2019版高考物理總復習 第七章 靜電場 基礎課3 電容器 帶電粒子在電場中的運動課件.ppt

基礎課3電容器帶電粒子在電場中的運動 常見電容器電容器的電壓 電荷量和電容的關系 1 常見電容器 知識排查 1 組成 由兩個彼此又相互的導體組成 2 帶電荷量 一個極板所帶電荷量的 3 電容器的充 放電充電 使電容器帶電的過程 充電后電容器兩板帶上等量的 電容器中儲存 放電 使充電后的電容器失去電荷的過程 放電過程中轉化為其他形式的能 電荷量Q 容納電荷 106 正對面積 相對介電常數(shù) 帶電粒子在勻強電場中的運動 1 做直線運動的條件 1 粒子所受合外力F合 0 粒子或靜止 或做勻速直線運動 2 粒子所受合外力F合 0 且與初速度方向在同一條直線上 帶電粒子將做勻加速直線運動或勻減速直線運動 2 分析方法 1 用動力學觀點分析 2 用功能觀點分析 3 帶電粒子在勻強電場中的偏轉 1 條件 以速度v0垂直于電場線方向飛入勻強電場 僅受電場力 2 運動性質(zhì) 運動 3 處理方法 運動的分解 沿初速度方向 做運動 沿電場方向 做初速度為零的運動 示波管的構造 1 2 偏轉極板 3 熒光屏 如圖1所示 圖1 電子槍 1 放電后的電容器電荷量為零 電容也為零 2 一個電容器的電荷量增加1 0 10 6C時 兩板間電壓升高10V 則電容器的電容C 1 0 10 7F 3 帶電粒子在勻強電場中可以做勻加速直線運動 答案 1 2 3 小題速練 1 思考判斷 2 人教版選修3 1 P32 T1改編 多選 如圖2所示 用靜電計可以測量已充電的平行板電容器兩極板之間的電勢差U 電容器已帶電 則下列判斷正確的是 A 增大兩極板間的距離 指針張角變大B 將A板稍微上移 靜電計指針張角變大C 若將玻璃板插入兩板之間 則靜電計指針張角變大D 若減小兩板間的距離 則靜電計指針張角變小 圖2 答案ABD 3 人教版選修3 1 P39 T3 先后讓一束電子和一束氫核通過同一對平行板形成的偏轉電場 進入時速度方向與板面平行 在下列兩種情況下 分別求出離開時電子偏角的正切與氫核偏角的正切之比 1 電子與氫核的初速度相同 2 電子與氫核的初動能相同 答案見解析 平行板電容器的動態(tài)分析 1 電容器始終與恒壓電源相連 電容器兩極板間的電勢差U保持不變 2 電容器充電后與電源斷開 電容器兩極所帶的電荷量Q保持不變 1 兩類典型問題 2 動態(tài)分析思路 典例 2016 全國卷 14 一平行板電容器兩極板之間充滿云母介質(zhì) 接在恒壓直流電源上 若將云母介質(zhì)移出 則電容器 A 極板上的電荷量變大 極板間電場強度變大B 極板上的電荷量變小 極板間電場強度變大C 極板上的電荷量變大 極板間電場強度不變D 極板上的電荷量變小 極板間電場強度不變 答案D 拓展延伸1 多選 將 典例 中的電源斷開 當把云母介質(zhì)從電容器中快速抽出后 下列說法正確的是 A 電容器的電容增大B 極板間的電勢差增大C 極板上的電荷量變大D 極板間電場強度變大答案BD 拓展延伸2 多選 在 典例 中 若水平放置平行板電容器內(nèi)部空間有一帶電粒子P靜止在電容器中 云母介質(zhì)保持不動 同時下極板接地 當將上極板向右移動一小段距離時 則下列說法正確的是 A 電容器所帶電荷量保持不變B 極板間的電場強度保持不變C 粒子所在初位置的電勢能保持不變D 粒子將加速向下運動 答案BC 1 下列說法正確的是 A 電容器的電容越大 則所帶的電荷量越多B 電容器不帶電荷時 其電容為零C 對于一個確定的電容器來說 其電容與其帶電情況無關 是個定值D 平行板電容器極板的正對面積越小 極板間距離越遠 電容器的電容越大 解析電容器所帶電荷量的多少與電容器電容和兩極板間電壓均有關 選項A錯誤 對于一個確定的電容器來說 電容為定值 與電容器所帶的電荷量 電容器兩極板間的電勢差無關 電容器不帶電荷時 電容也不變 故選項B錯誤 C正確 平行板電容器的電容與極板的正對面積成正比 與兩板間的距離成反比 故選項D錯誤 答案C 2 多選 如圖3所示 平行板電容器A B間有一帶電油滴P正好靜止在極板正中間 現(xiàn)將B極板勻速向下移動到虛線位置 其他條件不變 則在B極板移動的過程中 A 油滴將向下做勻加速運動B 電流計中電流由b流向aC 油滴運動的加速度逐漸變大D 極板帶的電荷量減少 圖3 答案CD 帶電粒子在電場中的直線運動 A 3 2B 2 1C 5 2D 3 1 圖4 答案A 2 多選 如圖5所示 帶電小球自O點由靜止釋放 經(jīng)C孔進入兩水平位置的平行金屬板之間 由于電場的作用 剛好下落到D孔時速度減為零 對于小球從C到D的運動過程 已知從C運動到CD中點位置用時t1 從C運動到速度等于C點速度一半的位置用時t2 下列說法正確的是 A 小球帶負電B t1t2D 將B板向上平移少許后小球可能從D孔落下 圖5 答案AB 3 2017 湖南長沙模擬 如圖6所示 在A點固定一正電荷 電荷量為Q 在離A高度為H的C處由靜止釋放某帶同種電荷的液珠 開始運動瞬間向上的加速度大小恰好等于重力加速度g 已知靜電力常量為k 兩電荷均可看成點電荷 不計空氣阻力 求 圖6 解析 1 設液珠的電荷量為q 質(zhì)量為m 帶電體在勻強電場中的直線運動問題的解題步驟 1 帶電粒子在電場中的偏轉規(guī)律 帶電粒子在電場中的偏轉運動 2 處理帶電粒子的偏轉問題的方法 典例 如圖7所示 水平放置的平行板電容器與某一電源相連 它的極板長L 0 4m 兩板間距離d 4 10 3m 有一束由相同帶電微粒組成的粒子流 以相同的速度v0從兩板中央平行極板射入 開關S閉合前 兩板不帶電 由于重力作用微粒能落到下極板的正中央 已知微粒質(zhì)量為m 4 10 5kg 電荷量q 1 10 8C g 10m s2 求 1 微粒入射速度v0為多少 2 為使微粒能從平行板電容器的右邊射出電場 電容器的上極板應與電源的正極還是負極相連 所加的電壓U應取什么范圍 圖7 2 電容器的上極板應接電源的負極 當所加的電壓為U1時 微粒恰好從下板的右邊緣射出 即 所以120V U 200V 答案 1 10m s 2 與負極相連 120V U 200V 當所加的電壓為U2時 微粒恰好從上極板的右邊緣射出 1 多選 如圖8所示 帶電荷量之比為qA qB 1 3的帶電粒子A B以相等的速度v0從同一點出發(fā) 沿著跟電場強度垂直的方向射入平行板電容器中 分別打在C D點 若OC CD 忽略粒子重力的影響 則 A A和B在電場中運動的時間之比為1 2B A和B運動的加速度大小之比為4 1C A和B的質(zhì)量之比為1 12D A和B的位移大小之比為1 1 圖8 答案ABC 2 如圖9所示 兩個平行帶電金屬板M N相距為d M板上距左端為d處有一個小孔A 有甲 乙兩個相同的帶電粒子 甲粒子從兩板左端連線中點O處以初速度v1平行于兩板射入 乙粒子從A孔以初速度v2垂直于M板射入 二者在電場中的運動時間相同 并且都打到N板的中點B處 則初速度v1與v2的關系正確的是 圖9 答案C 3 多選 如圖10所示的直角坐標系中 第一象限內(nèi)分布著均勻輻向的電場 坐標原點與四分之一圓弧的熒光屏間電壓為U 第三象限內(nèi)分布著豎直向下的勻強電場 場強大小為E 大量電荷量為 q q 0 質(zhì)量為m的粒子 某時刻起從第三象限不同位置連續(xù)以相同的初速度v0沿x軸正方向射入勻強電場 若粒子只能從坐標原點進入第一象限 其他粒子均被坐標軸上的物質(zhì)吸收并導出而不影響原來的電場分布 不計粒子的重力及它們間的相互作用 下列說法正確的是 圖10 答案CD 等效法 在電場中的應用 遷移變通能力的培養(yǎng) 處理帶電粒子在 等效力場 中的運動 要關注以下兩點 一是對帶電粒子進行受力分析時 注意帶電粒子受到的電場力的方向與運動方向所成的夾角是銳角還是鈍角 從而決定電場力做功情況 二是注意帶電粒子的初始運動狀態(tài) 2 物理最高點與幾何最高點 在 等效力場 做圓周運動的小球 經(jīng)常遇到小球在豎直平面內(nèi)做圓周運動的臨界速度問題 小球能維持圓周運動的條件是能過最高點 而這里的最高點不一定是幾何最高點 而應是物理最高點 圖11 圖12 針對訓練 如圖13所示 在豎直平面內(nèi)固定的圓形絕緣軌道的圓心為O 半徑為r 內(nèi)壁光滑 A B兩點分別是圓軌道的最低點和最高點 該區(qū)間存在方向水平向右的勻強電場 一質(zhì)量為m 帶負電的小球在軌道內(nèi)側做完整的圓周運動 電荷量不變 經(jīng)過C點時速度最大 O C連線與豎直方向的夾角 60 重力加速度為g 1 求小球所受的電場力大小 2 求小球在A點的速度v0為多大時 小球經(jīng)過B點時對圓軌道的壓力最小 圖13 在小球從圓軌道上的A點運動到D點的過程中 有