14.静电场3.doc

- 李老师教辅分享 -个性化教学辅导教案姓名年级性别 课题：电容带电粒子在电场中的运动教学目标1知道什么是电容器，感知电容器的充、放电现象；2理解电容器的电容概念及其定义方法，掌握电容的定义公式、单位，并会进行有关的计算；3通过实验了解影响平行板电容器的电容与哪些因素有关，了解平行板电容器的电容公式，认识常见的电容器，知道改变平行板电容器的电容大小的方法；4会对平行板电容器问题的动态分析。难点重点重点：电容的概念；影响平行板电容器电容大小的因素。课堂教学过程课前检查作业完成情况：优 良 中 差 建议_过程窗体底端【基本概念】一、 电容器1 构造：两个相距很近的_中间夹上一层_，就组成一个最简单的电容器，叫做_。实际上，任何两个彼此_又_的导体，都可以看成一个电容器。2 充电：把电容器的一个极板与电池组的正极相连，另一个极板与负极相连，两个极板就分别带上了_电荷，这个过程叫充电。充电过程中由电源获得的_储存在电容器中。3 放电：用_把充电后的电容器的两极板接通，两极板上的电荷中和，电容器又不带电了，这个过程叫放电。放电后，_转化为其他形式的能量。二、 电容1定义：一个电容器所带的_与电容器两极间的_的比值，叫做电容器的电容。2定义式：C 。3物理意义：电容器的电容在数值上等于使两极板间的电势差为 时电容器要带的电荷量，需要电荷量多，表示电容器的电容 ，电容是电容器 的物理量。4单位：国际单位制中，电容的单位是_，简称_，符号是_。常用的单位还有_、_。如果一个电容器带1C的电量时，两极板间的电势差是1V，这个电容器的电容就是_。1F=_F；1pF=_F。特别提醒：电容器的电容大小是由本身的特性决定的，与极板间电压以及电容器带电多少，带不带电荷无关。三、 平行板电容器的电容与哪些因素有关1实验探究决定大小的因素实验1：保持极板上的电荷量Q不变，两极板间的距离d也不变，改变两个极板的正对面积S，观察静电计得知两极板间电势差的变化，判断电容C与正对面积S的关系。实验2：保持Q、S不变，改变距离d，采用第一个的方法，判断C与d的关系。实验3：保持Q、S、d都不变，在两极板间插入电解质，判断电介质的存在对电容C的影响。电容决定式： 。（k为静电力常数、r相对介电常数）2说明：仅适用于平行板电容器。对于平行板电容器，其电容满足。此两公式可对比E=及E=k进行理解，前者是利用比值来定义的物理量，反映了C、Q、U三者间的数量关系；后者则反映了r、s、d是决定平行板电容器电容的因素，是它的决定式。平行板电容器极板间的匀强电场平行板电容器两极板间的区域是匀强电场(不考虑边缘效应)，方向始终垂直板面。3. 两种不同变化：(1)电容器与电源相连，充电后不断开，则不论其结构如何变化，U不变。(2)电容器与电源相连，充电后断开，则不论其结构如何变化，Q不变。例：一平行板电容器，两板之间的距离d和两板面积S都可以调节，电容器两板与电池相连接，以Q表示电容器的电荷量，E表示两极间的电场强度，则（ ）A当d增大、S不变时，Q减小，E减小B当S增大、d不变时，Q增大，E增大C当d减小、S增大时，Q增大、E增大D当S增大、d减小时，Q不变、E不变四、 电容器的分类常用的电容器从构造上看，可分为固定电容器和可变电容器两类。固定电容器的电容是固定不变的；可变电容器一般是通过改变两极的正对面积来改变电容当然也可以通过改变两极间的距离、或者改变电容器所充的电介质来改变电容。按其介质材料可分为电解电容器、云母电容器、瓷介电容器、玻璃釉电容等。击穿电压是电容器的极限电压，超过这个电压，电容器内的介质将被击穿。额定电压是电容器长期工作时所能承受的电压，它比击穿电压要低，电容器在不高于额定电压下工作都是安全可靠的，不要误认为电容器只有在额定电压下工作才是正常的。五、 生活中的静电放电现象静电是指相对静止不动的电荷，通常指因不同物体之间相互摩擦而产生的在物体表面所带的正负电荷。带电物体失去电荷的现象叫做放电，常见的放电现象有以下几种：（1）火花放电当高压带电体与导体靠得很近时， 强大的电场会使它们之间的空气瞬间电离，电荷通过电离的空气形成电流。 由于电流特别大， 产生大量的热， 使空气发声发光，产生电火花. 这种放电现象叫火花放电。火花放电在生活中常会遇到，如干燥的冬天，脱掉身穿的毛衣和化纤衣服时，由于摩擦身体上会积累静电荷， 这时如果手指靠近金属物品，不但会听到响声， 还会看到火花，你还会感到手上有针刺般的疼痛感。这就是火花放电引起的。（2）接地放电地球是良好的导体， 如果用导线将带电导体与地球相连， 电荷将从带电体流向地球， 直到导体带电特别少， 可以认为它不再带电。生产中和生活实际中往往要避免电荷的积累， 这时接地是一项有效措施。（3）尖端放电由于同种电荷相互排斥， 导体上的静电荷总是分布在表面上，而且一般说来分布是不均匀的，导体尖端的电荷特别密集， 所以尖端附近空气中的电场特别强， 使得空气中残存的少量离子加速运动。这些高速运动的离子撞击空气分子，使更多的分子电离。这时空气成为导体，于是产生了尖端放电现象。尖端放电在技术上有重要意义，高压输电导线和高压设备的金属元件，表面要很光滑， 为的是避免因尖端放电而损失电能或造成事故。避雷针就是利用了尖端放电的原理。【课后练习】1如图1所示，在A板附近有一电子由静止开始向B板运动，则关于电子到达B板时的速率，下列解释正确的是（）A两板间距越大，加速的时间就越长，则获得的速率越大B两板间距越小，加速度就越大，则获得的速率越大C与两板间的距离无关，仅与加速电压U有关D以上解释都不正确2如图2所示，D是一只二极管，它的作用是只允许电流从a 流向b，不允许电流从b流向a，平行板电容器AB内部原有电荷P处于静止状态，当两极板A和B的间距稍增大一些的瞬间（两极板仍平行），P的运动情况将是（）A仍静止不动 B向下运动C向上运动D无法判断 3如图3所示，一个平行板电容器，板间距离为d，当对其加上电压后，A、B两板的电势分别为和，下述结论正确的是（）A电容器两极板间可形成匀强电场，电场强度大小为EB电容器两极板间各点的电势，有的相同，有的不同；有正的，有负的，有的为零C若只减小两极板间距离d，该电容器的电容C要增大，极板上带的电荷量Q也会增加D若有一个电子水平射入两极板之间的电场，则电子的电势能一定会减小4如图4所示，两块较大的金属板AB相距为d，平行放置并与一电源相连，S闭合后，两板间恰好有一质量为m、带电量为q的油滴处于静止状态，以下说法正确的是（）A若将S断开，则油滴将做自由落体运动，G表中无电流 B若将A向左平移一小段位移，则油滴仍然静止，G表中有ba的电流C若将A向上平移一小段位移，则油滴向下加速运动，G表中有ba的电流D若将A向下平移一小段位移，则油滴向上加速运动，G表中有ba的电流5静电计是在验电器的基础上制成的，用其指针张角的大小来定性显示其金属球与外壳之间的电势差大小如图5所示，A、B平行板电容器的两个金属板，G为静电计。开始时开关S闭合，静电计指针张开一定角度，为了使指针张开的角度增大些，下列采取的措施可行的是（）A断开开关S后，将A、B分开些B保持开关S闭合，将A、B两极板分开些C保持开关S闭合，将A、B两极板靠近些 D保持开关S闭合，将变阻器滑动触头向右移动6竖直放置的一对平行金属板的左极板上用绝缘线悬挂了一个带正电的小球，将平行金属板按图6所示的电路图连接，稳定时绝缘线与左极板的夹角为。当滑动变阻器R的滑片在a位置时，电流表的读数为I1，夹角为1；当滑片在b位置时，电流表的读数为I2，夹角为2，则（）A12，I12，I1I2 C12，I1I2 D12，I1I27给平行板电容器充电，断开电源后A极板带正电，B极板带负电。板间一带电小球C用绝缘细线悬挂，如图7所示小球静止时与竖直方向的夹角为，则（）A若将B极板向右平移稍许，电容器的电容将减小B若将B极板向下平移稍许，A、B两板间电势差将增大 C若将B极板向上平移稍许，夹角将变大D轻轻将细线剪断，小球将做斜抛运动 8如图8所示，图8水平放置的平行金属板a、b分别与电源的两极相连，带电液滴P在金属板a、b间保持静止，现设法使P固定，再使两金属板a、b分别绕中心点O、O垂直于纸面的轴顺时针转相同的小角度，然后释放P，则P在电场内将做 （）A匀速直线运动B水平向右的匀加速直线运动C斜向右下方的匀加速直线运动D曲线运动9如图9所示，足够长的两平行金属板正对着竖直放置，它们通过导线与电源E、定值电阻R、开关S相连闭合开关后，一个带电的液滴从两板上端的中点处无初速度释放，最终液滴落在某一金属板上。下列说法中正确的是（）A液滴在两板间运动的轨迹是一条抛物线B电源电动势越大，液滴在板间运动的加速度越大 C电源电动势越大，液滴在板间运动的时间越短D定值电阻的阻值越大，液滴在板间运动的时间越长10如图10所示，水平放置的两平行金属板a、b接在U4 000 V的直流电源上，两极板间距离为2 cm，A极板接地，电场中a点距B极板1 cm，b点和c点均距A极板05 cm，求：（1）a点的电场强度；（2）a、c之间的电势差；（3）电子在b点的电势能；（4）电子从a点运动到c点，电场力做的功。11如图11所示，一平行板电容器水平放置，板间距离为d，上极板开有一小孔，质量均为m，带电荷量均为q的两个带电小球（视为质点），其间用长为L的绝缘轻杆相连，处于竖直状态，已知d2L，今使下端小球恰好位于小孔中，由静止释放，让两球竖直下落。当下端的小球到达下极板时，速度刚好为零。试求：（1）两极板间匀强电场的电场强度；（2）两球运动过程中的最大速度。带电粒子在电场中的运动带电粒子在电场中偏转的两个重要结论例：如图所示，质量为m电荷量为q的带电粒子以平行于极板的初速度v0射入长L板间距离为d的平行板电容器间，两板间电压为U，求射出时的侧移、偏转角和动能增量解：分解为两个独立的分运动：平行极板的匀速运动（运动时间由此分运动决定），垂直极板的匀加速直线运动，偏角：，得：穿越电场过程的动能增量是：EK=qEy （注意，一般来说不等于qU），从例题可以得出结论有二：结论一、不同带电粒子从静止进入同一电场加速后再垂直进入同一偏转电场，射出时的偏转角度总和位移偏转量y是相同的，与粒子的q、m无关。例1如图所示，电子在电势差为U1的加速电场中由静止开始运动，然后射入电势差为U2的两块平行极板间的电场中，射入方向跟极板平行，整个装置处在真空中，重力可忽略，在满足电子能射出平行板区的条件下，下述四种情况中，一定能使电子的偏转角变大的是（ ）AU1变大、U2变大 BU1变小、U2变大CU1变大、U2变小 DU1变小、U2变小解析：电子在加速电场中由动能定理得,电子在偏转电场中有： 由以上各式得：，可知要使增大必然U2变大，U1变小，故选B答案：B结论二、粒子垂直进入电场偏转射出后，速度的反向延长线与初速度延长线的交点为粒子水平位移中点。（粒子好像是从中点直线射出！）例2证明：在带电的平行金属板电容器中，只要带电粒子垂直电场方向射入（不一定在正中间），且能从电场中射出如图所示，则粒子射入速度v0的方向与射出速度vt的方向的交点O