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1、2022年高考物理知識(shí)要點(diǎn)總結(jié) 電容 帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)教案
知識(shí)要點(diǎn):
一、基礎(chǔ)知識(shí)
1、電容
(1)兩個(gè)彼此絕緣,而又互相靠近的導(dǎo)體,就組成了一個(gè)電容器。
(2)電容:表示電容器容納電荷的本領(lǐng)。
a 定義式:,即電容C等于Q與U的比值,不能理解為電容C與Q成正比,與U成反比。一個(gè)電容器電容的大小是由電容器本身的因素決定的,與電容器是否帶電及帶電多少無關(guān)。
b 決定因素式:如平行板電容器(不要求應(yīng)用此式計(jì)算)
(3)對(duì)于平行板電容器有關(guān)的Q、E、U、C的討論時(shí)要注意兩種情況:
a 保持兩板與電源相連,則電容器兩極板間的電壓U不變
b 充電
2、后斷開電源,則帶電量Q不變
(4)電容的定義式: (定義式)
(5)C由電容器本身決定。對(duì)平行板電容器來說C取決于:(決定式)
(6)電容器所帶電量和兩極板上電壓的變化常見的有兩種基本情況:
第一種情況:若電容器充電后再將電源斷開,則表示電容器的電量Q為一定,此時(shí)電容器兩極的電勢(shì)差將隨電容的變化而變化。
第二種情況:若電容器始終和電源接通,則表示電容器兩極板的電壓V為一定,此時(shí)電容器的電量將隨電容的變化而變化。
2、帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)
(1)帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng),綜合了靜電場(chǎng)和力學(xué)的知識(shí),分析方法和力學(xué)的分析方法基本相同:先分析受力情況,再分析運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和運(yùn)
3、動(dòng)過程(平衡、加速或減速,是直線還是曲線),然后選用恰當(dāng)?shù)囊?guī)律解題。
(2)在對(duì)帶電粒子進(jìn)行受力分析時(shí),要注意兩點(diǎn):
a 要掌握電場(chǎng)力的特點(diǎn)。如電場(chǎng)力的大小和方向不僅跟場(chǎng)強(qiáng)的大小和方向有關(guān),還與帶電粒子的電量和電性有關(guān);在勻強(qiáng)電場(chǎng)中,帶電粒子所受電場(chǎng)力處處是恒力;在非勻強(qiáng)電場(chǎng)中,同一帶電粒子在不同位置所受電場(chǎng)力的大小和方向都可能不同。
b 是否考慮重力要依據(jù)具體情況而定:基本粒子:如電子、質(zhì)子、粒子、離子等除有要說明或明確的暗示以外,一般都不考慮重力(但并不忽略質(zhì)量)。帶電顆粒:如液滴、油滴、塵埃、小球等,除有說明或明確的暗示以外,一般都不能忽略重力。
3、帶電粒子的加速
4、(含偏轉(zhuǎn)過程中速度大小的變化)過程是其他形式的能和功能之間的轉(zhuǎn)化過程。解決這類問題,可以用動(dòng)能定理,也可以用能量守恒定律。
如選用動(dòng)能定理,則要分清哪些力做功?做正功還是負(fù)功?是恒力功還是變力功?若電場(chǎng)力是變力,則電場(chǎng)力的功必須表達(dá)成,還要確定初態(tài)動(dòng)能和末態(tài)動(dòng)能(或初、末態(tài)間的動(dòng)能增量)
如選用能量守恒定律,則要分清有哪些形式的能在變化?怎樣變化(是增加還是減少)?能量守恒的表達(dá)形式有:
a 初態(tài)和末態(tài)的總能量(代數(shù)和)相等,即;
b 某種形式的能量減少一定等于其它形式能量的增加,即
c 各種形式的能量的增量的代數(shù)和;
4、帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中類平拋的偏轉(zhuǎn)問題。
5、
如果帶電粒子以初速度v0垂直于場(chǎng)強(qiáng)方向射入勻強(qiáng)電場(chǎng),不計(jì)重力,電場(chǎng)力使帶電粒子產(chǎn)生加速度,作類平拋運(yùn)動(dòng),分析時(shí),仍采用力學(xué)中分析平拋運(yùn)動(dòng)的方法:把運(yùn)動(dòng)分解為垂直于電場(chǎng)方向上的一個(gè)分運(yùn)動(dòng)——?jiǎng)蛩僦本€運(yùn)動(dòng):,;另一個(gè)是平行于場(chǎng)強(qiáng)方向上的分運(yùn)動(dòng)——?jiǎng)蚣铀龠\(yùn)動(dòng),,,粒子的偏轉(zhuǎn)角為。
經(jīng)一定加速電壓(U1)加速后的帶電粒子,垂直于場(chǎng)強(qiáng)方向射入確定的平行板偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中,粒子對(duì)入射方向的偏移,它只跟加在偏轉(zhuǎn)電極上的電壓U2有關(guān)。當(dāng)偏轉(zhuǎn)電壓的大小極性發(fā)生變化時(shí),粒子的偏移也隨之變化。如果偏轉(zhuǎn)電壓的變化周期遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于粒子穿越電場(chǎng)的時(shí)間(T ),則在粒子穿越電場(chǎng)的過程中,仍可當(dāng)作勻強(qiáng)電場(chǎng)處理。
應(yīng)注意的
6、問題:
1、電場(chǎng)強(qiáng)度E和電勢(shì)U僅僅由場(chǎng)本身決定,與是否在場(chǎng)中放入電荷 ,以及放入什么樣的檢驗(yàn)電荷無關(guān)。
而電場(chǎng)力F和電勢(shì)能兩個(gè)量,不僅與電場(chǎng)有關(guān),還與放入場(chǎng)中的檢驗(yàn)電荷有關(guān)。
所以E和U屬于電場(chǎng),而和屬于場(chǎng)和場(chǎng)中的電荷。
2、一般情況下,帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡和電場(chǎng)線并不重合,運(yùn)動(dòng)軌跡上的一點(diǎn)的切線方向表示速度方向,電場(chǎng)線上一點(diǎn)的切線方向反映正電荷的受力方向。物體的受力方向和運(yùn)動(dòng)方向是有區(qū)別的。
如圖所示:
只有在電場(chǎng)線為直線的電場(chǎng)中,且電荷由靜止開始或初速度方向和電場(chǎng)方向一致并只受電場(chǎng)力作用下運(yùn)動(dòng),在這種特殊情況下粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡才是沿電力線的。
3、點(diǎn)電荷的電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)
(1)點(diǎn)電荷在真空中形成的電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度,當(dāng)源電荷時(shí),場(chǎng)強(qiáng)方向背離源電荷,當(dāng)源電荷為負(fù)時(shí),場(chǎng)強(qiáng)方向指向源電荷。但不論源電荷正負(fù),距源電荷越近場(chǎng)強(qiáng)越大。
(2)當(dāng)取時(shí),正的源電荷電場(chǎng)中各點(diǎn)電勢(shì)均為正,距場(chǎng)源電荷越近,電勢(shì)越高。負(fù)的源電荷電場(chǎng)中各點(diǎn)電勢(shì)均為負(fù),距場(chǎng)源電荷越近,電勢(shì)越低。
(3)若有n個(gè)點(diǎn)電荷同時(shí)存在,它們的電場(chǎng)就互相迭加,形成合電場(chǎng),這時(shí)某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度就等于各個(gè)點(diǎn)電荷在該點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)的矢量和,而某點(diǎn)的電勢(shì)就等于各個(gè)點(diǎn)電荷在該點(diǎn)的電勢(shì)的代數(shù)和。