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1、2022年高中物理 電容 帶電粒子在電場中的運動教案 新人教版選修2-1
1、影響平行板電容器電容的因素有哪些?并寫出電容與電壓、電荷量的關(guān)系。
2、請分析電容器的兩類動態(tài)變化。
3、帶電粒子在電場中的運動通??煞譃槟膸追N類型?分析運動規(guī)律。
4、帶電粒子在電場中運動時是否考慮重力?
(1)不考慮重力:基本粒子(電子、質(zhì)子、α粒子等微觀粒子)
(2)考 慮 重力:帶電顆粒(帶電液滴、帶電小球等宏觀顆粒)
二、典例分析
1、平行板電容器動態(tài)分析
例1.如圖所示,A、B為兩塊豎直放置的平行金屬板,G是靜電計,開關(guān)S臺上后,靜電計指針張開—個角度.下
2、述哪些做法可使指針張角增大( )
A.使A、B兩板靠近些
B.使A、B兩板正對面積錯開些
C.斷開S后,使B板向右平移拉開些
D.斷開S后,使A、B正對面積錯開些
練習1.如圖所示,A、B為電容器的兩極板,充電后斷開S,由關(guān)于電容器兩板的電勢差U、板間電場強度E的變化的說法中正確的是( )
A.B板向上運動(不與A接觸),U變大,E變大
B.B板向下運動,U變大,E不變
C.B板向左平移時,電場區(qū)域變小,U不變,E不變
D.B板向左平移時,電場區(qū)域變小,U變大,E變大
2、帶電粒子在電場中的直線運動
例2.相距為d,水平正對放置的兩塊平
3、行金屬板a、b,其電容為C,開始時兩板均不帶電,a板接地,且中央開有小孔現(xiàn)將帶電荷量為+q、質(zhì)量為m的帶電液滴一滴一滴地從小孔正上方h高處無初速地滴人,豎直落向不b板,到達b板后電荷量全部傳給b板,如圖所示,問:
(1)第幾滴液滴在a、b間做勻速直線運動?
(2)能夠到達b板的液滴將不會超過多少滴?
練習2.如圖所示,水平放置的A、B兩平行金屬板相距為h,上板A帶正電,現(xiàn)有一質(zhì)量為m,帶電荷量為+q的小球,在B板下方距離B板H處,以初速v0豎直向上從B板小孔進入板間電場.欲使小球剛好能到A板,則A、B間電勢差是多少?
3、帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)
例
4、3.如圖所示一質(zhì)量為m,帶電量為q的粒子沿中線以初速度為v0進入長度為L,間距為d,電壓為U的平行金屬板間的勻強電場中,若不計粒子重力,求出下列物理量:
(1)粒子穿越電場的時間t
(2)粒子離開電場的速度v
(3)粒子離開電場時的側(cè)移距離y
(4)粒子穿越電場過程中動能的增量
(5)證明:粒子經(jīng)電場偏轉(zhuǎn)后,速度的反向延長線與初速度延長線的交點為粒子水平位移的中點。若縮短平行板的長度,它們的交點還為粒子水平位移的中點嗎?
(6)有一豎直屏距B點的距離為L1,則粒子打到屏上距中心的最遠距離為多少?
A
v0
B
(7)證明:不同的帶電粒子經(jīng)同一加速度電場加速后,進入此偏轉(zhuǎn)電場
5、,其軌跡總是重合的,與帶電粒子本身無關(guān)。
練習3.如圖所示,水平放置的平行板電容器,原來兩板不帶電,上極板接地,極板長L=0.1m,兩板間距離d=0.4cm.有一束由相同粒子組成的帶電粒子流從兩板中央平行于板射入,由于重力作用,粒子能落到下板上.已知粒子質(zhì)量為m=2.0×10-6kg,電荷量q=1.0×10-8C,電容器的電容C=1.0×10-6F.求:
(1)為使第一個粒子能落在下板中點O到緊靠邊緣的B點之間,粒子入射速度v0應為多大?
(2)若入射粒子的速度為3m/s,最多能有多少個粒子落到下極板上?(g取10m/s2)
6、第3講 電容 帶電粒子在電場中的運動(學生作業(yè))
1.平行板電容器的電容為C,電荷量為Q,極板間的距離為d,在兩極間的中點放一電荷量很小的點電荷q,它所受的電場力大小等于( )
A. B. C. D.
2.如圖所示,電子在電勢差為U1的加速電場中由靜止開始運動,然后射入電勢差為U2的兩場平行極板間的電場中,入射方向跟極板平行,整裝置處于真空中,重力可忽略,在滿足電子能射出平行板區(qū)的條件下,下列四種情況中,一定能使電子的偏轉(zhuǎn)角變大的是( )
A.U1變大,U2變大
7、
B.U1變小,U2變大
C.U1變大,U2變小
D.U1變小,U2變小
3.如圖所示,懸線下掛著一個帶正電的小球。它的質(zhì)量為m,電量為q,整個裝置處于水平向右的勻強電場中,電場強度為E,( )
A.小球平衡時,懸線與豎直方向夾角的正切為
B.若剪斷懸線,則小球做曲線運動
C.若剪斷懸線,則小球做勻速運動
D.若剪斷懸線,則小球做勻變速直線運動
4.一價氫離子、一價氦離子、二價氦離子的混合體初速度均為零,經(jīng)同一電場加速后,在另一勻強
8、電場偏轉(zhuǎn)后到達熒光屏,下列說法正確的是( )
A.到達熒光屏的時間不同 B.到達熒光屏的同一位置
C.到達熒光屏的位置不同 D.到達熒光屏的動能不同
5.如圖所示,一平行板電容器A、B兩極板上,加一個如圖所示的交變電壓,開始時B板電勢比A板高,有一個原來靜止的電子正處在兩板中間,它在電場力作用下開始運動,設(shè)A、B兩板間距離足夠大,下列說法正確的是( )
A.若電子從t=0開始運動,則電子將以起點為平衡位置來回振動
B.若電子從t=1s開始運動,則電子將以起點為平衡位置來回振動
C.若電子從t=2s開始運動,則電子將一直向A板運動
D.若電子從t=3s開始運動,則電子
9、將一直向A板運動
6.在方向水平的勻強電場中,一不可伸長的細線的一端連著一個質(zhì)量為m的帶電小球,另一端固定在O點。把小球拉起直至細線與場強平行,然后無初速釋放,已知小球擺到最低點的另一側(cè),線與豎直方向的最大夾角為θ,如下圖所示。求小球經(jīng)過最低點時細線對小球的拉力。
O
M
v0
E
O,
7.如圖所示,在水平的勻強電場中,有一帶電體P如果自點O豎直向上射出,它的初動能是4J,當它上升到最高點M時,它的動能為5J,則帶電體P折回通過是以點O在同一水平線上的點O’時,其動能為多少?
8.如圖所示,一平行板電容器的板長L= 4 cm,板間距
10、離d= 3 cm, 傾斜放置,使板面與水平方向的夾角α=37°,若兩板間所加電壓U=100V,帶電量q=3×10-10C的微粒以V0=0.5m/s的速度自A板的左邊緣水平進入電場,在電場中沿水平方向運動,并恰好從B板右邊緣水平飛出,求:帶電微粒的質(zhì)量和飛出電場時的速率(忽略邊緣效應,g=10m/s2)
9.如右圖所示,一示波管偏轉(zhuǎn)電極的長度d=1.5cm,兩極間電場是均勻的且垂直于管軸,E=1.2×104V/m,一個電子以初速度v0=2.6×107m/s沿管軸注入。已知電子質(zhì)量m=9.1×10-31kg、電量e=1.6×10-19C,試求:
(1)電子經(jīng)過電極后所發(fā)生的偏轉(zhuǎn)位移y;
(2)若出偏轉(zhuǎn)電極的邊緣到熒光屏的距離L=10cm,則電子打在熒光屏上產(chǎn)生的光點偏離中心O的距離y'。