上粒子所能到达的最大长度为粒子沿上、下板边缘到达屏上的位置间距,解析(1)设粒子在运动过程中的加速度大小为a，离开偏转电场时偏转距离为y，沿电场方向的速度为vy，偏转角为，其反向延长线通过O点，O点与板右端的水平距离为x，则有,归纳领悟

10、粒子打在屏上的位置离屏中心的距离y可有以下三种方法计算：,题组突破 4如图6310所示，一价氢离 子( H)和二价氦离子( He)的 混合体，经同一加速电场加速 后，垂直射入同一偏转电场中， 偏转后，打在同一荧光屏上， 则它们 () A同时到达屏上同一点 B先后到达屏上同一点 C同时到达屏上不同点 D先后到达屏上不同点,11,24,解析：一价氢离子( H)和二价氦离子( He)的比荷不同，经过加速电场的末速度不同，因此在加速电场及偏转电场的时间均不同，但在偏转电场中偏转距离相同，所以会打在同一点选B.,答案：B,11,24,5(2011黄冈模拟)如图6311所示， 带正电的粒子以一定的初速度v

11、0沿 两板的中线进入水平放置的平行金 属板内，恰好沿下板的边缘飞出， 已知板长为L，板间距离为d，板间电压为U，带电粒子的电荷量为q，粒子通过平行金属板的时间为t(不计粒子的重力)，则 (),答案：B,6如图6312所示为一真空示波管的示意图，电子从 灯丝K发出(初速度可忽略不计)，经灯丝与A板间的电压U1加速，从A板中心孔沿中心线KO射出，然后进入两块平行金属板M、N形成的偏转电场中(偏转电场可视为匀强电场)，电子进入M、N间电场时的速度与电场方向垂直，电子经过偏转电场后打在荧光屏上的P点已知M、N两板间的电压为U2，两板间的距离为d，板长为L，电子的质量为m，电荷量为e，不计电子受到的重力

12、及它们之间的相互作用力,(1)求电子穿过A板时速度的大小； (2)求电子从偏转电场射出时的侧移量； (3)若要使电子打在荧光屏上P点的上方，可采取哪些措施？,典例启迪 例3如图6313甲所示，在金属板A、B间加上如图6313乙所示的大小不变、方向周期性变化的交变电压U0，其周期是T.现有电子以平行于金属板的速度v0从两板中央射入已知电子的质量为m，电荷量为e，不计电子的重力,(1)若电子从t0时刻射入，在半个周期内恰好能从A板的边缘飞出，求电子飞出时速度的大小； (2)若电子从t0时刻射入，恰能平行于金属板飞出，则金属板至少多长？ (3)若电子恰能从两板中央平行于板飞出，电子应从哪一时刻射入，

13、两板间距至少多大？,思路点拨电子恰能平行于金属板飞出时，电子的竖直速度为零，电子恰好从两板中央平行于板飞出时，电子的竖直速度、竖直位移均为零,归纳领悟 对于带电粒子在交变电场中的问题，由于不同时间内场强不同，使得带电粒子所受的电场力不同，造成带电粒子的运动情况发生变化，解决这类问题，要分段进行分析，根据题意找出满足题目要求的条件，从而分析求解,题组突破 7平行板间有如图6314 所示的周期性变化的电压 重力不计的带电粒子静止 在平行板中央，从t0时 刻开始将其释放，运动过 程中无碰板情况在图6315所示的图象中，能正确定性描述粒子运动的速度图象的是 (),图6-3-15,答案：A,8如图631

14、6所示，A、B是一对平行的金属板，在两 板间加上一周期为T的交变电压U，A板的电势A0，B板与A板的电势差UBA随时间的变化规律如图6317所示现有一电子从A板上的小孔进入两板间的电场区内，设电子的初速度和重力的影响可忽略则(),解析：A、B、C三个选项所对应的电子运动的vt图象如图所示：,逐项分析如下：,A项，如图象所示，电子一直向B板运动，最后打在B板上，错误；B项，如图象所示，在一个周期内，电子先向B板运动后向A板运动，但向B板运动的位移大于向A板运动的位移，最后打在B板上，正确；C项，如图象所示，电子先向B板运动，后向A板运动，但向B板运动的位移小于向A板运动的位移，最后打在A板上，错误；D项，电子开始受力就向A板返回，不能在电场中运动，错误故选A、B.,答案：B,(14分)如图6318所示，两带电平行板 竖直放置，开始时两极板间电压为U，相 距为d，两极板间形成匀强电场有一带 电粒子，质量为m(重力不计)、所带电荷 量为q，从两极板下端连线的