专题七第3讲电容器与电容带电粒子在电场中的运动.ppt

第3讲 电容器与电容 带电粒子在电场中的运动,考点1,电容,平行板电容器的动态分析,1电容器 (1)组成：由两个彼此绝缘且又相互靠近的导体组成 (2)带电量：一个极板所带电量的绝对值,2电容 (1)定义：电容器所带的电量与两极板间电势差的比值,(2)公式： C_.,(3)物理意义：电容是描述电容器容纳电荷本领大小的物理 量电容 C 由电容器本身的构造因素决定，与 U、Q 无关 (4)单位：1 法拉(F) _微法(F)_皮法(pF),3平行板电容器的电容,106,1012,距离,(1)影响因素：平行板电容器的电容与两极板的_成 正比，与两极板的_成反比，并且跟板间插入的电介质有关,正对面积,(2)公式：C_,4平行板电容器的动态分析,电压,电量,(1)两种情况：保持两极板与电源相连，则电容器两极板 间_不变充电后断开电源，则电容器的_不变,(3)方法：找不变量与变化量之间的公式来决定要比较的量 的变化关系如：Q 不变、d 变小，比较 E 的变化，则 QCU,考点2,带电粒子在电场中的运动,示波管,1带电粒子在电场中的直线运动 (1)运动状态分析：带电粒子沿与电场线平行的方向进入匀 强电场，受到的电场力与运动方向在同一条直线上，做匀变速 直线运动 (2)用功能观点分析：电场力对带电粒子所做的功等于粒子,动能的变化，即 qU_.,2带电粒子的偏转分析,(1)运动状态：带电粒子受到恒定的与初速度方向垂直的电,场力作用而做类平抛运动,(2)处理方法：类似于平抛运动的处理方法，如图 731.,图 731,匀速,匀加速,图 732,由此式可知，粒子的偏转角与粒子的 q、m 无关，仅决定 于加速电场和偏转电场，即不同的带电粒子从静止经过同一电 场加速后进入同一偏转电场，它们在偏转电场中的偏转角度总 是相同的,4示波管,(1)构造：电子枪；偏转电极；荧光屏(如图 73,3 所示),图 733,(2)工作原理,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，打在荧光屏中心，在那里产生一 个亮斑,YY上加的是待显示的信号电压XX上是机器自身的 锯齿形电压，叫做扫描电压若所加扫描电压和信号电压的周 期相同，就可以在荧光屏上得到待测信号在一个周期内变化的 图象,1根据电容器的定义式 C 可知(,题组1,对应考点1,Q U,),A电容器电容越大，电容器所带电荷量就越多 B电容器的两极板间电势差越大，电容越大 C电容器的电容与其所带电荷量成正比，与两极板间的 电势差成反比 D电容器的电容不随所带电荷量及两极板间的电势差的 变化而变化,解析：本题主要考查电容的定义式C，即C与Q、U,Q U,皆无关，Q 与 U 成正比,答案：D,2(双选)图 734 所示的是一个由电池、电阻 R、电键 S 与平行板电容器组成的串联电路，电键闭合，在增大电容器,两极板间距离的过程中(,),图 734,A电阻 R 中没有电流 B电容器的电容变小 C电阻 R 中有从 a 流向 b 的电流 D电阻 R 中有从 b 流向 a 的电流,答案：BC,3(2010 年北京卷)用控制变量法，可以研究影响平行板电 容器电容的因素(如图 735)设两极板正对面积为 S，极板 间的距离为 d，静电计指针偏角为.实验中，极板所带电荷量不,变，若(,),图 735,A保持 S 不变，增大 d，则变大 B保持 S 不变，增大 d，则变小 C保持 d 不变，减小 S，则变小 D保持 d 不变，减小 S，则不变 答案：A,题组2,对应考点2,4(2011 年江苏模拟)如图 736 所示，平行板电容器与 恒定电源相连，负极板接地，在两板间有一正电荷(电荷量很少 且不变)固定在 P 点，以 U 表示电容两极板间的电压，E 表示两 极板间的场强，Ep 表示正电荷在 P 点的电势能，若保持负极板,),不动，而将正极板向上移至某位置，则( AU 不变，Ep 变小 BU 不变，Ep 不变 CE 变小，Ep 变大 DE 变大，Ep 不变,图 736,解析：向上移动正极板，电源电压不变，则电容器两端电 压不变；U 不变，d 变大，则电容C 变小，由QCU 知Q 变 小，故两极板间场强变小，Ep 变小，A 选项正确,答案：A,)与加速电场、偏转电场的关系，下列说法中正,5(双选)如图 737 所示，示波器的示波管可以视为加 速电场与偏转电场的组合，若已知加速电压为 U1，偏转电压为 U2，偏转极板长为 L，板间距为 d，且电子被加速前的初速度可 忽略，则关于示波器的灵敏度(即偏转电场中每单位偏转电压所,引起的偏转量,h U2,确的是(,),AL 越大，灵敏度越高 Bd 越大，灵敏度越高 CU1 越大，灵敏度越小,DU2 越大，灵敏度越小,图 737,答案：AC,6真空室中有如图 738 所示的装置电极K发出的 电子(初速度不计)经过加速电场后，由小孔 O 沿水平放置的偏 转板 M、N 间的中心轴线 OO射入M、N 板长为 L，两板间 加有恒定电压，它们间的电场可看做匀强电场偏转板右端边 缘到荧光屏 P 的距离为 s.当加速电压为 U1 时，电子恰好打在 N 板中央的 A 点；当加速电压为 U2 时，电子打在荧光屏的 B 点 已知 A、B 点到中心轴线 OO的距离相等求 U1U2.,图 738,当加速电压为U2 时，设电子进入偏转电场时的速度为v2，有,设偏转距离为y2，沿板方向的位移为L,如图32，电子从C点离开电场，沿直线CB匀速运动打在B点,图32,热点1,电容器问题的动态分析,【例1】(2011 年天津卷)板间距为 d 的平行板电容器所带电 荷量为 Q 时，两极板间的电势差为 U1，板间场强为 E1.现将电 时两极板间电势差为 U2，板间场强为 E2，下列说法正确的是,(,),AU2U1，E2E1 BU22U1，E24E1 CU2U1，E22E1 DU22U1，E22E1,答案：C,备考策略：对电容器的动态分析常与传感器的有关知识相 结合，在分析问题的时候同样是先要判断题目中描述的过程属 于电压不变的情况还是电量不变的情况，再根据影响电容器的 电容的因素进行判断.,1(2010 年重庆卷)某电容式话筒的原理示意图如图 73 9 所示，E 为电源，R 为电阻，薄片 P 和 Q 为两金属极板 对着话筒说话时，P 振动而 Q 可视为不动在 P、Q 间距增大,过程中(,),图 739,AP、Q 构成的电容器的电容增大 BP 上电荷量保持不变 CM 点的电势比 N 点的低 DM 点的电势比 N 点的高,答案：D,A.0t0,DTt0,热点2,带电粒子在电场中的运动,【例2】 (2011 年安徽卷)如图 7310 甲所示，两平行正 对的金属板 A、B 间加有如图乙所示的交变电压，一重力可忽 略不计的带正电粒子被固定在两板的正中间 P 处若在 t0 时刻 释放该粒子，粒子会时而向 A 板运动，时而向 B 板运动，并最,终打在 A 板上则 t0 可能属于的时间段是( ),图 7310,T 4,T B. t0 2,3T 4,C.,3T t0T 4,9T 8,思路点拨：考查带电粒子在电场中的直线运动，利用动力 学知识结合交变电压图象认真进行带电粒子运动情况分析是解 决此题的关键,加速向A 板运动、再减速运动至速度为零；然后再反方向加速 运动、减速运动至速度为零；如此反复运动，每次向左运动的 距离大于向右运动的距离，最终打在 A 板上，所以B 正确,答案：B,2(2010 年珠海二模)如图 7311 所示，电子在电势差 为 U1 的加速电场中由静止开始加速，然后水平射入电势差为 U2 的两块平行金属板间的电场，整个装置处在真空中，在满足 电子能射出平行板区的条件下，下述四种情况中，一定能使电,图 7311,子的偏转位移 y 变大的是( ) AU1 变大，U2 变大 BU1 变大，U2 变小 CU1 变小，U2 变大 DU1 变小，U2 变小,答案：C,易错点,复合场中等效法分析,【例题】如图 7312 所示，AB为光滑水平面，BCD为 半径为 R 的光滑竖直半圆轨道，直径 BD 恰好竖直空间存在 水平向右的匀强电场，场强为E.现有一带电为q、质量为 m,qE g,的小球从 A 点以初速度 v0 沿水平面运动后滑上圆弧，AB,间的距离为 L2R，要使小球恰能到达 D 点，v0 至少为多少？,图7312,图7313,指点迷津：解决带电粒子在复合场中的运动时，可以把电 场力与重力的合力当成一个新的场力，再找在该力作用下的等 效最高点和最低点.,1(双选，豫南九校2011 届高三联考)如图 7314 所示， 在场强大小为 E 的匀强电场中，一根不可伸长的绝缘细线一端 拴一个质量为 m、电荷量为 q 的带负电小球，另一端固定在 O 点把小球拉到使细线水平的位置 A，然后将小球由静止释放， 小球沿弧线运动到细线与水平方向成60的位置 B 时速度,为零以下说法正确的是( ),答案：BC,图 7314,1(2011 年安徽卷)图 7315 甲为示波管的原理图如 果在电极 YY之间所加的电压图按图乙所示的规律变化，在电 极 XX之间所加的电压按图丙所示的规律变化，则在