《2019年度高考物理一轮复习第七章静电场第3讲电容器带电粒子在电场中的运动课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2019年度高考物理一轮复习第七章静电场第3讲电容器带电粒子在电场中的运动课件.ppt（65页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第七章第七章 静电场静电场第第3 3讲电容器带电粒子在电场中的运动讲电容器带电粒子在电场中的运动过好双基关一、电容器及电容一、电容器及电容1.电容器(1)组成：由两个彼此又相互靠近的导体组成.(2)带电荷量：一个极板所带电荷量的.(3)电容器的充、放电：充电：使电容器带电的过程，充电后电容器两极板带上等量的_，电容器中储存电场能.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.绝对值异种电荷电能绝缘2.电容(1)定义：电容器所带的与两个极板间的的比值.(2)定义式：_.(3)单位：法拉(F)、微法(F)、皮法(pF).1FFpF.(4)意义：表示电容器本领的高低.(5)决定
2、因素：由电容器本身物理条件(大小、形状、相对位置及电介质)决定，与电容器是否及无关.电荷量电势差1061012容纳电荷带电电压3.平行板电容器的电容(1)决定因素：正对面积，相对介电常数，两板间的距离.(2)决定式：_.答案自测自测1关于电容器及其电容，下列说法中正确的是A.平行板电容器一板带电Q，另一板带电Q，则此电容器不带电B.由公式C可知，电容器的电容随电荷量Q的增加而增大C.对一个电容器来说，电容器的电荷量与两板间的电势差成正比D.如果一个电容器两板间没有电压，就不带电荷，也就没有电容二、带电粒子在电场中的运动二、带电粒子在电场中的运动1.加速(1)在匀强电场中，W qUmv2mv02
3、.(2)在非匀强电场中，W mv2mv02.2.偏转(1)运动情况：如果带电粒子以初速度v0垂直场强方向进入匀强电场中，则带电粒子在电场中做类平抛运动，如图1所示.图1qEdqU(2)处理方法：将粒子的运动分解为沿初速度方向的运动和沿电场力方向的运动.根据的知识解决有关问题.匀速直线匀加速直线运动的合成与分解三、示波管三、示波管1.示波管的构造电子枪，荧光屏(如图2所示)图2偏转电极2.示波管的工作原理(1)YY上加的是待显示的，XX上是仪器自身产生的锯齿形电压，叫做.(2)观察到的现象如果在偏转电极XX和YY之间都没有加电压，则电子枪射出的电子沿直线运动，打在荧光屏，在那里产生一个亮斑.若所
4、加扫描电压和的周期相等，就可以在荧光屏上得到待测信号在一个周期内变化的稳定图象.信号电压扫描电压中心信号电压自自测测2教材P39第3题先后让一束电子和一束氢核通过同一对平行板形成的偏转电场.进入时速度方向与板面平行，在下列两种情况下，分别求出离开时电子偏角的正切与氢核偏角的正切之比.(1)电子与氢核的初速度相同.答案解析答案答案见解析(2)电子与氢核的初动能相同.答案解析答案答案见解析研透命题点1.两类典型问题两类典型问题(1)电容器始终与恒压电源相连，电容器两极板间的电势差U保持不变.(2)电容器充电后与电源断开，电容器两极板所带的电荷量Q保持不变.2.动态分析思路动态分析思路(1)U不变命
5、题点一平行板电容器的动态分析基基础考点自主悟透考点自主悟透根据UABEd分析某点电势变化.(2)Q不变例例1(2016全国卷14)一平行板电容器两极板之间充满云母介质，接在恒压直流电源上.若将云母介质移出，则电容器A.极板上的电荷量变大，极板间电场强度变大B.极板上的电荷量变小，极板间电场强度变大C.极板上的电荷量变大，极板间电场强度不变D.极板上的电荷量变小，极板间电场强度不变答案解析变变式式1(2016天津理综4)如图3所示，平行板电容器带有等量异种电荷，与静电计相连，静电计金属外壳和电容器下极板都接地，在两极板间有一固定在P点的点电荷，以E表示两板间的电场强度，Ep表示点电荷在P点的电势
6、能，表示静电计指针的偏角.若保持下极板不动，将上极板向下移动一小段距离至图中虚线位置，则A.增大，E增大 B.增大，Ep不变C.减小，Ep增大 D.减小，E不变答案解析图3变变式式2(多选)如图4所示，A、B为两块平行带电金属板，A带负电，B带正电且与大地相接，两板间P点处固定一负电荷，设此时两极板间的电势差为U，P点场强大小为E，电势为P，负电荷的电势能为Ep，现将A、B两板水平错开一段距离(两板间距不变)，下列说法正确的是A.U变大，E变大 B.U变小，P变小C.P变小，Ep变大D.P变大，Ep变小答案解析图41.做直线运动的条件做直线运动的条件(1)粒子所受合外力F合0，粒子或静止，或做
7、匀速直线运动.(2)粒子所受合外力F合0，且与初速度方向在同一条直线上，带电粒子将做匀加速直线运动或匀减速直线运动.2.用动力学观点分析用动力学观点分析 命题点二带电粒子在电场中的直线运动能力考点能力考点师生共研生共研3.用功能观点分析用功能观点分析非匀强电场中：WqUEk2Ek1例例2如图5所示，三块平行放置的带电金属薄板A、B、C中央各有一小孔，小孔分别位于O、M、P点.由O点静止释放的电子恰好能运动到P点.现将C板向右平移到P点，则由O点静止释放的电子A.运动到P点返回B.运动到P和P点之间返回C.运动到P点返回D.穿过P点解析解析答案图5变变式式3匀强电场的电场强度E随时间t变化的图象
8、如图6所示.当t0时，在此匀强电场中由静止释放一个带电粒子(带正电)，设带电粒子只受电场力的作用，则下列说法中正确的是A.带电粒子将始终向同一个方向运动B.2s末带电粒子回到原出发点C.3s末带电粒子的速度不为零D.03s内，电场力做的总功为零答案图6解析解析变式变式4如图7所示，充电后的平行板电容器水平放置，电容为C，极板间距离为d，上极板正中有一小孔.质量为m、电荷量为q的小球从小孔正上方高h处由静止开始下落，穿过小孔到达下极板处速度恰为零(空气阻力忽略不计，极板间电场可视为匀强电场，重力加速度为g).求：(1)小球到达小孔处的速度大小；答案图7(2)极板间电场强度大小和电容器所带电荷量；
9、解析解析在极板间带电小球受重力和电场力作用，加速度大小为a，有qEmgma解析答案解析(3)小球从开始下落到运动到下极板处的时间.答案1.运动规律运动规律 (1)沿初速度方向做匀速直线运动，运动时间命题点三带电粒子在电场中的偏转能力考点能力考点师生共研生共研(2)沿电场力方向，做匀加速直线运动2.两个结论两个结论(1)不同的带电粒子从静止开始经过同一电场加速后再从同一偏转电场射出时，偏移量和偏转角总是相同的.(2)粒子经电场偏转后，合速度的反向延长线与初速度延长线的交点O为粒子水平位移的中点，即O到偏转电场边缘的距离为3.功能关系功能关系例例3(2016北京理综23改编)如图8所示，电子由静止
10、开始经加速电场加速后，沿平行于板面的方向射入偏转电场，并从另一侧射出.已知电子质量为m，电荷量为e，加速电场电压为U0，偏转电场可看做匀强电场，极板间电压为U，极板长度为L，板间距为d.(1)忽略电子所受重力，求电子射入偏转电场时的初速度v0和从电场射出时沿垂直板面方向的偏转距离y；答案解析图8(2)分析物理量的数量级，是解决物理问题的常用方法.在解决(1)问时忽略了电子所受重力，请利用下列数据分析说明其原因.已知U2.0102V，d4.0102m，m9.11031kg，e1.61019C，g10m/s2.答案解析答案答案见解析解析解析只考虑电子所受重力和电场力的数量级，有重力Gmg1029N
11、电场力F1015N由于FG，因此不需要考虑电子所受的重力.课时作业1.如图1所示，一带电小球悬挂在竖直放置的平行板电容器内，当开关S闭合，小球静止时，悬线与竖直方向的夹角为，则答案1234567891011双基巩固双基巩固练练12 图1A.当开关S断开时，若减小平行板间的距离，则夹角增大B.当开关S断开时，若增大平行板间的距离，则夹角增大C.当开关S闭合时，若减小平行板间的距离，则夹角增大D.当开关S闭合时，若减小平行板间的距离，则夹角减小解析2.(多选)将平行板电容器两极板之间的距离、电压、电场强度大小和极板所带的电荷量分别用d、U、E和Q表示.下列说法正确的是A.保持U不变，将d变为原来的
12、两倍，则E变为原来的一半B.保持E不变，将d变为原来的一半，则U变为原来的两倍C.保持d不变，将Q变为原来的两倍，则U变为原来的一半D.保持d不变，将Q变为原来的一半，则E变为原来的一半1234567891011答案12 解析3.两平行金属板相距为d，电势差为U，一电子质量为m、电荷量为e，从O点沿垂直于极板的方向射出，最远到达A点，然后返回，如图2所示，OAh，此电子具有的初动能是1234567891011答案解析图212 4.(2015新课标全国14)如图3所示，两平行的带电金属板水平放置.若在两板中间a点从静止释放一带电微粒，微粒恰好保持静止状态，现将两板绕过a点的轴(垂直于纸面)逆时针
13、旋转45，再由a点从静止释放一同样的微粒，该微粒将A.保持静止状态B.向左上方做匀加速运动C.向正下方做匀加速运动D.向左下方做匀加速运动1234567891011答案解析图312 A.若电容器极板间的电压不变，x变大，电容器极板上带电荷量增加B.若电容器极板上带电荷量不变，x变小，电容器极板间电压变大C.若电容器极板间的电压不变，x变大，有电流流向电容器的正极板D.若电容器极板间的电压不变，x变大，有电流流向电容器的负极板1234567891011答案图412 解析5.如图4所示，电容器极板间有一可移动的电介质板，介质与被测物体相连，电容器接入电路后，通过极板上物理量的变化可确定被测物体的位
14、置，则下列说法中正确的是6.如图5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.一带电油滴位于电容器中的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B.P点的电势将降低C.带电油滴的电势能将减少D.电容器的电容减小，极板带电荷量将增大1234567891011答案图512 解析7.(2017安徽蚌埠四校联考)如图6所示，两极板与电源相连接，电子从负极板边缘沿垂直电场方向射入匀强电场，电子恰好从正极板边缘飞出，现保持负极板不动，正极板在竖直方向移动，并使电子入射速度变为原来的2倍，而电子仍从原位置射入，且仍从正极板
15、边缘飞出，则两极板间距离变为原来的1234567891011答案解析图612 8.如图7所示，带正电的粒子以一定的初速度v0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，板间的距离为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)，则综综合提升合提升练练图7123456789101112 答案解析9.(2014山东理综18)如图8所示，场强大小为E、方向竖直向下的匀强电场中有一矩形区域abcd，水平边ab长为s，竖直边ad长为h.质量均为m、带电量分别为q和q的两粒子，由a、c两点先后沿ab和cd方向以速率v0进入矩形区域(两
16、粒子不同时出现在电场中).不计重力，若两粒子轨迹恰好相切，则v0等于1234567891011答案解析12 图8123456789101112 10.如图9所示，一带电荷量为q、质量为m的小物块处于一倾角为37的光滑斜面上，当整个装置被置于一水平向右的匀强电场中时，小物块恰好静止.重力加速度取g，sin370.6，cos370.8.求：(1)水平向右电场的电场强度；答案解析图9解解析析小物块静止在斜面上，受重力、电场力和斜面支持力，受力分析如图所示，则有FNsin37qEFNcos37mg123456789101112 (2)若将电场强度减小为原来的物块的加速度是多大？答案解析答案答案0.3g
17、由牛顿第二定律得mgsin37qEcos37ma解得a0.3g 123456789101112 (3)电场强度变化后物块下滑距离L时的动能.解析答案答案答案0.3mgL解解析析电场强度变化后物块下滑距离L时，重力做正功，电场力做负功，支持力不做功，由动能定理得mgLsin37qELcos37Ek0解得Ek0.3mgL.11.反射式速调管是常用的微波器件之一，它利用电子团在电场中的振荡来产生微波，其振荡原理与下述过程类似.如图10所示，在虚线MN两侧分别存在着方向相反的两个匀强电场，一带电微粒从A点由静止开始，在电场力作用下沿直线在A、B两点间往返运动.已知电场强度的大小分别是E12.0103N
18、/C和E24.0103 N/C，方向如图所示.带电微粒质量m1.01020kg、带电荷量q1.0109C，A点距虚线MN的距离d11.0cm，不计带电微粒的重力，忽略相对论效应.求：(1)B点到虚线MN的距离d2；1234567891011答案解析图10答案答案0.50cm12 又tt1t2，代入数据，联立解得t1.5108s.(2)带电微粒从A点运动到B点所经历的时间t.1234567891011答案解析解解析析设微粒在虚线MN两侧的加速度大小分别为a1、a2，由牛顿第二定律有|q|E1ma1，|q|E2ma2，12 答案答案1.5108s12.(2017湖北黄冈中学模拟)如图11甲所示，空
19、间存在水平方向的大小不变、方向周期性变化的电场，其变化规律如图乙所示(取水平向右为正方向).一个质量为m、电荷量为q的粒子(重力不计)，开始处于图中的A点.在t0时刻将该粒子由静止释放，经过时间t0，刚好运动到B点，且瞬时速度为零.已知电场强度大小为E0.试求：(1)电场变化的周期T应满足的条件；答案解析图11答案答案见解析解解析析经过时间t0，瞬时速度为零，故时间t0为周期的整数倍，即：t0nT 123456789101112 (2)A、B之间的距离；1234567891011解析12 答案答案答案见解析解析解析作出vt图象，如图甲所示.vt图象与时间轴包围的面积表示位移大小，为：(3)若在t时刻释放该粒子，则经过时间t0粒子的位移为多大？123456789101112 答案答案见解析解解析析若在t时刻释放该粒子，作出vt图象，如图乙所示.vt图象与时间轴包围的面积表示位移大小，上方面积表示前进距离，下方的面积表示后退的距离：解析答案
