高考物理一轮复习 第6章 静电场 第3讲 电容器 带电粒子在电场中的运动课件 新人教版.ppt

走向高考 物理 路漫漫其修远兮吾将上下而求索 人教版 高考总复习 静电场 第六章 第3讲电容器带电粒子在电场中的运动 第六章 1 理解电容器的基本概念 掌握好电容器的两类动态分析 2 能运用运动的合成与分解解决带电粒子的偏转问题 3 用动力学方法解决带电粒子在电场中的直线运动问题 1 电容器 两个彼此 又互相 的导体可构成一个电容器 2 电容 1 定义 电容器所带的电荷量q 一个极板所带电荷量的绝对值 与两个极板间电势差u的比值 叫做电容器的电容 电容器与电容 绝缘 靠近 3 单位 国际单位制中为 简称 国际符号为 1f f pf 3 常见电容器有纸质电容器 电解电容器 可变电容器 平行板电容器等 电解电容器接入电路时 应注意其极性 法拉 法 f 106 1012 静电现象 1 静电感应把金属导体放在外电场e中 导体内的 由于受电场力作用而 的现象叫做静电感应 2 静电平衡发生静电感应的导体在自由电子 停止时的状态称为静电平衡状态 自由电子 重新分布 定向移动 3 静电屏蔽在静电屏蔽现象中 金属网罩可以使罩内不受外界 的影响 如果把金属罩 还可以使罩内的带电体对外界不产生影响 电场 接地 带电粒子在电场中的直线运动 1 运动状态的分析 带电粒子沿与电场线平行的方向进入匀强电场 粒子的重力不计时 受到的电场力与运动方向在同一直线上 粒子做 运动 2 用功能观点分析 粒子的重力不计时粒子动能的变化量等于 做的功 匀加速 或匀减速 直线 电场力 1 在匀强电场中 w flcos qu 2 非匀强电场中 wab quab eqd 带电粒子的偏转示波管 类平抛 2 示波器 构造 示波器的核心部件是示波管 它由电子枪 荧光屏组成 工作原理 如图所示 电子先由加速电压u1加速 再经偏转电压u2偏转 偏转电极 5 带电粒子在电场中 只受电场力时 也可以做匀速圆周运动 6 示波管屏幕上的亮线是由于电子束高速撞击荧光屏而产生的 7 带电粒子在电场中运动时重力一定可以忽略不计 答案 1 电容器所带的电荷量是指一个极板所带电荷量的绝对值 2 电容器的电容与电容器所带电荷量的多少无关 3 放电后的电容器电荷量为零 电容不为零 电容值与放电前相同 4 带电粒子在匀强电场中可能做类平抛运动 5 6 7 带电粒子在电场中运动时 重力并不是一定可以忽略不计 答案 bc解析 电容大小与电压 电量无关 故a错b对 由q cu知 q u 故c对d错 答案 d 答案 d 平行板电容器的动态分析 3 电容器两类问题的比较 a 若将a板向上平移一小段位移 则油滴向下加速运动 g中有b a的电流b 若将a板向左平移一小段位移 则油滴仍然静止 g中有b a的电流c 若将s断开 则油滴立即做自由落体运动 g中无电流d 若将s断开 再将a板向下平移一小段位移 则油滴向上加速运动 g中有b a的电流 思路引导 1 s闭合后 两极板是电压不变还是电容不变 s断开后呢 2 如何判断通过g中的电流方向 3 如何判断油滴做什么运动 答案 1 s闭合后 电压不变 s断开后 电量不变 2 正电荷定向移动方向为电流方向 负电荷定向移动方向的反方向为电流方向 3 分析受力 看合力方向 答案 ab a 平行板电容器的电容将变小b 静电计指针张角变小c 带电油滴的电势能将减少d 若先将上极板与电源正极的导线断开 再将下极板向下移动一小段距离 则带电油滴所受电场力不变答案 acd 带电粒子 或带电体 在电场中的直线运动 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 带电粒子在电场中平衡的解题步骤 1 选取研究对象 2 进行受力分析 注意电场力的方向特点 3 由平衡条件列方程求解 3 解决带电粒子在电场中的直线运动问题的两种思路 1 根据带电粒子受到的电场力 用牛顿第二定律求出加速度 结合运动学公式确定带电粒子的运动情况 此方法只适用于匀强电场 2 根据电场力对带电粒子所做的功等于带电粒子动能的变化求解 此方法既适用于匀强电场 也适用于非匀强电场 思路引导 1 题目中 光滑斜面 恰好静止 有何含义 2 求e a ek的思路如何 答案 1 光滑斜面即为不计摩擦 恰好静止即受力平衡 合力为零 2 由平衡求e 牛顿第二定律求a 动能定理 功能关系求ek 名师归纳 带电体在电场中运动的分析方法与力学的分析方法基本相同 先分析受力情况 再分析运动状态和运动过程 平衡 加速或减速 是直线还是曲线 然后选用恰当的规律解题 也可以从功和能的角度分析 带电体的加速 含偏转过程中速度大小的变化 过程是其他形式的能和动能之间的转化过程 解决这类问题 可以用动能定理或能量守恒定律 1 小球到达小孔处的速度 2 极板间电场强度大小和电容器所带电荷量 3 小球从开始下落运动到下极板处的时间 带电粒子 或带电体 在电场中的偏转 1 带电粒子在电场中的偏转 1 条件分析 带电粒子垂直于电场线方向进入匀强电场 2 运动性质 匀变速曲线运动 3 处理方法 分解成相互垂直的两个方向上的直线运动 类似于平抛运动 思路引导 1 带电粒子经历几个运动阶段 各阶段运动性质如何 2 三种粒子运动时间决定于哪些因素 偏转电场对带电粒子做功情况决定于哪些因素 答案 1 带电粒子经历加速 直线 偏转 类平抛 匀速直线运动三个运动阶段 2 运动时间决定于水平运动情况 偏转电场对带电粒子做功情况决定于偏转运动情况 都和带电粒子的比荷有关 答案 d 1 微粒落在b板上的动能 2 微粒从离开喷枪后到达b板所需的最短时间 3 微粒最后落在b板上所形成图形的面积 答案 1 6 4 10 14j 2 0 06s 3 7 5 10 2m2 带电粒子 或带电体 在交变电场中的运动 1 注重全面分析 分析受力特点和运动规律 抓住粒子的运动具有周期性和在空间上具有对称性的特征 求解粒子运动过程中的速度 位移等并确定与物理过程相关的边界条件 2 分析时从两条思路出发 一是力和运动的关系 根据牛顿第二定律及运动学规律分析 二是功能关系 3 此类题型一般有三种情况 一是粒子做单向直线运动 一般用牛顿运动定律求解 二是粒子做往返运动 一般分段研究 三是粒子做偏转运动 一般根据交变电场特点分段研究 1 在t 0 06s时刻 电子打在荧光屏上的何处 2 荧光屏上有电子打到的区间有多长 思路引导 1 求电子打在荧光屏上位置的思路 根据 求电子经加速电场的速度大小 根据 求电子经偏转电场的偏移量 2 t 0 06s时刻 偏转电压多大 3 当偏转电压满足什么条件时 没有电子打到荧光屏上 答案 1 距o点13 5cm处 2 30cm 名师归纳 带电粒子在交变电场中的运动分析方法带电粒子在交变电场中的运动涉及力学和电学知识的综合应用 由于不同时段受力不同 处理起来较为复杂 实际仍可按力学角度解答 该类问题仍需受力分析和分析其运动状态 应用力学和电学的基本规律定性 定量分析讨论和求解 1 利用图象带电粒子在交变电场中运动时 受电场力作用 其加速度 速度等均做周期性变化 借助图象描述它在电场中的运动情况 可直观展示其物理过程 从而快捷地分析求解 画图象时应注意在v t图中 加速度相同的运动一定是平行的直线 图象与v t轴所夹面积表示位移 图象与t轴的交点表示此时速度方向 2 利用运动的独立性对一个复杂的合运动 可以看成是几个分运动合成的 某一方向的分运动不会因其他分运动的存在而受到影响 应用这一原理可以分析带电粒子在交变电场中的运动 根据各分运动的情况 再按运动的合成与分解规律分析合运动的情况 由此得带电粒子在0 t时间间隔内运动的加速度 时间图象如图甲所示 对应的速度 时间图象如图乙所示 带电粒子 或带电体 在复合场中的功能分析 力电综合问题往往与共点力的平衡 牛顿第二定律 平抛运动规律 动能定理 能量守恒定律等相结合 考查的知识点多 对综合分析能力的要求高 试题难度较大 学习中要注意把握以下几点 1 处理这类问题 首先要进行受力分析以及各力做功情况分析 再根据题意选择合适的规律列式求解 2 带电的物体在电场中具有电势能 同时还可能具有动能和重力势能等 用能量观点处理问题是一种简捷的方法 3 常见的几种功能关系 1 只要外力做功不为零 物体的动能就会改变 动能定理 2 静电力只要做功 物体的电势能就会改变且静电力做的功等于电势能的减少量 如果只有静电力做功 物体的动能和电势能之间相互转化 总量不变 类似机械能守恒 3 如果除了重力和静电力之外 没有其他力做功 则物体的动能 重力势能和电势能三者之和不变 a 小球一定能从b点离开轨道b 小球在ac部分可能做匀速圆周运动c 若小球能从b点离开 上升的高度一定小于hd 小球到达c点的速度可能为零思路引导 1 小球在复合场区受力如何 电场力有可能和重力相等吗 若相等 小球在复合场区做什么运动 2 用什么方法分析小球到达c点的速度能否为零 答案 1 小球在复合场区受电场力和重力 二者可能相等 匀速圆周运动 2 小球到达c点的速度能否为零可以采用假设法分析 答案 bc 名师归纳 与力学的分析方法基本相同 先分析研究对象的受力情况 再分析其运动状态和运动过程 是平衡 加速还是减速 是直线运动还是曲线运动 然后选用恰当的规律解题 也可以从功和能的角度分析 带电体的加速 含偏转过程中速度大小的变化 过程是其他形式的能和动能之间的转化过程 因此 解决这类问题 可以用动能定理或能量守恒定律 a 若微粒带正电荷 则a板一定带正电荷b 微粒从m点运动到n点电势能一定增加c 微粒从m点运动到n点动能一定增加d 微粒从m点运动到n点机械能一定增加答案 c 解析 带电粒子向下偏转 说明重力和电场力的合力向下 不能说明电场力的方向 不能说明a板带正电 a错误 不知带电微粒所受电场力的方向 无法判断电场力的做功情况 也就不能判断带电微粒从m到n的电势能增减情况 b错误 带电微粒沿虚线运动 合力向下 合力做正功 由动能定理可知动能增加 c正确 从m到n 无法判断电场力做功情况 无法判断机械能是增还是减 d错误 不会分析电容器动态变化中的场强和电势 液滴将加速向下运动 m点电势升高 带电液滴在m点的电势能增大 在b板移动前后两种情况下 若将液滴从a板移到b板 电场力做功相同a b c d 答案 b 等效法处理叠加场问题 答案 bd 答案 d 解析 现将两板绕过a点的轴