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1、第三节电容器与电容带电粒子在电场中的运动,课堂互动讲练,经典题型探究,知能优化演练,基础知识梳理,基础知识梳理,一、电容器、电容1电容器(1)组成：由两个彼此_又相互_的导体组成(2)带电量：一个极板所带电量的_(3)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,绝缘,靠近,绝对值,异种电荷,电场能,电场能,2电容(1)定义式： _(2)单位：法拉(F)，1 F_F1012pF3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，与两极板间_成反比,106,正对
2、面积,介电常数,距离,(2)决定式：C ，k为静电力常量保持两极板与电源相连，则电容器两极板间_不变充电后断开电源，则电容器所带的_不变特别提示：(1)电容器的电容大小是由本身的特性决定的，与极板间电压以及电容器带电多少、带不带电荷无关(2)电容器充、放电时，电流的方向可以由正电荷定向移动的方向来确定,电压,电荷量,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)处理方法：利用动能定理：qU_(2)适用范围：_2带电粒子在电场中的偏转带电粒子以垂直匀强电场的场强方向进入电场后，做类平抛运动，轨迹为抛物线垂直于场强方向做_运动：vxv0，xv0t.,任何电场,匀速直线,平行于场强方向做初
3、速度为零的_运动：,匀加速直线,图631,三、示波管1示波管装置示波管由电子枪、偏转电极和荧光屏组成，管内抽成真空如图632所示,图632,2工作原理示波器是可以用来观察电信号随时间变化情况的一种电子仪器如果在偏转电极XX上加横向扫描电压，同时加在偏转电极YY上所要研究的信号电压，电子束随信号电压的变化在纵向做竖直方向的扫描，其周期与偏转电极XX的扫描电压的周期相同，在荧光屏上就显示出信号电压随时间变化的图线,课堂互动讲练,4动态分析如下表,即时应用 (即时突破，小试牛刀)1.(2010年高考北京理综卷)用控制变量法，可以研究影响平行板电容器电容的因素(如图633)设两极板正对面积为S，极板间
4、的距离为d，静电计指针偏角为.实验中，极板所带电荷量不变，若(),图633,A保持S不变，增大d，则变大B保持S不变，增大d，则变小C保持d不变，减小S，则变小D保持d不变，减小S，则不变,结论：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，它们在电场中的偏转角度和偏转距离总是相同的,图634,图635,A偏转角度相同B偏转距离相同C运动时间相同 D动能相同答案：AB,三、带电粒子在复合场中的运动1带电粒子在电场中的运动是否考虑重力(1)基本粒子：如电子、质子、粒子、离子等除有说明或明确的暗示以外，一般都不考虑重力(但并不忽略质量)(2)带电颗粒：如液滴、油滴、尘埃、小球等，除有说明
5、或有明确的暗示以外，一般都不能忽略重力,即时应用 (即时突破，小试牛刀)3如图636所示，水平放置的平行金属板间有匀强电场一根长为l的绝缘细绳一端固定在O点，另一端系有质量为m并带有一定电荷的小球小球原来静止在C点当给小球一个水平速度后，它能在竖直面内绕O点做匀速圆周运动,图636,若将两板间的电压增大为原来的3倍，求：要使小球从C点开始在竖直面内绕O点做圆周运动，至少要给小球多大的水平速度？在这种情况下，在小球运动过程中细绳所受的最大拉力是多大？解析：设原来的电场强度为E，小球带电量q.由题意可知：qEmg，两者方向相反，当板间电压变为原来的3倍时，场强变为原来的3倍则电场力与重力的合力F合
6、3qEmg2mg，方向向上即等效重力的大小为2mg，C点为等效最高点要使小球恰好能在竖直平面做圆周运动，必须有：F向2mgmv2/l,经典题型探究,(2010年高考重庆理综卷)某电容式话筒的原理示意图如图637所示，E为电源，R为电阻，薄片P和Q为两金属极板，对着话筒说话时，P振动而Q可视为不动在P、Q间距增大过程中()AP、Q构成的电容器的电容增大BP上电荷量保持不变CM点的电势比N点的低DM点的电势比N点的高,图637,【答案】D,变式训练1一平行板电容器充电后与电源断开，负极板接地，在两极板间有一正电荷(电荷量很小)固定在P点，如图638所示，以E表示两极板间的场强，U表示电容器的电压，
7、W表示正电荷在P点的电势能若负极板不动，将正极板移到图中虚线所示的位置()AU变小，E不变BE变大，W变大CU变小，W不变 DU不变，W不变,图638,如图639所示，在倾角37的绝缘斜面所在空间存在着竖直向上的匀强电场，场强E4.0103 N/C，在斜面底端有一与斜面垂直的绝缘弹性挡板质量m0.20 kg的带电滑块从斜面顶端由静止开始滑下，滑到斜面底端与挡板相碰后以碰前的速率返回已知斜面的高度h0.24 m，滑块与斜面间的动摩擦因数0.30，滑块带电荷q0.50104 C取重力加速度g10 m/s2，sin370.60，cos370.80.求：,图639,(1)滑块从斜面最高点滑到斜面底端时
8、的速度大小(2)滑块被挡板弹回能够沿斜面上升的最大高度(3)滑块从开始运动到最后停下来的整个过程中产生的热量Q.(计算结果保留2位有效数字),(3)滑块最终将静止在斜面底端，因此重力势能和电势能的减少量等于克服摩擦力做的功，即等于产生的热能，Q(mgqE)h0.96 J.【答案】见解析,【规律总结】(1)由于带电微粒在匀强电场中所受电场力与重力都是恒力，因此其处理方法可用正交分解法先将复杂的运动分解为两个互相正交的简单的直线运动，而这两个直线运动的规律我们可以掌握，然后再按运动合成的观点，去求出复杂运动的相关物理量(2)用能量观点处理带电粒子在复合场中的运动，从功能观点出发分析带电粒子的运动问
9、题时，在对带电粒子受力情况和运动情况进行分析的基础上，再考虑应用恰当的规律(动能定理、能量转化守恒定律等)解题,变式训练2(2011年长春调研)如图6310所示，两块平行金属板M、N竖直放置，两板间的电势差U1.5103 V，现将一质量m1102 kg、电荷量q4105 C的带电小球从两板上方的A点以v04 m/s的初速度水平抛出，且小球恰好从靠近M板上端处进入两板间，沿直线运动碰到N板上的B点已知A点距两板上端的高度h0.2 m，不计空气阻力，取g10 m/s2.求：,图6310,(1)M、N两板间的距离d；(2)小球到达B点时的动能,答案：(1)0.3 m(2)0.175 J,(满分样板1
10、5分)如图6311所示，真空室中速度v01.6107 m/s的电子束，连续地沿两水平金属板中心线OO射入，已知极板长l4 cm，板间距离d1 cm，板右端距离荧光屏PQ为L18 cm.,图6311,【思路点拨】由于电子经过板间的时间极短，远小于交变电压的周期，因此，在电子经过板间的过程中，可认为板间电压不变，因此电子在板间的运动可认为是类平抛运动，但不同电压值对应电子不同的偏移量，沿金属板边缘射出的电子对应屏上线段的最上端和最下端,图6312,【答案】10 cm【规律总结】(1)此题属于带电粒子在交变电场中的运动问题，但因粒子在电场中运动时间极短，粒子在电场中运动的过程中可认为电场是不变的(2)打在屏上最上端和最下端的电子是否是沿金属板边缘飞出的电子应当通过计算做出判断,变式训练3真空中足够大的两个相互平行的金属板a和b之间的距离为d，两板之间的电压Uab按如图6313所示规律变化，其变化周期为T.在t0时刻，一带电粒子(q)仅在该电场的作用下，由a板从静止开始向b板运动，并于tnT(n为自然数)时刻，恰好到达b板求：若粒子在tT/6时刻才开始从a板运动，那么经过同样时间，它将运动到离a板多远的地方？,图6313,本部分内容讲解结束,点此进入课件目录,按ESC键退出全屏播放,谢谢使用,
