选修3-1 第六章 第3单元

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1、第3单元 电容器和电容 带电粒子在电场中的运动一、电容器及其电容 1电容器 (1)组成：两个彼此_且又_的导 体 (2)带电荷量：一个极板所带电荷量的 _绝缘相互靠近绝对值(3)充、放电 充电：把电容器接在电源上后，电容器两 个极板分别带上等量的_电荷的过 程充电后，两极板间有_存在，电容 器储存_ 放电：用导线将充电后的电容器的两极板 接通，极板上电荷_的过程放电后的 两极板间不再有电场，电场能转化为 _的能量异种 电场 电荷中和其他形式2电容 (1)定义：电容器所带的_与电容器两 极板间的_的比值 (2)意义：表示电容器容纳电荷_的物理 量 (3)定义式：C_. (4)单位：1法拉(F)_

2、微法(F)_皮法 (pF)电荷量 电势差本领10610123平行板电容器的电容 (1)决定因素：平行板电容器的电容C跟板间 电介质的介电常数r成_，跟正对面积S 成_，跟极板间的距离d成_(2)决定式：C_ .正比 正比反比(3)熟记两点 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带电粒子在电场中加速带电粒子在电场中加速，若不计粒子的重力， 则电场力对带电粒子做功等于带电粒子 _的增量动能 qEdqU2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

3、做_运动： vxv0，xv0t. 平行于场强方向做初速度为零的_ 运动：如右图所示匀速直线匀加速直线三、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， 管内抽成真空如下图所示2工作原理 示波器是可以用来观观察电电信号随时间变时间变 化 情况的一种电电子仪仪器如果在偏转电转电 极XX上 加横向扫扫描电压电压 ，同时时加在偏转电转电 极YY上 所要研究的信号电压电压 ，电电子束随信号电压电压 的 变变化在纵纵向做竖竖直方向的扫扫描，其周期与偏 转电转电 极XX的扫扫描电压电压 的周期_，在荧荧光 屏上就显显示出信号电压电压 随时间变时间变 化的图线图线 相同1运用电容的定义式和决定式分

4、析电容器 相关量变化的思路 (1)确定不变量，分析是电压不变还是所带电 荷量不变平行板电容器的动态分析2电容器两类问题比较分类充电后与电池两极 相连充电后与电池两极 断开不变变量UQd变变大C变变小Q变变小E变变 小C变变小U变变大E不变变S变变大C变变大Q变变大E不 变变C变变大U变变小E变变小r变变大C变变大Q变变大E不 变变C变变大U变变小E变变小(2009年广州模拟)绝缘金属平行板 电容器充电后，静电计的指针偏转一定角度 ，若减小两极板a、b间的距离，同时在两极 板间插入电介质，如右图所示，则( )A电容器的电势差会减小 B电容器的电势差会增大 C静电计指针的偏转角度会减小 D静电计指

5、针的偏转角度会增大【答案】 AC在分析平行板电容器的电容及 其他参量的动态变化时，有两个技巧： (1)紧抓“不变量”即“控制变量法” (2)选择合适的公式分析(2009年高考福 建卷)如右图所示，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 上移动一小段距离( )A带电油滴将沿竖直方向向上运动 BP点的电势将降低 C带电油滴的电势能将减小 D若电容器的电容减小，则极板带电 荷量将增大【答案】 BP到下极板距离d不变，而场强E减小，由公式 UEd知P与正极板的电势差变小，又因为下极 板电势不变，

6、所以P点的电势变小，B对； 由于电场力向上，而电场方向向下，可以推 断油滴带负电，又P点的电势降低，所以油滴 的电势能增大，C错； 图中电容器两端电压U不变，电容C减小时由 公式QCU，带电荷量减小，D错 1研究对象 (1)基本粒子：如电子、质子、粒子、离子 等除有说明或有明确的暗示以外，一般都不 考虑重力(但并不忽略质量)带电粒子在电场中的直线运动(2)带电颗粒：如液滴、油滴、尘埃、小球等 ，除有说明或有明确的暗示以外，一般都不 能忽略重力 2带电粒子的加速及处理方法 (1)运动状态分析：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 方向在同一直线上，做匀加速直线运动(2)

7、用功能观点分析：粒子动能的变化量等于 电场力对它所做的功(电场可以是匀强或非 匀强电场)若粒子的初速度为零，则：(10分)如右图图所示，水平放置的A、B两 平行板相距h，上板A带带正电电 现现有质质量为为m、电电荷量为为q 的小球在B板下方距离为为H处处， 以初速度v0竖竖直向上从B板小 孔进进入板间电场间电场 ，欲使小球 刚刚好打到A板，A、B间电势间电势 差UAB应为应为 多大？【思维通道】 小球的运动分为两个阶段 ，这两个阶段均是匀变速直线运动，故可 用运动学规律解答本题，也可用动能定理 直接求A、B间的电势差【解析】 方法一：小球运动分两个过程， 在B板下方时仅受重力作用，做竖直上抛运

8、 动；进入电场后受向下的电场力和重力作用 ，做匀减速直线运动方法二：将动能定理用于运动全过程，注意 在全过程中重力做负功，在第二过程中电场 力做负功，则由WEk得讨论带电粒子在电场中做直 线运动(加速或减速)的方法： (1)能量方法能量守恒定律 (2)功和能方法动能定理 (3)力和加速度方法牛顿运动定律，匀变 速直线运动公式如右图图所示， 板长长L4 cm的平行板电电容 器，板间间距离d3 cm， 板与水平夹夹角37，两板所加电压为电压为 U100 V，有一带负电带负电 液滴，带电带电 荷量为为q31010 C，以v01 m/s的水平速度自A板边缘边缘 水平进进 入电场电场 ，在电场电场 中仍

9、沿水平方向并恰好从B板 边缘边缘 水平飞飞出求： (1)液滴的质质量； (2)液滴飞飞出时时的速度【解析】 由于带电粒子重力方向竖直向下 ，所受电场力方向只能垂直两板向上，其合 力方向水平向右，做匀加速运动【答案】 (1)8108 kg (2)1.32 m/s1粒子的偏转角问题 (1)已知电荷情况及初速度 如右图所示，设带电粒子质量为m，带电荷 量为q，以速度v0垂直于电场线方向射入匀 强偏转电场，偏转电压为U1.若粒子飞出电 场时偏转角为，带电粒子在电场中的偏转(2)已知加速电压电压 U0 若不同的带电带电 粒子是从静止经过经过 同一加速 电压电压 U0加速后进进入偏转电场转电场 的，则则由

10、动动能 定理有：结论：粒子的偏转角与粒子的q、m无关， 仅取决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，它们在电场中的偏转角度总是相 同的结论：粒子从偏转电场中射出时，就像是从极板间 的处沿直线射出 (2)若不同的带电粒子是从静止经同一加速电压U0 加速后进入偏转电场的，则由和，得：结论：粒子的偏转角和偏转距离与粒子的q、m无 关，仅取决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 ，它们在电场中的偏转角度和偏转距离总是相同的 (10分)两个半径均为R的圆形平板电 极，平行正对放置，相距为d，极板间的电 势差为U，板间

11、电场可以认为是均匀的一 个粒子从正极板边缘以某一初速度垂直于 电场方向射入两极板之间，到达负极板时恰 好落在极板中心 已知质子电荷量为e，质子和中子的质量均 视为m，忽略重力和空气阻力的影响，求：(1)极板间的电场强度E； (2)粒子在极板间运动的加速度a； (3)粒子的初速度v0.【思维通道】 两平行板间的电场为匀强电 场，所以粒子在板间做类平抛运动，分析 的方法与平抛运动相同，即运动的合成与分 解由于学生已形成矩形平行板的 思维定势，所以学生遇到类似本题中的圆形 极板模型时可能会产生疑惑，不知如何解答 如右图图所示， abcd是一个正方形盒子 cd边边的中点有一个小孔e. 盒子中有沿ad方

12、向的匀 强电场电场 一个质质量为为m带电带电 荷量为为q的粒子从a处处的 小孔沿ab方向以初速度v0射入盒内，并恰好 从e处处的小孔射出(忽略粒子重力)求： (1)该带电粒子从e孔射出的速度大小 (2)该过程中电场力对该带电粒子做的功 (3)若正方形的边长为l，试求该电场的场强 【解析】 (1)设粒子在e孔的竖直速度为vy. 则水平方向：l/2v0tA电场强度不变，电势差变大 B电场强度不变，电势差不变 C电场强度减小，电势差不变 D电场强度减小，电势差减小 【答案】 A2描述对给对给 定的电电容器充电时电时 ，电电荷量Q 、电压电压 U、电电容C之间间的相互关系图图象如下 图图所示，其中错误

13、错误 的是( )【解析】 电容器的电容由构成电容器的材 料和本身的结构决定，与其两端的电压和带 电荷量均无关，所以A错，B、D正确；由Q CU，因为给定的电容器C为定值，所以C 选项正确，故错误选项为A. 【答案】 A3三个质量相等的粒子，其中一个带正电 荷、一个带负电荷、一个不带 电荷，以相同初速度v0沿中央轴线进入水平放置的平行金属 板间，最后分别打在正极板上 的A、B、C处，如右图所示， 则( )A打在极板A处处的粒子带负电带负电 荷，打在极板 B处处的粒子不带电带电 ，打在极板C处处的粒子带带正 电电荷 B三个粒子在电场电场 中的运动时间动时间 相等 C三个粒子在电场电场 中运动时动时

14、 的加速度aA aBaC D三个粒子打到极板上时时的动动能EkAEkB EkC【解析】 由于三个粒子最终都打到正极板 上，说明所受到的合力方向都指向正极 板对于带负电荷的粒子来说，F合GF电；对于带正电荷的粒子来说：F合GF电 ；对于不带电的粒子来说，F合G.由此可 以判断A是正确的，B、C、D都是错误的 【答案】 A4(2009年高考广东单科)如右 图所示，在一个粗糙水平面上， 彼此靠近地放置两个带同种电 荷的小物块由静止释放后， 两个物块向相反方向运动，并最终停止在物块的 运动过程中，下列表述正确的是( ) A两个物块的电势能逐渐减少 B物块受到的库仑力不做功 C两个物块的机械能守恒 D物块受到的摩擦力始终小于其受到的库仑力【解析】 由于两电荷电性相同，则二者之 间的作用力为斥力，因此在远离过程中，电 场力做正功，则电势能逐渐减少，A正确B 错误；由于运动过程中，有重力以外的力 电场力和摩擦力做功，故机械能不守恒， C错误；在远离过程中开始电场力大于摩擦 力，后来电场力小于摩擦力，D错误 【答案】 A5如右图所示，有一电子 (电荷量为e)经电压U0加速 后，进入两块间距为d、电 压为U的平行金属板间若电子从两板正中间垂 直电场方向射入，且正好能穿过电场，求： (1)金属板AB的长长度； (2)电电子穿出电场时电场时 的动动能知能提升测试 点击进入链接