沪科版高考物理一轮复习：选修3-1第6章第3节《电容器、带电粒子在电场中的运动》ppt精编课件.ppt

第3节电容器带电粒子在电场中的运动 一 电容器 电容1 电容器 1 组成 由两个彼此 又互相 的导体组成 2 带电量 一个极板所带电量的 绝缘 靠近 绝对值 3 电容器的充 放电充电 使电容器带电的过程 充电后电容器两板带上等量的 电容器中储存 放电 使充电后的电容器失去电荷的过程 放电过程中 转化为其他形式的能 异种电荷 电场能 电场能 2 电容 1 定义 电容器所带的 与电容器两极板间的电势差U的比值 2 定义式 电荷量Q 3 物理意义 表示电容器 本领大小的物理量 4 单位 法拉 F 1F F 1012pF 3 平行板电容器 容纳电荷 106 1 影响因素 平行板电容器的电容与 成正比 与介质的 成正比 与 成反比 正对面积 介电常数 两板间的距离 思考感悟1 电容器的电容越大 所带电量一定越大吗 提示 不一定 所带电荷量的多少由电容和电压共同决定 二 带电粒子在电场中的运动1 带电粒子在电场中的加速 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 在同一直线上 做 运动 2 用功能关系分析 运动方向 匀变速直线 2 带电粒子在匀强电场中的偏转 1 运动状态分析 带电粒子以速度v0垂直于电场线方向飞入匀强电场时 受到恒定的与初速度方向 的电场力作用而做 运动 垂直 匀变速曲线 2 处理方法 类似于平抛运动的处理 应用运动的合成与分解的方法 沿初速度方向做 运动 运动时间 t l v0 沿电场力方向做 运动 匀速直线 匀加速直线 三 示波管的原理构造 2 工作原理 如图6 3 1所示 电子枪 偏转电极 荧光屏 图6 3 1 1 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传播 打在荧光屏 在那里产生一个亮斑 中心 2 YY 上加的是待显示的 XX 上是机器自身的锯齿形电压 叫做 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的一个周期内变化的图像 信号电压 扫描 思考感悟2 要在荧光屏上得到稳定的图像 必须满足什么条件 提示 当扫描电压周期T扫与信号电压周期T信满足 T扫 nT信 n为正整数 则在荧光屏上得到n个稳定的信号波形 一 平行板电容器的动态分析1 运用电容的定义式和决定式分析电容器相关量变化的思路 1 确定不变量 分析是电压不变还是所带电荷量不变 1 第一类动态变化 2 第二类动态变化 特别提醒 在分析平行板电容器的电容及其他参量的动态变化时 有两个技巧 1 确定不变量 2 选择合适的公式分析 即时应用 这时两极板间电势差为U2 板间场强为E2 下列说法正确的是 A U2 U1 E2 E1B U2 2U1 E2 4E1C U2 U1 E2 2E1D U2 2U1 E2 2E1 二 带电粒子在电场中的平衡与直线运动1 带电粒子在电场中运动时重力的处理 1 基本粒子 如电子 质子 粒子 离子等 除有说明或明确的暗示以外 一般都不考虑重力 但并不忽略质量 2 带电颗粒 如液滴 油滴 尘埃 小球等 除有说明或有明确的暗示以外 一般都不能忽略重力 2 带电粒子在电场中的平衡解题步骤 选取研究对象 进行受力分析 注意电场力的方向特点 由平衡条件列方程求解 即时应用2 2018 高考上海综合卷 上海光源 中 电子束能量为5 3GeV 1GeV 1 109eV 1eV 1 6 10 19J 居世界第四 则该电子束能量为 J 若一个电子 质量m 9 1 10 31kg 由静止开始 从左侧边界水平向右进入如图6 3 2所示的边长均为10cm的电场区域 电场强度大小均为1N C 当它从右侧边界离开电场时 其速度为 m s 电子重力忽略不计 图6 3 2 答案 8 48 10 101 88 105 三 带电粒子在电场中的偏转问题1 带电粒子在匀强电场中运动时间的问题质量为m 电荷量为q的带电粒子 以初速度v0垂直于电场方向从极板中间射入匀强电场 已知极板间距为d 极板长度为l 极板电压为U 则带电粒子在匀强电场中的运动时间t 1 已知电荷情况及初速度如图6 3 3所示 设带电粒子 图6 3 3 结论 粒子从偏转电场中射出时 就像是从极板间的l 2处沿直线射出 结论 粒子的偏转距离与粒子的q m无关 仅取决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 它们在电场中的偏转距离总是相同的 即时应用3 带电粒子以初速v0垂直于电场方向进入平行金属板形成的匀强电场中 它离开时偏离原方向h 偏转角为 下列说法正确的是 A 粒子在电场中做类平抛运动 B 偏转角 与粒子的电荷量和质量无关C 粒子飞过电场的时间决定于极板长和粒子进入电场时的初速度D 粒子偏移距离h可用加在两极板上的电压控制 解析 选ACD 带电粒子垂直进入匀强电场后 受与初速度方向垂直的恒力作用 故做类平抛运动 A正确 由于粒子射出电场故时间由板长和初速度决定 C正确 2018 高考重庆理综卷 某电容式话筒的原理示意图如图6 3 4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间距离增大过程中 图6 3 4 A P Q构成的电容器的电容增大B P上电荷量保持不变C M点的电势比N点的低D M点的电势比N点的高 思路点拨 解决此题要注意三点 1 平行板电容器的电容与两板间距离的关系 2 电容器的不变量 3 电容器的电荷量如何变化 答案 D 方法指引 解决平行板电容器的动态变化问题 首先要抓住不变量 然后利用物理量之间的关系求解 本题不变量是电容器的电压 变式训练 2018 黄山市高三七校联考 两块大小 形状完全相同的金属平板平行放置 构成一平行板电容器 与它相连接的电路如图6 3 5所示 接通开关S 电源即给电容器充电 A 保持S接通 减小两极板间的距离 则两极板间电场的电场强度减小 图6 3 5 B 保持S接通 在两极板间插入一块介质 则极板上的电荷量增大C 断开S 减小两极板间的距离 则两极板间的电势差减小D 断开S 在两极板间插入一块介质 则两块极板间的电势差增大 介电常数 变大 导致电容C变大 而U不变 所以极板上的电荷量增大 B正确 同理 断开S时极板上的电荷量Q不变 减小两极板间的距离d时电容C变大 则电势差U一定变小 C正确 如果在两极板间插入一块介质则C变大 Q不变则电势差U一定减小 D错误 故正确选项是BC 满分样板15分 如图6 3 6所示 在两条平行的虚线内存在着宽度为L 场强为E的匀强电场 在与右侧虚线相距也为L处有一与电场平行的屏 现有一电荷量为 q 质量为m的带电粒子 重力不计 以垂直于电场线方向的初速度v0射入电场中 v0方向的延长线与屏的交点为O 图6 3 6 试求 1 粒子从射入到打到屏上所用的时间 2 粒子刚射出电场时的速度方向与初速度方向间夹角的正切值tan 3 粒子打到屏上的点P到O点的距离x 思路点拨 将粒子在电场中的运动按平抛方式分解 利用动力学知识求解 同时注意粒子离开电场后做匀速直线运动 解题样板规范步骤 该得的分一分不丢 名师归纳 1 类似于平抛运动的分析处理 应用运动的合成和分解的知识 2 从力学的观点和能量的观点着手 按力学问题的分析法加以分析 分析带电粒子在运动过程中其他形式的能和动能之间的转化过程时 可应用动能定理 也可以用能量守恒定律 3 常见的问题是偏转距离和偏转角度的计算 2018 高考安徽理综卷 如图6 3 7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6 3 7 思路点拨 根据交变电压的规律结合带电粒子在电场中的受力情况及运动特点分析计算 答案 B 方法引导 对于带电粒子在交变电场中的问题 由于不同时间内场强不同 使得带电粒子所受的电场力不同 造成带电粒子的运动情况发生变化 解决这类问题 要分段进行分析 根据题意找出满足题目要求的条件 从而分析求解 互动探究上题中 若带电粒子从 t 0时刻开始释放 运动过程中无碰极板现象 下图中对粒子在电场中运动定性描述的v t图像正确的是 解析 选A 从t 0时刻到t T 2时刻 带电粒子受到电场力的作用从平行板中央开始向极板