《电容和电容器带电粒子在电场中运动》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电容和电容器带电粒子在电场中运动（64页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、电容和电容器带电粒子在电场中运电容和电容器带电粒子在电场中运动动电容器与电容电容器与电容带电粒子带电粒子在电场中的运动在电场中的运动电容和电容器带电粒子在电场中运电容和电容器带电粒子在电场中运动动电容和电容器电容和电容器电容和电容器带电粒子在电场中运电容和电容器带电粒子在电场中运动动一、电容器和电容一、电容器和电容1电容器电容器两个彼此绝缘又相隔很近的导体组成一个两个彼此绝缘又相隔很近的导体组成一个电容器。电容器。2电容器的电容电容器的电容（1）定义：电容器所带的电荷量）定义：电容器所带的电荷量Q（一个极板（一个极板所带电荷量的绝对值）与两极板间电势差所带电荷量的绝对值）与两极板间电势差U的比
2、的比值叫电容器的电容。值叫电容器的电容。（2）定义式：）定义式：（3）物理意义：表示电容器容纳电荷的本领的）物理意义：表示电容器容纳电荷的本领的物理量。物理量。电容和电容器带电粒子在电场中运电容和电容器带电粒子在电场中运动动（4）电电容容是是由由电电容容器器本本身身的的性性质质（导导体体大大小小、形形状状、相对位置及电介质）决定的。相对位置及电介质）决定的。(5)电容的国际单位：法拉电容的国际单位：法拉F、微法、微法F、皮法、皮法pF3电容器的分类：电容器的分类：固定电容器、可变电容器、电解电容器等。固定电容器、可变电容器、电解电容器等。4平行板电容器的电容平行板电容器的电容平行板电容器的电容
3、的决定式是：平行板电容器的电容的决定式是：电容和电容器带电粒子在电场中运电容和电容器带电粒子在电场中运动动二、利用静电计研究平行板电容器的电容二、利用静电计研究平行板电容器的电容静静电电计计是是测测量量电电势势差差的的仪仪器器。指指针针偏偏转转角角度度越越大大，金金属属外外壳壳和和上上方方金金属属小小球球间间的的电电势势差差越越大大。在在本本实实验验中中，静静电电计计指指针针和和A板板等等电电势势，静静电电计计金金属属壳壳和和B板板等等电电势势,因因此指针偏转角越大表示此指针偏转角越大表示A、B两极板间的电压越高。两极板间的电压越高。ABABAB插入电介质插入电介质正对面积减小正对面积减小板间
4、距离增大板间距离增大本实验中本实验中,极板的带电量不变极板的带电量不变.三个图依次表示三个图依次表示:正对面积正对面积减小时、板间距离增大时、插入电介质时两板间电压的减小时、板间距离增大时、插入电介质时两板间电压的变化情况变化情况(实线表示变化前指针的位置，虚线表示变化后实线表示变化前指针的位置，虚线表示变化后指针的位置指针的位置)。由由知知,这三种情况下电容分别减小、减小、增这三种情况下电容分别减小、减小、增大大因此因此C和和S、d、的关系应该是的关系应该是电容和电容器带电粒子在电场中运电容和电容器带电粒子在电场中运动动三、三、平行板电容器平行板电容器的两种典型情况的讨论：的两种典型情况的讨
5、论： 1. 若两板始终跟电源连接若两板始终跟电源连接U保持不变保持不变Ka. d增大，增大，C将减小，将减小，Q将减小，将减小，E将减小将减小b. S增大，增大，C将增大，将增大，Q将增大，将增大，E将保持不变。将保持不变。c. 插入介质插入介质， C将增大，将增大，Q将增大，将增大，E将保持不变。将保持不变。d. 插入一定厚度的导体板，相当于插入一定厚度的导体板，相当于d减小，减小，C将增大，将增大， Q将增大，将增大，E将增大。将增大。电容和电容器带电粒子在电场中运电容和电容器带电粒子在电场中运动动2. 若充电后与电源断开若充电后与电源断开Q保持不变保持不变Ka. d增大，增大，C将减小，
6、将减小，U将增大，将增大，E将保持不变将保持不变b. S增大，增大，C将增大，将增大，U将减小，将减小，E将减小。将减小。c. 插入介质插入介质， C将增大，将增大，U将减小，将减小，E将减小。将减小。d. 插入一定厚度的导体板，相当于插入一定厚度的导体板，相当于d减小，减小，C将增大，将增大， U将减小，将减小，E将保持不变。将保持不变。电容和电容器带电粒子在电场中运电容和电容器带电粒子在电场中运动动四、举例说明四、举例说明电容和电容器带电粒子在电场中运电容和电容器带电粒子在电场中运动动1一一平平行行板板电电容容器器，两两板板之之间间距距离离d与与正正对对面面积积S都都可可以以在在一一定定范
7、范围围内内调调节节，电电容容器器两两板板与与电电池池两两极极始始终终保保持持相相连连接接。以以Q表表示示电电容容器器的的电电量量，E表表示两板板间的电场强度，则示两板板间的电场强度，则（）A当当d 增大、增大、S 不变时，不变时，Q 减小、减小、E 减小减小B当当S 增大、增大、d 不变时，不变时，Q 增大、增大、E 增大增大C当当d 减小、减小、S 增大时，增大时，Q 增大、增大、E 增大增大D当当S 减小、减小、d 减小时，减小时，Q 不变、不变、E 不变不变AC电容和电容器带电粒子在电场中运电容和电容器带电粒子在电场中运动动2两块大小、形状完全相同的金属平板平行放置，构两块大小、形状完全
8、相同的金属平板平行放置，构成一平行板电容器，与它相连接的电路如图所示，接成一平行板电容器，与它相连接的电路如图所示，接通开关通开关K，电源即给电容器充电，则，电源即给电容器充电，则()A保持保持K接通，减小两板间的距离，则板间场强减小接通，减小两板间的距离，则板间场强减小B保持保持K接通，在两板间插入一块介质，则极板上的接通，在两板间插入一块介质，则极板上的带电量增大带电量增大C断开断开K,减小两板间的距离减小两板间的距离,则两板间的电势差减小则两板间的电势差减小D断开断开K，在两板间插入一块，在两板间插入一块介质，则两板间的电势差减小介质，则两板间的电势差减小KREBCD电容和电容器带电粒子
9、在电场中运电容和电容器带电粒子在电场中运动动3冬天当我们脱毛线衫时，静电经常会跟你开开小冬天当我们脱毛线衫时，静电经常会跟你开开小玩笑。下列一些相关的说法中正确的是：玩笑。下列一些相关的说法中正确的是：()A.在将外衣脱下的过程，中内外衣间摩擦起电，内在将外衣脱下的过程，中内外衣间摩擦起电，内衣和外衣所带的电荷是同种电荷衣和外衣所带的电荷是同种电荷B如果内外两件衣服可看做电容器的两极，并且在如果内外两件衣服可看做电容器的两极，并且在将外衣脱下的某个过程中两衣间电量一定，随着两衣将外衣脱下的某个过程中两衣间电量一定，随着两衣间距离的增大，两衣间电容变小，则两衣间的电势差间距离的增大，两衣间电容变
10、小，则两衣间的电势差也将变小也将变小C在将外衣脱下的过程中，内外两衣间隔增大，衣在将外衣脱下的过程中，内外两衣间隔增大，衣物上电荷的电势能将增大（若不计放电中和）物上电荷的电势能将增大（若不计放电中和）D脱衣如果人体带上了正电，当触摸金属门把时，脱衣如果人体带上了正电，当触摸金属门把时，人所带的正电荷会通过金属门把流入大地，从而造成人所带的正电荷会通过金属门把流入大地，从而造成对人体轻微的电击对人体轻微的电击C电容和电容器带电粒子在电场中运电容和电容器带电粒子在电场中运动动带电粒子在电带电粒子在电场中的运动场中的运动电容和电容器带电粒子在电场中运电容和电容器带电粒子在电场中运动动一、带电粒子在
11、电场中的直线运动一、带电粒子在电场中的直线运动二、带电粒子在匀强电场中的偏转二、带电粒子在匀强电场中的偏转电容和电容器带电粒子在电场中运电容和电容器带电粒子在电场中运动动、如图，已知：、如图，已知：m,q,U,Vm,q,U,V0 0=0,d=0,d。求：。求：V V (不计重力）不计重力）一、带电粒子在电场中的加速一、带电粒子在电场中的加速A AB BU Ud dE E+F Fv由牛顿第二定律：由牛顿第二定律：由运动学公式：由运动学公式：初速度不初速度不为零呢？为零呢？方法一：方法一：电容和电容器带电粒子在电场中运电容和电容器带电粒子在电场中运动动方法二：方法二：A AB BU Ud dE E
12、+v由动能定理：由动能定理：一、带电粒子在电场中的加速一、带电粒子在电场中的加速（不计重力）（不计重力）动能定理动能定理电容和电容器带电粒子在电场中运电容和电容器带电粒子在电场中运动动1 1、如图所示，如图所示，M M、N N是在真空中竖直放置的两块平是在真空中竖直放置的两块平行金属板，质量为行金属板，质量为m m、电量为、电量为+q+q的带电粒子，以的带电粒子，以极小的初速度由小孔进入电场，当极小的初速度由小孔进入电场，当M M、N N间电压为间电压为U U时，粒子到达时，粒子到达N N板的速度为板的速度为v，如果要使这个带，如果要使这个带电粒子到达电粒子到达N N板的速度为板的速度为2 2
13、v ，则下述方法能满足，则下述方法能满足要求的是要求的是(不计粒子重力）不计粒子重力） （ ）A A、使、使M M、N N间电压增加为间电压增加为2U 2U B B、使、使M M、N N间电压增加为间电压增加为4U 4U C C、使、使M M、N N间电压不变，距离减半间电压不变，距离减半 D D、使、使M M、N N间电压不变，距离加倍间电压不变，距离加倍 例与练例与练M MN NU Ud d+v与电压平方与电压平方根成正比根成正比B电容和电容器带电粒子在电场中运电容和电容器带电粒子在电场中运动动二、带电粒子在匀强电场中的偏转二、带电粒子在匀强电场中的偏转（不计粒子重力）（不计粒子重力） l
14、d+- - - - - - - - - - - + + + + + + + + + Uv0q、m电容和电容器带电粒子在电场中运电容和电容器带电粒子在电场中运动动二、带电粒子在匀强电场中的偏转二、带电粒子在匀强电场中的偏转(不计粒子重力）不计粒子重力） ld+- - - - - - - - - - - + + + + + + + + + Uv0q、mF+vv0vyy偏转偏转位移位移类平抛运动类平抛运动运动分解法：运动分解法：水平方向：以水平方向：以v0做匀速直线运动做匀速直线运动竖直方向：做初速为竖直方向：做初速为0的匀加速直线运动的匀加速直线运动偏转角偏转角电容和电容器带电粒子在电场中运电容和
15、电容器带电粒子在电场中运动动二、带电粒子在匀强电场中的偏转二、带电粒子在匀强电场中的偏转电容和电容器带电粒子在电场中运电容和电容器带电粒子在电场中运动动2 2、如图，电子在电势差为如图，电子在电势差为U U1 1的加速电场中由静止的加速电场中由静止开始加速，然后射入电势差为开始加速，然后射入电势差为U U2 2的两块平行极板间的两块平行极板间的电场中，入射方向跟极板平行。整个装置处在真的电场中，入射方向跟极板平行。整个装置处在真空中，重力可忽略。在满足电子能射出平行板区的空中，重力可忽略。在满足电子能射出平行板区的条件下，下述四种情况中，一定能使电子的偏转角条件下，下述四种情况中，一定能使电子
16、的偏转角变大的是变大的是(不计电子重力）不计电子重力） （ ）A A、U U1 1变大、变大、U U2 2变大变大 B B、U U1 1变小、变小、U U2 2变大变大C C、U U1 1变大、变大、U U2 2变小变小 D D、U U1 1变小、变小、U U2 2变小变小例与练例与练B电容和电容器带电粒子在电场中运电容和电容器带电粒子在电场中运动动析与解析与解对加速过程由动能定理：对加速过程由动能定理：对偏转过程由偏转角正切公式：对偏转过程由偏转角正切公式：与粒子的电量与粒子的电量q q、质量质量m m无关无关电容和电容器带电粒子在电场中运电容和电容器带电粒子在电场中运动动 如图所示，二价氦
17、离子和质子的混合体，如图所示，二价氦离子和质子的混合体，由静止经同一加速电场加速后，垂直射入由静止经同一加速电场加速后，垂直射入同一偏转电场中，偏转后，打在同一荧光同一偏转电场中，偏转后，打在同一荧光屏上，则它们（屏上，则它们（ ） A A、侧移相同、侧移相同 B B、偏转角相同、偏转角相同 C C、到达屏上同一点、到达屏上同一点 D D、到达屏上不同点、到达屏上不同点3、练习：、练习：与粒子的电量与粒子的电量q q、质量质量m m无关无关ABC电容和电容器带电粒子在电场中运电容和电容器带电粒子在电场中运动动4 4、如图所示，有一电子、如图所示，有一电子( (电量为电量为e e、质量为、质量为
18、m)m)经电压经电压U U0 0加速后，沿平行金属板加速后，沿平行金属板A A、B B中心中心线进入两板，线进入两板，A A、B B板间距为板间距为d d、长度为、长度为L L， A A、B B板间电压为板间电压为U U，屏，屏CDCD足够大，距离足够大，距离A A、B B板右板右边缘边缘2L2L，ABAB板的中心线过屏板的中心线过屏CDCD的中心且与屏的中心且与屏CDCD垂直。试求电子束打在屏上的位置到屏中垂直。试求电子束打在屏上的位置到屏中心间的距离。心间的距离。 （不计电子重力）（不计电子重力） 例与练例与练电容和电容器带电粒子在电场中运电容和电容器带电粒子在电场中运动动析与解析与解电子
19、离开电场，就好象从中点沿直线离开的：电子离开电场，就好象从中点沿直线离开的：对加速过程由动能定理：对加速过程由动能定理：电容和电容器带电粒子在电场中运电容和电容器带电粒子在电场中运动动5、如如图图所所示示，质质量量相相同同的的两两个个带带电电粒粒子子P、Q以以相相同同速速度度沿沿垂垂直直于于电电场场方方向向射射入入两两平平行行板板间间的的匀匀强强电电场场中中，P从从两两板板正正中中央央射射入入，Q从从下下极极板板边边缘缘入入射射入入，它它们们最最后后打打在在同同一一点点(重重力力不不计计)，则则从从开开始始射射入到打到上板的过程中入到打到上板的过程中（）A、它们的运动时间、它们的运动时间tQt
20、PB、它们所带电量之比、它们所带电量之比qP：qQ=1:2C、它们的动能增量之比、它们的动能增量之比D、它们的电势能减少量之比、它们的电势能减少量之比PQBD电容和电容器带电粒子在电场中运电容和电容器带电粒子在电场中运动动8 8、如图所示，二价氦离子和质子的混合体，、如图所示，二价氦离子和质子的混合体，经同一加速电场加速后，垂直射入同一偏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，转电场中，偏转后，打在同一荧光屏上，则它们（则它们（ ） A A、侧移相同、侧移相同 B B、偏转角相同、偏转角相同 C C、到达屏上同一点、到达屏上同一点 D D、到达屏上不同点、到达屏
21、上不同点课后练习：课后练习：与粒子的电量与粒子的电量q q、质量质量m m无关无关ABC电容和电容器带电粒子在电场中运电容和电容器带电粒子在电场中运动动9 9 9 9、试证明：带电粒子垂直进入偏转电场，离开电、试证明：带电粒子垂直进入偏转电场，离开电、试证明：带电粒子垂直进入偏转电场，离开电、试证明：带电粒子垂直进入偏转电场，离开电场时就好象是从初速度所在直线的中点沿直线离场时就好象是从初速度所在直线的中点沿直线离场时就好象是从初速度所在直线的中点沿直线离场时就好象是从初速度所在直线的中点沿直线离开电场的。开电场的。开电场的。开电场的。 例与练例与练x电容和电容器带电粒子在电场中运电容和电容器
22、带电粒子在电场中运动动1111、质量为质量为110110-25-25kgkg、电量为、电量为110110-16-16C C的带的带电粒子以电粒子以2102106 6m/sm/s速度从水平放置的平行金速度从水平放置的平行金属板属板A A、B B中央沿水平方向飞入板间，如图所中央沿水平方向飞入板间，如图所示。已知板长示。已知板长L L10cm10cm，间距，间距d d2cm2cm，当，当U UABAB在在 范围内时，此带电粒范围内时，此带电粒子能从板间飞出。子能从板间飞出。例与练例与练v0+-电容和电容器带电粒子在电场中运电容和电容器带电粒子在电场中运动动v0+-析与解析与解对偏转过程由偏转角正切
23、公式：对偏转过程由偏转角正切公式：或对偏转过程由侧移公式：或对偏转过程由侧移公式：电容和电容器带电粒子在电场中运电容和电容器带电粒子在电场中运动动三、示波管的原理三、示波管的原理产生高速飞产生高速飞行的电子束行的电子束待显示的待显示的电压信号电压信号锯齿形扫锯齿形扫描电压描电压使电子沿使电子沿Y Y方向偏移方向偏移使电子沿使电子沿x x方向偏移方向偏移电容和电容器带电粒子在电场中运电容和电容器带电粒子在电场中运动动三、示波管的原理三、示波管的原理1 1、如果在电极、如果在电极XXXX之间不加电压，而在之间不加电压，而在YYYY之间加不变电压，使之间加不变电压，使Y Y的电势比的电势比YY高，高
24、，电子将打在荧光屏的什么位置？电子将打在荧光屏的什么位置？电子沿电子沿Y Y方方向向上偏移向向上偏移电容和电容器带电粒子在电场中运电容和电容器带电粒子在电场中运动动三、示波管的原理三、示波管的原理1 1、如果在电极、如果在电极XXXX之间不加电压，而在之间不加电压，而在YYYY之间加不变电压，使之间加不变电压，使YY的电势比的电势比Y Y高，高，电子将打在荧光屏的什么位置？电子将打在荧光屏的什么位置？电子沿电子沿Y Y方方向向下偏移向向下偏移电容和电容器带电粒子在电场中运电容和电容器带电粒子在电场中运动动三、示波管的原理三、示波管的原理1 1、如果在电极、如果在电极XXXX之间不加电压，但在之
25、间不加电压，但在YYYY之间加不变电压，使之间加不变电压，使Y Y的电势比的电势比YY高，高，电子将打在荧光屏的什么位置？电子将打在荧光屏的什么位置？ 如果在电极如果在电极 YYYY之间不加电压，但在之间不加电压，但在XXXX之间加不变电压，使之间加不变电压，使X X的电势比的电势比XX高，高，电子将打在荧光屏的什么位置？电子将打在荧光屏的什么位置？电子沿电子沿X X方方向向里偏移向向里偏移电容和电容器带电粒子在电场中运电容和电容器带电粒子在电场中运动动三、示波管的原理三、示波管的原理1 1、如果在电极、如果在电极XXXX之间不加电压，但在之间不加电压，但在YYYY之间加不变电压，使之间加不变
26、电压，使Y Y的电势比的电势比YY高，高，电子将打在荧光屏的什么位置？电子将打在荧光屏的什么位置？ 如果在电极如果在电极 YYYY之间不加电压，但在之间不加电压，但在XXXX之间加不变电压，使之间加不变电压，使XX的电势比的电势比X X高，高，电子将打在荧光屏的什么位置？电子将打在荧光屏的什么位置？电子沿电子沿X X方方向向外偏移向向外偏移电容和电容器带电粒子在电场中运电容和电容器带电粒子在电场中运动动三、示波管的原理三、示波管的原理2 2、如果在电极、如果在电极XXXX之间不加电压，但在之间不加电压，但在YYYY之间加如图所示的交变电压，在荧光屏之间加如图所示的交变电压，在荧光屏上会看到什么
27、图形？上会看到什么图形？0tt0tt1 1电子沿电子沿Y Y方方向向上偏移向向上偏移电容和电容器带电粒子在电场中运电容和电容器带电粒子在电场中运动动三、示波管的原理三、示波管的原理2 2、如果在电极、如果在电极XXXX之间不加电压，但在之间不加电压，但在YYYY之间加如图所示的交变电压，在荧光屏之间加如图所示的交变电压，在荧光屏上会看到什么图形？上会看到什么图形？t t1 1tttt2 2电子沿电子沿Y Y方方向向下偏移向向下偏移电容和电容器带电粒子在电场中运电容和电容器带电粒子在电场中运动动三、示波管的原理三、示波管的原理3 3、如果在、如果在YYYY之间加如图所示的交变电压，之间加如图所示
28、的交变电压，同时在同时在XXXX之间加不变电压，使之间加不变电压，使X X的电势比的电势比XX高高，在荧光屏上会看到什么图形？在荧光屏上会看到什么图形？0tt0tt1 1电子沿电子沿Y Y方向向上偏，沿方向向上偏，沿X X方向向里偏方向向里偏电容和电容器带电粒子在电场中运电容和电容器带电粒子在电场中运动动三、示波管的原理三、示波管的原理3 3、如果在、如果在YYYY之间加如图所示的交变电压，之间加如图所示的交变电压，同时在同时在XXXX之间加不变电压，使之间加不变电压，使X X的电势比的电势比XX高，在荧光屏上会看到什么图形？高，在荧光屏上会看到什么图形？t t1 1tttt2 2电子沿电子沿
29、Y Y方向向下偏，沿方向向下偏，沿X X方向向里偏方向向里偏电容和电容器带电粒子在电场中运电容和电容器带电粒子在电场中运动动三、示波管的原理三、示波管的原理3 3、如果在、如果在YYYY之间加如图所示的交变电压，之间加如图所示的交变电压，同时在同时在XXXX之间加不变电压，使之间加不变电压，使XX的电势的电势比比X X高，在荧光屏上会看到什么图形？高，在荧光屏上会看到什么图形？电子沿电子沿Y Y方向向方向向上向下偏，沿上向下偏，沿X X方向向外偏方向向外偏电容和电容器带电粒子在电场中运电容和电容器带电粒子在电场中运动动三、示波管的原理三、示波管的原理4 4、如果在、如果在YYYY之间加如图所示
30、的交变电压，之间加如图所示的交变电压，同时在同时在XXXX之间加锯齿形扫描电压，在荧光之间加锯齿形扫描电压，在荧光屏上会看到什么图形？屏上会看到什么图形？XYOA B CD EFA B CD E FABOCt1DEFt2电容和电容器带电粒子在电场中运电容和电容器带电粒子在电场中运动动1212、如图所示的示波管，如果在、如图所示的示波管，如果在YYYY之间加如图所之间加如图所示的交变电压，同时在示的交变电压，同时在XXXX之间加如图所示的锯齿之间加如图所示的锯齿形电压，使形电压，使X X的电势比的电势比XX高，在荧光屏上会看到什高，在荧光屏上会看到什么图形？么图形？例与练例与练UxtOt1t2电
31、容和电容器带电粒子在电场中运电容和电容器带电粒子在电场中运动动1313、如图所示的示波管，如果在、如图所示的示波管，如果在YYYY之间加如图所之间加如图所示的交变电压，同时在示的交变电压，同时在XXXX之间加如图所示的锯齿之间加如图所示的锯齿形电压，使形电压，使X X的电势比的电势比XX高，在荧光屏上会看到什高，在荧光屏上会看到什么图形？么图形？例与练例与练UxtOt1t2XYO0tt0tt1 1t t1 1tttt2 2电容和电容器带电粒子在电场中运电容和电容器带电粒子在电场中运动动1414、真空室中电极、真空室中电极K K发出电子（初速不计），经过发出电子（初速不计），经过电压为电压为U
32、U1 1的加速电场后，由小孔的加速电场后，由小孔S S沿水平金属板沿水平金属板A A、B B间的中心线射入板中，板长间的中心线射入板中，板长L L，相距为，相距为d d，在两板，在两板间加上如图乙所示的正弦交变电压，前半个周期内间加上如图乙所示的正弦交变电压，前半个周期内B B板的电势高于板的电势高于A A板的电势，已知电子的质量为板的电势，已知电子的质量为m m，带电量为带电量为e e，不计电子重力，求：，不计电子重力，求：（1 1）电子进入）电子进入ABAB板时的初速度；板时的初速度；（2 2）要使所有的电子都能离开）要使所有的电子都能离开ABAB板，图乙中电压板，图乙中电压的最大值的最大
33、值U U0 0需满足什么条件？需满足什么条件？ （3 3）在荧光屏上）在荧光屏上会看到什么图形？会看到什么图形？例与练例与练电容和电容器带电粒子在电场中运电容和电容器带电粒子在电场中运动动设电子进入设电子进入ABAB板时的初速度为板时的初速度为v0 0设电子在偏转电压为设电子在偏转电压为U U0 0时进入时进入ABAB板间板间析与解析与解电容和电容器带电粒子在电场中运电容和电容器带电粒子在电场中运动动3、某些带电体是否考虑重力，要根据题目暗、某些带电体是否考虑重力，要根据题目暗示或运动状态来判定示或运动状态来判定电场中的带电粒子一般可分为两类：电场中的带电粒子一般可分为两类：1、带电的基本粒子
34、：如电子，质子，、带电的基本粒子：如电子，质子，粒子，正负粒子，正负离子等。这些粒子所受重力和电场力相比在小得多，离子等。这些粒子所受重力和电场力相比在小得多，除非有说明或明确的暗示以外，一般都不考虑重力。除非有说明或明确的暗示以外，一般都不考虑重力。（但并不能忽略质量）。（但并不能忽略质量）。2、带电微粒：如带电小球、液滴、尘埃等。除非有、带电微粒：如带电小球、液滴、尘埃等。除非有说明或明确的暗示以外，一般都考虑重力。说明或明确的暗示以外，一般都考虑重力。电容和电容器带电粒子在电场中运电容和电容器带电粒子在电场中运动动八、举例说明：八、举例说明：电容和电容器带电粒子在电场中运电容和电容器带电
35、粒子在电场中运动动1分分别别为为一一价价和和两两价价的的静静止止铜铜离离子子，经经过过同同一一电电场场加加速速后后,再再垂垂直直经经过过同同一一偏偏转转电电场场,然然后后落落到到一一屏屏上上。如图如图,离子重力不计离子重力不计,以下判断正确的是（以下判断正确的是（）A离子经过加速电场时，二价铜离子受到的电场离子经过加速电场时，二价铜离子受到的电场力的冲量大力的冲量大B在偏转电场中在偏转电场中,电场力对两种离子做的功一样多电场力对两种离子做的功一样多C两种铜离子打在屏上时的速度一样大两种铜离子打在屏上时的速度一样大D两种铜离子打在屏上的同一点两种铜离子打在屏上的同一点AD电容和电容器带电粒子在电
36、场中运电容和电容器带电粒子在电场中运动动2如如图图所所示示，质质量量相相同同的的两两个个带带电电粒粒子子P、Q以以相相同同速速度度沿沿垂垂直直于于电电场场方方向向射射入入两两平平行行板板间间的的匀匀强强电电场场中中，P从从两两板板正正中中央央射射入入，Q从从下下极极板板边边缘缘入入射射入入，它它们们最最后后打打在在同同一一点点(重重力力不不计计)，则则从从开开始始射射入到打到上板的过程中入到打到上板的过程中（）A、它们的运动时间、它们的运动时间tQtPB、它们所带电量之比、它们所带电量之比qP：qQ=1:2C、它们的动能增量之比、它们的动能增量之比D、它们的电势能减少量之比、它们的电势能减少量
37、之比PQBD电容和电容器带电粒子在电场中运电容和电容器带电粒子在电场中运动动3.一一平平行行板板电电容容器器中中存存在在匀匀强强电电场场，电电场场沿沿竖竖直直方方向向。两两个个比比荷荷（即即粒粒子子的的电电荷荷量量与与质质量量之之比比）不不同同的的带带正正电电的的粒粒子子a和和b，从从电电容容器器的的P点点（如如图图）以以相相同同的的水水平平速速度度射射入入两两平平行行板板之之间间。测测得得a和和b与与电电容容器器极极板板的的撞撞击击点点到到入入射射点点之之间间的的水水平平距距离离之之比比为为1:2。若不计重力，则。若不计重力，则a和和b的比荷之比是的比荷之比是（）.1:2 B.1:8C.2:
38、1D.4:1解解:DP电容和电容器带电粒子在电场中运电容和电容器带电粒子在电场中运动动4一一个个一一价价和和二二价价的的静静止止铜铜离离子子，经经过过同同一一电电压压加加速速后后，再再垂垂直直射射入入同同一一匀匀强强偏偏转转电电场场，然然后后打打在在同同一一屏上，屏与偏转电场方向平行，下列说法正确的是屏上，屏与偏转电场方向平行，下列说法正确的是（）A二价铜离子打在屏上时的速度小二价铜离子打在屏上时的速度小B离开偏转电场后离开偏转电场后,二价铜离子飞到屏上用的时间长二价铜离子飞到屏上用的时间长C离离子子经经加加速速电电场场加加速速过过程程中中，二二价价铜铜离离子子受受电电场场力的冲量大力的冲量大
39、D在离开偏转电场时，两种离子在电场方向上的位在离开偏转电场时，两种离子在电场方向上的位移不相等移不相等C解见下页解见下页电容和电容器带电粒子在电场中运电容和电容器带电粒子在电场中运动动解：解：可见离开偏转电场时，两种离子的偏移相等，可见离开偏转电场时，两种离子的偏移相等， D错错.离开偏转电场后离开偏转电场后,在初速度方向仍以在初速度方向仍以v0做匀速运动，做匀速运动，可见二价铜离子飞到屏上用的时间短，可见二价铜离子飞到屏上用的时间短，B错错.铜离子铜离子离开偏转电场时离开偏转电场时为为vt ，离开偏转电场后做匀离开偏转电场后做匀速直线运动，打在屏上时的速度仍为速直线运动，打在屏上时的速度仍为
40、vt ，可见二价铜离子打在屏上时的速度大，可见二价铜离子打在屏上时的速度大，A错错.加速过程中，加速过程中，可见二价铜离子受电场力的冲量大，可见二价铜离子受电场力的冲量大，C对对.电容和电容器带电粒子在电场中运电容和电容器带电粒子在电场中运动动5（16分）两个半径均为分）两个半径均为R的圆形平板电极，平行的圆形平板电极，平行正对放置，相距为正对放置，相距为d，极板间电压为，极板间电压为U，板间电场可，板间电场可以认为是均匀的。一个以认为是均匀的。一个粒子从正极板边缘以某一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
41、板中心。已知质子电荷为板时恰好落在极板中心。已知质子电荷为e，质子和，质子和中子的质量均视为中子的质量均视为m，忽略重力和空气阻力的影响。，忽略重力和空气阻力的影响。求：求：极板间的电场强度极板间的电场强度E；粒子在极板间运动的加速度粒子在极板间运动的加速度a；粒子的初速度粒子的初速度v0电容和电容器带电粒子在电场中运电容和电容器带电粒子在电场中运动动解：解： 按题意画出示意图如图示：按题意画出示意图如图示：dRv0（1）极间场）极间场强强（2）粒子在极板间运动的加速度粒子在极板间运动的加速度（3）由）由得：得：电容和电容器带电粒子在电场中运电容和电容器带电粒子在电场中运动动6（13分分）如如
42、图图所所示示，边边长长为为L的的正正方方形形区区域域abcd内内存存在在着着匀匀强强电电场场。电电量量为为q、动动能能为为Ek的的带带电粒子从电粒子从a点沿点沿ab方向进入电场，不计重力。方向进入电场，不计重力。（1）若若粒粒子子从从c点点离离开开电电场场，求求电电场场强强度度的的大大小小和和粒子离开电场时的动能；粒子离开电场时的动能；（2）若粒子离开电场时动能为）若粒子离开电场时动能为Ek，则电场强度为，则电场强度为多大？多大？abcdE电容和电容器带电粒子在电场中运电容和电容器带电粒子在电场中运动动解解:（1）abcdELv0t，所以所以所以所以（2）若粒子由）若粒子由bc边离开电场，边离
43、开电场，Lv0t，所以所以若粒子由若粒子由cd边离开电场，边离开电场，所以所以电容和电容器带电粒子在电场中运电容和电容器带电粒子在电场中运动动7(15分分)如如图图所所示示，竖竖直直平平行行直直线线为为匀匀强强电电场场的的电电场场线线，电电场场方方向向未未知知，A，B是是电电场场中中的的两两点点，AB两两点点的的连连线线长长为为l且且与与电电场场线线所所夹夹的的锐锐角角为为一一个个质质量量为为m，电电荷荷量量为为q的的带带电电粒粒子子以以初初速速度度v0。从从A点点垂垂直直进进入入电电场场，该该带带电电粒粒子子恰恰好好能能经经过过B点点不不考考虑虑带带电电粒粒子子的的重力大小重力大小(1)根根
44、据据你你学学过过的的物物理理学学规规律律和和题题中中所所给给的的信信息息，对对反反映映电电场场本本身身性性质质的的物物理理量量(例例如如电电场场方方向向)，你你能能作作出出哪哪些定性判断或求得哪些定量结果些定性判断或求得哪些定量结果?(2)若仅知道带电小球的电荷量若仅知道带电小球的电荷量q、初动、初动能能k0以及以及AB两点的连线与电场线所夹的两点的连线与电场线所夹的锐角锐角三个量，对反映电场本身性质的物三个量，对反映电场本身性质的物理量，你能求得哪些定量结果理量，你能求得哪些定量结果?ABv0电容和电容器带电粒子在电场中运电容和电容器带电粒子在电场中运动动解：解：（1）因因粒粒子子带带负负电
45、电且且向向下下偏偏转转，故故电电场场力力方方向向向下，所以电场方向竖直向上。向下，所以电场方向竖直向上。水平方向匀速运动，有：水平方向匀速运动，有：l sin =v0t竖直方向做初速度为零的匀加速运动，有竖直方向做初速度为零的匀加速运动，有解得加速度：解得加速度：由由qE=ma，得电场强度大小，得电场强度大小B点的电势高于点的电势高于A点的电势点的电势,有有A、B两点间的电势差为：两点间的电势差为：电容和电容器带电粒子在电场中运电容和电容器带电粒子在电场中运动动8平平行行板板间间加加如如图图4（a）所所示示周周期期变变化化的的电电压压，重重力力不不计计的的带带电电粒粒子子静静止止在在平平行行板
46、板中中央央，从从t=0时时刻刻开开始始将将其其释释放放，运运动动过过程程无无碰碰板板情情况况。图图4（b）中中，能能定定性性描描述粒子运动的速度图象正确的是述粒子运动的速度图象正确的是()T/23T/2UU0-U0图图4(a)T2Tt0图图4（b)vt0vt0vt0vt0ABCDA电容和电容器带电粒子在电场中运电容和电容器带电粒子在电场中运动动9一一匀匀强强电电场场的的电电场场强强度度E随随时时间间t 变变化化的的图图像像如如图图所所示示，在在该该匀匀强强电电场场中中，有有一一个个带带电电粒粒子子于于t0时时刻刻由由静静止止释释放放，若若带带电电粒粒子子只只受受电电场场力力作作用用，则则下列说
47、法中正确的是（下列说法中正确的是（）A带电粒子只向一个方向运动带电粒子只向一个方向运动B0s2s内，电场力的功等于内，电场力的功等于0C4s末带电粒子回到原出发点末带电粒子回到原出发点D2.5s4s，电场力冲量等于，电场力冲量等于00537-E0t/sE/Vm-12E01 246D解见下页解见下页电容和电容器带电粒子在电场中运电容和电容器带电粒子在电场中运动动0537-E0t/sE/Vm-12E01 246解：解： 画出带电粒子速度画出带电粒子速度v随时间随时间t 变化的图像如图所示，变化的图像如图所示，1234567t/sv/ ms-10v-t 图下的图下的面积面积表示位移表示位移,可见带电
48、粒子不是只向一可见带电粒子不是只向一个方向运动个方向运动,4s末带电粒子不能回到原出发点，末带电粒子不能回到原出发点，A、C错错.2s末速度不为末速度不为0,可见可见0s2s内电场力的功不等于内电场力的功不等于0,B错错.2.5s和和4s末，速度的大小方向都相同，电场力冲量等末，速度的大小方向都相同，电场力冲量等于动量的变化于动量的变化(等于等于0)，D对。对。电容和电容器带电粒子在电场中运电容和电容器带电粒子在电场中运动动10.(9分分)飞飞行行时时间间质质谱谱仪仪可可通通过过测测量量离离子子飞飞行行时时间间得得到到离离子子的的荷荷质质比比q/m.如如题题24图图1,带带正正电电的的离离子子
49、经经电电压压为为U的的电电场场加加速速后后进进入入长长度度为为L的的真真空空管管AB,可可测测得得离离子子飞飞越越AB所所用用时时间间t1.改改进进以以上上方方法法，如如题题24图图2,让让离离子子飞飞越越AB后后进进入入场场强强为为E（方方向向如如图图）的的匀匀强强电电场场区区域域BC,在电场的作用下离子返回在电场的作用下离子返回B端，此端，此时，测得离子从时，测得离子从A出发后飞行的总出发后飞行的总时间时间t2,（不计离子重力）（不计离子重力）（1）忽略离子源中离子的初速度，）忽略离子源中离子的初速度，用用t1计算荷质比计算荷质比;用用t2计算荷质比计算荷质比.离离子子束束真空管真空管AB
50、ULt1题题24图图1离离子子束束真空管真空管EABCt2UL题题24图图22页页题目题目3页页末页末页电容和电容器带电粒子在电场中运电容和电容器带电粒子在电场中运动动设离子带电量为设离子带电量为q,质量为质量为m,经电场加速后的经电场加速后的速度为速度为v,则则（2）离离子子源源中中相相同同荷荷质质比比离离子子的的初初速速度度不不尽尽相相同同，设设两两个个荷荷质质比比都都为为q/m的的离离子子在在A端端的的速速度度分分别别为为v和和v（vv）,在在改改进进后后的的方方法法中中，它它们们飞飞行行的的总总时时间间通通常常不不同同，存存在在时时间间差差t.可可通通过过调调节节电电场场E使使t=0.
51、求求此此时时E的大小的大小.解解:(1)(1)离子飞越真空管离子飞越真空管AB做匀速直线运动，则做匀速直线运动，则L=vt1(2)由由(1)、（、（2）两式得离子荷质比）两式得离子荷质比(3)2页页题目题目3页页末页末页电容和电容器带电粒子在电场中运电容和电容器带电粒子在电场中运动动离子在匀强电场区域离子在匀强电场区域BC中做往返运动中做往返运动,设加速度为设加速度为a,则则qE=ma (4)(5)由由(1)、(4)、（、（5）式得离子荷质比）式得离子荷质比或或(6)2页页题目题目3页页末页末页电容和电容器带电粒子在电场中运电容和电容器带电粒子在电场中运动动两离子初速度分别为两离子初速度分别为v、v,则则(7)(8)(9)要使要使t0,则须则须(10)所以所以(11)2页页题目题目3页页末页末页
