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1、第六章 静电场第三讲 电容器 带电粒子在电场中的运动课时安排：3课时教学目标：1理解电容器的电容，掌握平行板电容器的电容的决定因素2熟练应所学电场知识分析解决带电粒子在匀强电场中的运动问题3掌握示波管工作原理4运用静电场的有关概念和规律解决物理问题本讲重点：1电容器的电容，平行板电容器的电容的决定因素2带电粒子在匀强电场中的运动本讲难点：电容器的电容考点点拨：1对电容的理解2平行板电容器电容的决定因素3电容器的动态分析4电容器与恒定电流相联系5带电粒子在电场中的平衡问题6带电粒子（或带电体）在电场中的加速问题7带电粒子（或带电体）在电场中的偏转问题8带电粒子（或带电体）在电场中运动的综合问题第
2、一课时一、考点扫描（一）知识整合1电容器的定义：两个彼此 又相互靠近的导体就可以看作一个电容器2使电容器带电的过程叫 ，使电容器失去电荷的过程叫 3电容：物理意义：表示电容器容纳电荷本领的大小定义：电容器的带电量和电容器两极板电压之比公式C= 单位：1F=_F ，= _PF（电容器的电容由电容器本身因素决定，与带电量，极板电压无关）平行板电容器的电容：C= 4带电粒子在电场中的运动（1）平衡问题平衡问题中一般考虑带电粒子所受的重力，带电粒子在电场中处于静止状态或匀速运动状态，则说明_（2）加速问题带电粒子沿与电场线平行的方向进入匀强电场时，受到的电场力的方向与运动方向在同一直线上，此时带电粒子
3、做_运动，带电粒子动能的变化量等于_做的功，也等于_的变化量（3）带电粒子在电场中的偏转如图所示，质量为m电荷量为q的带电粒子以平行于极板的初速度v0射入长为L版间距离为d的平行版电容器间，两板间电压为 U，求射出时的偏移、偏转角 U L dv0m，qyvt侧移：_千万不要死记公式，要清楚物理过程，根据不同的已知条件，结论改用不同的表达形式（已知初速度、初动能、或加速电压等）偏转角：_注意穿出时刻的末速度的反向延长线与初速度方向交于中点位置，以上结论适用于带电粒子能从匀强磁场中穿出的情况如果带电粒子没有从电场中穿出，此时水平位移不再等于板长L，应根据情况进行分析（二）重难点阐释1电容是表示电容
4、器容纳电荷本领的物理量由电容器本身的介质特性与几何尺寸决定，与电容器是否带电，带电量的多少、板间电势差的大小等均无关2公式C=U/Q是电容的定义式，对任何电容器都适用对一个确定的电容器，其电容已确定，不会随其带电荷量的改变而改变公式C=是平行板电容器的决定式，只对平行板电容器适用3电容器的动态分析：平行板电容器动态分析这类问题的关键在于弄清哪些是变量，哪些是不变量，在变量中哪些是自变量哪些是因变量，同时注意理解平行板电容器演示实验现象的实质，一般分两种基本情况：一是电容器两极板的电势差U保持不变（与电源连接）；二是电容器的带电量Q保持不变（与电源断开）4用功能观点处理带电粒子的运动首先对物体受
5、力分析，进而分析物体的运动状态（平衡或加速或减速，是直线还是曲线运动等）这也是我们解答有关力学问题的最基本的要求，在此基础上再考虑选用恰当的规律来解题若选用动能定理，则要分清有多少个力做功，是恒力功还是变力功，以及初态和末态的动能增量若选用能量守恒定律，则要分清有多少种形式的能在转化，那种能量是增加的，那种能量是减少的5带电微粒在电场和重力场的复合场中的运动一般提到的带电粒子由于重力远小于它在电场中受到的电场力，所以其重力往往忽略不计，但当带电体（或微粒）的重力跟电场力大小相差不大时，就不能忽略重力的作用了，这样的带电微粒在电场中可能处于静止，也可能做直线运动或曲线运动处理此类问题的基本思路，
6、一是电场力当作力学中的一个力看待，然后按研究力学问题的基本方法，从力和运动或能量转换两条途径展开；二是把该物体看作处于电场和重力场同时存在的复合场中，对于这两种不同性质的场，同样可以用场强叠加原理处理二、高考要点精析（一）对电容的理解考点点拨电容是表示电容器容纳电荷本领的物理量由电容器本身的介质特性与几何尺寸决定，与电容器是否带电，带电量的多少、板间电势差的大小等均无关【例1】对电容C=Q/U，以下说法正确的是： A电容器充电量越大，电容增加越大B电容器的电容跟它两极所加电压成反比C电容器的电容越大，所带电量就越多D对于确定的电容器，它所充的电量跟它两极板间所加电压的比值保持不变解析：电容是表
7、示电容器容纳电荷本领的物理量，与电容器是否带电，带电量的多少、板间电势差的大小等均无关故D正确答案：D 考点精炼1某一电容器标注的是：“300V，5F”，则下述说法正确的是 （ ）A该电容器可在300V以下电压正常工作B该电容器只能在300V电压时正常工作C电压是200V时，电容仍是5FD使用时只需考虑工作电压，不必考虑电容器的引出线与电源的哪个极相连（二）平行板电容器电容的决定因素考点点拨平行板电容器的电容与板间距离d成反比，与两半正对面积S成正比，与板间介质的介电常数成正比，其决定式是：A【例2】计算机键盘上的每一个按键下面都有一个电容传感器电容的计算公式是，其中常量=9.010-12Fm
8、-1，S表示两金属片的正对面积，d表示两金属片间的距离当某一键被按下时，d发生改变，引起电容器的电容发生改变，从而给电子线路发出相应的信号已知两金属片的正对面积为50mm2，键未被按下时，两金属片间的距离为0.60mm只要电容变化达0.25pF，电子线路就能发出相应的信号那么为使按键得到反应，至少需要按下多大距离？解：先求得未按下时的电容C1=0.75pF，再由得和C2=1.00pF，得d=0.15mm考点精炼金属芯线导电液体电介质h21999年7月12日日本原子能公司所属敦贺湾核电站由于水管破裂导致高辐射冷却剂外流，在检测此次重大事故中应用了非电量变化（冷却剂 外泄使管中液面变化）转移为电信
9、号的自动化测量技术.图是一种通过检测电容器电容的变化来检测液面高低的仪器原理图，容器中装有导电液体，是电容器的一个电极，中间的芯柱是电容器的另一个电极，芯柱外面套有绝缘管（塑料或橡皮）作为电介质，电容器的两个电极分别用导线接在指示器上，指示器上显示的是电容的大小，但从电容的大小就可知容器中液面位置的高低，为此，以下说法中正确的是A如果指示器显示出电容增大了，则两电极正对面积增大，必液面升高B如果指示器显示电容减小了，则两电极正对面积增大，必液面升高C如果指示器显示出电容增大了，则两电极正对面积减小，液面必降低D如果指示器显示出电容减小了，则两电极正对面积增大，液面必降低（三）电容器的动态分析考
10、点点拨平行板电容器动态分析这类问题的关键在于弄清哪些是变量，哪些是不变量，在变量中哪些是自变量哪些是因变量，同时注意理解平行板电容器演示实验现象的实质，一般分两种基本情况：一是电容器两极板的电势差U保持不变（与电源连接）；二是电容器的带电量Q保持不变（与电源断开）电容器和电源连接如图，改变板间距离、改变正对面积或改变板间电解质材料，都会改变其电容，从而可能引起电容器两板间电场的变化这里一定要分清两种常见的变化： K（1）电键K保持闭合，则电容器两端的电压恒定（等于电源电动势），这种情况下带电量而（2）充电后断开K，保持电容器带电量Q恒定，这种情况下【例3】如图所示，电路中A、B为两块竖直放置的
11、金属板，C是一只静电计，开关S合上后，静电计指针 张开一个角度，下述哪些做法可使指针张角增大 （ ） A使A、B两板靠近一些B使A、B两板正对面积错开一些C断开S后，使A板向右平移拉开一些D断开S后，使A、B正对面积错开一些解析：图中静电计的金属杆接且极，外壳和负极板均接地，静电计显示的是A、B两极板间的电压，指针张角越大，表示两板间的电压越高当合上S后，A、B两板与电源两极相连，板间电压等于电源电压不变，静电计指针张角不变；当断开S后，板间距离增大，正对面积减小，都将使A、B两板间的电容变小，而电容器电荷量不变，由C=QU可知，板间电压U增大，从而静电计指针张角增大，答案应选CD答案：CDP
12、【例4】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（电量很小）固定在P点，如图所示，以E表示两极板间的场强，U表示电容器的电压，W表示正电荷在P点的电势能若保持负极板不动，将正极板移到图中虚线所示的位置，则（）AU变小，E不变BE变大，W变大CU变小，W不变DU不变，W不变解析：当平行板电容器充电后与电源断开时，对有关物理量变化的讨论，要注意板间场强的一个特点： ，即对于介质介电常数为的平行板电容器而言，两极间场强只与极板上单位面积的带电量成正比带电量Q不变，两极间场强E保持不变，由于板间d距离减小，据可知，电容器的电压变小由于场强E保持不变，因此，P点与接地的负极板即与
13、地的电势差保持不变，即点P的电势保持不变，因此电荷在P点的电势能W保持不变所以本题应选AC答案：ACKMN考点精炼3如图所示，在平行板电容器正中有一个带电微粒K闭合时，该微粒恰好能保持静止在保持K闭合；充电后将K断开；两种情况下，各用什么方法能使该带电微粒向上运动打到上极板？A上极板M向上平移 B下极板N 向上平移C上极板M 向左平移 D把下极板N接地4如图所示，用静电计测量电容器两板间的电势差，不改变两板的带电量，把A板向右移，静电计指针偏角将_；把A板竖直向下移，静电计指针偏角将_；把AB板间插入一块电介质，静电计指针偏角将_第二课时（四）电容器与恒定电流相联系考点点拨C2R2ER1KC1
14、在直流电路中，电容器的充电过程非常短暂，除充电瞬间以外，电容器都可以视为断路应该理解的是：电容器与哪部分电路并联，电容器两端的电压就必然与哪部分电路两端电压相等【例5】如图所示电路中，忽略电源电阻，下列说法中正确的是（）开关K处于断开状态，电容的电量大于的电量；开关处于断开状态，电容的电量大于的电量；开关处于接通状态，电容的电量大于的电量；开关处于接通状态，电容的电量大于的电量A B C D解析：开关断开时，电容、两端电压相等，均为E，因为，由知，即，所以正确；当开关K接通时，与串联，通过R1和R2的电流相等，与并联，与并联，故的电压为，的电压为又，又，所以即两电容的电量相等；所以正确选项应为A答案：A考点精炼R1R2
