《电容器带电粒子在电场中的运动LI.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电容器带电粒子在电场中的运动LI.ppt（31页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 高三物理高考复习高三物理高考复习 第第8 8章静电场章静电场第第3 3讲讲 电容器电容器 带电粒子在电场中的运动带电粒子在电场中的运动 基础知识梳理基础知识梳理一、一、电容器、容器、电容容1电容器容器(1)组成：由两个彼此成：由两个彼此_又相互又相互_的的导体体组成成(2)带电量：一个极板所量：一个极板所带电量的量的_(3)电容器的充、放容器的充、放电充充电：使：使电容器容器带电的的过程，充程，充电后后电容器两板容器两板带上等量的上等量的_，电容器中容器中储存存_放放电：使充：使充电后的后的电容器失去容器失去电荷的荷的过程，放程，放电过程中程中_转化化为其他形式的能其他形式的能绝缘靠近靠近绝
2、对值异种异种电荷荷电场能能电场能能2电容容(1)定定义式：式： _(2)单位：法拉位：法拉(F)，1 F_F1012pF3平行板平行板电容器容器(1)影响因素：平行板影响因素：平行板电容器的容器的电容与容与_成正比，与介成正比，与介质的的_成正比，与两极成正比，与两极板板间_成反比成反比106正正对面面积介介电常数常数距离距离(2)决定式：决定式：C ，k为静静电力常量力常量保持两极板与保持两极板与电源相源相连，则电容器两极板容器两极板间_不不变充充电后断开后断开电源，源，则电容器所容器所带的的_不不变特特别提示：提示：(1)电容器的容器的电容大小是由本身的容大小是由本身的特性决定的，与极板特
3、性决定的，与极板间电压以及以及电容器容器带电多少、多少、带不不带电荷无关荷无关(2)电容器充、放容器充、放电时，电流的方向可以由正流的方向可以由正电荷定向移荷定向移动的方向来确定的方向来确定电压电荷量荷量二、二、带电粒子在粒子在电场中的运中的运动1带电粒子在粒子在电场中的加速中的加速(1)处理方法：利用理方法：利用动能定理：能定理：qU_(2)适用范适用范围：_2带电粒子在粒子在电场中的偏中的偏转带电粒子以垂直匀粒子以垂直匀强强电场的的场强强方向方向进入入电场后，后，做做类平抛运平抛运动，轨迹迹为抛物抛物线垂直于垂直于场强强方向做方向做_运运动：vxv0，xv0t.任何任何电场匀速直匀速直线平
4、行于平行于场强强方向做初速度方向做初速度为零的零的_运运动：匀加速直匀加速直线图631三、示波管三、示波管1示波管装置示波管装置示波管由示波管由电子子枪、偏、偏转电极和极和荧光屏光屏组成，管内成，管内抽成真空如抽成真空如图632所示所示图6322工作原理工作原理示波器是可以用来示波器是可以用来观察察电信号随信号随时间变化情况化情况的一种的一种电子子仪器如果在偏器如果在偏转电极极XX上加横向上加横向扫描描电压，同，同时加在偏加在偏转电极极YY上所要研究的上所要研究的信号信号电压，电子束随信号子束随信号电压的的变化在化在纵向做向做竖直方向的直方向的扫描，其周期与偏描，其周期与偏转电极极XX的的扫描
5、描电压的周期相同，在的周期相同，在荧光屏上就光屏上就显示出信号示出信号电压随随时间变化的化的图线课堂互动讲练课堂互动讲练4动态分析如下表分析如下表即即时应用用1.(2010年高考北京理年高考北京理综卷卷)用控制用控制变量法，可以研量法，可以研究影响平行板究影响平行板电容器容器电容的因素容的因素(如如图633)设两极板正两极板正对面面积为S，极板，极板间的距离的距离为d，静，静电计指指针偏角偏角为.实验中，极板所中，极板所带电荷量不荷量不变，若若()图633A保持保持S不不变，增大，增大d，则变大大B保持保持S不不变，增大，增大d，则变小小C保持保持d不不变，减小，减小S，则变小小D保持保持d不
6、不变，减小，减小S，则不不变【答案答案】AA保持保持S不不变，增大，增大d，则变大大B保持保持S不不变，增大，增大d，则变小小C保持保持d不不变，减小，减小S，则变小小D保持保持d不不变，减小，减小S，则不不变结结论论：不不同同的的带带电电粒粒子子从从静静止止经经过过同同一一电电场场加加速速后后进进入入同同一一偏偏转转电电场场，它它们们在在电电场场中中的的偏转角度和偏转距离总是相同的偏转角度和偏转距离总是相同的图634图635A偏偏转角度相同角度相同B偏偏转距离相同距离相同C运运动时间相同相同 D动能相同能相同答案：答案：AB经典题型探究经典题型探究题型一题型一有关电容器的动态分析有关电容器的
7、动态分析例例例例1 1 (2010年高考重年高考重庆理理综卷卷)某某电容式容式话筒的原理筒的原理示意示意图如如图637所示，所示，E为电源，源，R为电阻，薄阻，薄片片P和和Q为两金属极板，两金属极板，对着着话筒筒说话时，P振振动而而Q可可视为不不动在在P、Q间距增大距增大过程中程中()AP、Q构成的构成的电容器的容器的电容增大容增大BP上上电荷量保持不荷量保持不变CM点的点的电势比比N点的低点的低DM点的点的电势比比N点的高点的高图637【答案答案】D【答案答案】D 变式式训练1一平行板一平行板电容器充容器充电后与后与电源断开，源断开，负极板接地，在两极板极板接地，在两极板间有一正有一正电荷荷
8、(电荷量很小荷量很小)固定在固定在P点，如点，如图638所示，以所示，以E表示两极板表示两极板间的的场强强，U表示表示电容器的容器的电压，W表示正表示正电荷荷在在P点的点的电势能若能若负极板不极板不动，将正极板移到，将正极板移到图中虚中虚线所示的位置所示的位置()AU变小，小，E不不变BE变大，大，W变大大CU变小，小，W不不变 DU不不变，W不不变图638【答案答案】AC 如下如下图所示，水平所示，水平绝缘光滑光滑轨道道AB的的B端端与与处于于竖直平面内的四分之一直平面内的四分之一圆弧形粗糙弧形粗糙绝缘轨道道BC平滑平滑连接，接，圆弧的半径弧的半径R0.40 m在在轨道所在空道所在空间存在水
9、平向右的匀存在水平向右的匀强强电场，电场强强度度E1.0104 N/C.现有一有一质量量m0.10 kg的的带电体体(可可视为质点点)放在水平放在水平轨道上与道上与B端距离端距离x1.0 m的位置，由于受到的位置，由于受到电场力的作用力的作用带电体由静止开始运体由静止开始运动，当运，当运动到到圆弧形弧形轨道的道的C端端时，速度恰好，速度恰好为零已知零已知带电体所体所带电荷荷q8.0105 C，取，取g10 m/s2，求：求：题型二题型二带电体在匀强电场中的运动带电体在匀强电场中的运动例例2 (1)带电体在水平体在水平轨道上运道上运动的加速度大小的加速度大小及运及运动到到B端端时的速度大小；的速
10、度大小；(2)带电体运体运动到到圆弧形弧形轨道的道的B端端时对圆弧弧轨道的道的压力大小；力大小；(3)带电体沿体沿圆弧形弧形轨道运道运动过程中，程中，电场力和摩擦力力和摩擦力对带电体所做的功各是多少体所做的功各是多少【解析解析】(1)设带电体在水平轨道上运动的加速设带电体在水平轨道上运动的加速度大小为度大小为a，根据牛顿第二定律有，根据牛顿第二定律有qEma 解得解得aqE/m8.0 m/s2 设带电体运动到设带电体运动到B端时的速度大小为端时的速度大小为vB， 则则v22ax 解得解得vB4.0 m/s.(2)设带电体运动到圆弧形轨道设带电体运动到圆弧形轨道B端时受轨道的支端时受轨道的支持力
11、为持力为FN，根据牛顿第二定律有，根据牛顿第二定律有 FNmgmv/R 解得解得FNmgmv/R5.0 N根据牛顿第三定律可知，带电体对圆弧形轨道根据牛顿第三定律可知，带电体对圆弧形轨道B端端的压力大小的压力大小FN5.0 N.(3)因电场力做功与路径无关，所以带电体沿圆弧形因电场力做功与路径无关，所以带电体沿圆弧形轨道运动过程中，电场力所做的功轨道运动过程中，电场力所做的功 W电电qER0.32 J设带电体沿圆弧形轨道运动过程中摩擦力所做的功设带电体沿圆弧形轨道运动过程中摩擦力所做的功为为W摩摩，对此过程根据动能定理有，对此过程根据动能定理有 W电电W摩摩mgR0 解得解得W摩摩0.72 J
12、.【答案答案】(1)8.0 m/s24.0 m/s(2)5.0 N (3)0.32 J0.72 J【规律律总结】(1)由于由于带电微粒在匀微粒在匀强强电场中所中所受受电场力与重力都是恒力，因此其力与重力都是恒力，因此其处理方法可用理方法可用正交分解法先将复正交分解法先将复杂的运的运动分解分解为两个互相正两个互相正交的交的简单的直的直线运运动，而，而这两个直两个直线运运动的的规律律我我们可以掌握，然后再按运可以掌握，然后再按运动合成的合成的观点，去求点，去求出复出复杂运运动的相关物理量的相关物理量(2)用能量用能量观点点处理理带电粒子在复合粒子在复合场中的运中的运动，从功能从功能观点出点出发分析
13、分析带电粒子的运粒子的运动问题时，在，在对带电粒子受力情况和运粒子受力情况和运动情况情况进行分析的基行分析的基础上，再考上，再考虑应用恰当的用恰当的规律律(动能定理、能量能定理、能量转化化守恒定律等守恒定律等)解解题题型三题型三带电粒子在交变电场中的运动带电粒子在交变电场中的运动例例3 (满分分样板板15分分)如如图6311所示，真空所示，真空室中速度室中速度v01.6107 m/s的的电子束，子束，连续地沿两地沿两水平金属板中心水平金属板中心线OO射入，已知极板射入，已知极板长l4 cm，板，板间距离距离d1 cm，板右端距离，板右端距离荧光屏光屏PQ为L18 cm.图6311【思路点思路点
14、拨】由于由于电子子经过板板间的的时间极短，极短，远小于交小于交变电压的周期，因此，在的周期，因此，在电子子经过板板间的的过程中，可程中，可认为板板间电压不不变，因此，因此电子子在板在板间的运的运动可可认为是是类平抛运平抛运动，但不同，但不同电压值对应电子不同的偏移量，沿金属板子不同的偏移量，沿金属板边缘射射出的出的电子子对应屏上屏上线段的最上端和最下端段的最上端和最下端图6312【答案答案】10 cm【规律律总结】(1)此此题属于属于带电粒子在交粒子在交变电场中的运中的运动问题，但因粒子在，但因粒子在电场中运中运动时间极短，粒子在极短，粒子在电场中运中运动的的过程中可程中可认为电场是不是不变的的(2)打在屏上最上端和最下端的打在屏上最上端和最下端的电子是否是沿金子是否是沿金属板属板边缘飞出的出的电子子应当通当通过计算做出判断算做出判断
