高考物理一轮复习 （考纲解读+考点探究+高分技巧） 6.3电容器　带电粒子在电场中的运动课件.ppt

第3讲电容器带电粒子在电场中的运动 思维驱动 下列关于电容器和电容的说法中 错误的是 a 电容器a的体积比b大 说明a的电容一定比b的大b 对于确定的电容器 其带的电荷与两板间的电压 小于击穿电压且不为零 成正比 常见电容器电容器的电压 电荷量和电容的关系 考纲要求 c 无论电容器的电压如何变化 小于击穿电压且不为零 它所带的电荷与电压比值恒定不变d 电容器的电容是表示电容器容纳电荷本领大小的物理量 其大小与加在两板上的电压无关解析电容器的电容与电容器的体积 电容器所带的电荷量 电容器两极板间的电压均无关 答案a 知识存盘 1 常见电容器 1 组成 由两个彼此又相互的导体组成 2 带电荷量 一个极板所带电荷量的 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 绝缘 靠近 绝对值 异种电荷 电场能 电场能 电荷量q 容纳电荷 106 正对面积 介电常数 两板间的距离 带电粒子在匀强电场中的运动 考纲要求 图6 3 1 加 减 速 合成与分解 匀速直线 匀加速直线 思维驱动 如图6 3 2所示 示波管是示波器的核心部件 它由电子枪 偏转电极和荧光屏组成 如果在荧光屏上p点出现亮斑 那么示波管中的 a 极板x应带正电b 极板x 应带正电c 极板y应带正电d 极板y 应带正电 示波管 考纲要求 图6 3 2 答案ac 知识存盘 1 构造 1 2 3 2 工作原理 如图6 3 3所示 图6 3 3 电子枪 偏转电极 荧光屏 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运动 打在荧光屏 在那里产生一个亮斑 2 yy 上加的是待显示的 xx 上是机器自身产生的锯齿形电压 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稳定图象 中心 信号电压 一图二结论 考点一平行板电容器的动态分析 典例1 2012 江苏卷 2 一充电后的平行板电容器保持两极板的正对面积 间距和电荷量不变 在两极板间插入一电介质 其电容c和两极板间的电势差u的变化情况是 a c和u均增大b c增大 u减小c c减小 u增大d c和u均减小 答案b 变式跟踪1 如图6 3 4所示 平行板电容器与电动势为e的直流电源 内阻不计 连接 下极板接地 一带电油滴位于电容器中的p点且恰好处于平衡状态 现将平行板电容器的上极板竖直向上移动一小段距离 a 带电油滴将沿竖直方向向上运动b p点的电势将降低c 带电油滴的电势能将减少d 若电容器的电容减小 则极板带电荷量将增大 图6 3 4 解析因为电容器两板电压不变 当两板间距离d增大 电场强度e减小 p exp减小 p点的电势降低 故选项a错b对 又根据带电油滴平衡可判断其带负电 它在p点的电势能增大 选项c错误 电容器的电容减小 则极板带电荷量将减小 选项d错 故答案为b 答案b 考点二带电体在匀强电场中的直线运动问题 典例2 2012 课标全国卷 18 如图6 3 5所示 平行板电容器的两个极板与水平地面成一角度 两极板与一直流电源相连 若一带电粒子恰能沿图中所示水平直线通过电容器 则在此过程中 该粒子 a 所受重力与电场力平衡b 电势能逐渐增加c 动能逐渐增加d 做匀变速直线运动 图6 3 5 解析带电粒子在平行板电容器之间受到两个力的作用 一是重力mg 方向竖直向下 二是电场力f eq 方向垂直于极板向上 因二力均为恒力 已知带电粒子做直线运动 所以此二力的合力一定在粒子运动的直线轨迹上 根据牛顿第二定律可知 该粒子做匀减速直线运动 选项d正确 选项a c错误 从粒子运动的方向和电场力的方向可判断出 电场力对粒子做负功 粒子的电势能增加 选项b正确 答案bd 变式跟踪2 如图6 3 6甲所示 在真空中足够大的绝缘水平地面上 一个质量为m 0 2kg 带电荷量为q 2 0 10 6c的小物块处于静止状态 小物块与地面间的动摩擦因数 0 1 从t 0时刻开始 在空间加上一个如图乙所示的场强大小和方向呈周期性变化的电场 取水平向右为正方向 g取10m s2 求 图6 3 6 1 在第15s末小物块的速度大小 2 在0 15s内小物块的位移大小 答案 1 2m s方向向右 2 31 以题说法带电体在匀强电场中的直线运动问题的分析方法 备课札记 考点三带电粒子在匀强电场中的偏转问题 典例3 如图6 3 7所示 在两条平行的虚线内存在着宽度为l 电场强度为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 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 图6 3 7 变式跟踪3 如图6 3 9所示 水平放置的平行板电容器 原来ab两板不带电 b极板接地 它的极板长l 0 1m 两板间距离d 0 4cm 现有一微粒质量m 2 0 10 6kg 带电荷量q 1 0 10 8c 以一定初速度从两板中央平行于极板射入 由于重力作用微粒恰好能落到a板的中点o处 取g 10m s2 试求 1 带电粒子入射初速度v0的大小 2 现使电容器带上电荷 使带电微粒能从平行板电容器的右侧射出 则带电后a板的电势为多少 图6 3 9 答案 1 2 5m s 2 6v a 10v 借题发挥1 带电粒子在电场中偏转时是否考虑重力 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 除有说明或明确的暗示以外 一般都不能忽略重力 2 求解带电粒子偏转问题的思路在示波管模型中 带电粒子经加速电场u1加速 再经偏转电场u2偏转后 需再经历一段匀速直线运动才会打到荧光屏上而显示亮点p 如图6 3 8所示 图6 3 8 1 确定最终偏移距离 思路 思路 2 确定偏转后的动能 或速度 思路 思路 备课札记 疑难突破4带电粒子在交变电场中的运动问题考情分析带电粒子在电场中的运动是高考考查的热点问题之一 经常与力学综合命题 多以选择题 计算题的形式出现 带电粒子在交变电场中的运动更是高考的难点 今后对带电粒子在电场包括交变电场中的运动与力学结合或与磁场结合仍为命题的方向 试题类型此类题型一般有三种情况 1 粒子做单向直线运动 一般用牛顿运动定律求解 2 粒子做往返运动 一般分段研究 3 粒子做偏转运动 一般根据交变电场特点分段研究 突破策略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 做功或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 1 力和运动的关系 根据牛顿第二定律及运动学规律分析 2 功能关系 图6 3 10 解析设粒子的速度方向 位移方向向右为正 依题意得 粒子的速度方向时而为正 时而为负 最终打在a板上时位移为负 速度方向为负 答案b 预测 如图6 3 11甲所示 热电子由阴极飞出时的初速度忽略不计 电子发射装置的加速电压为u0 电容器板长和板间距离均为l 10cm 下极板接地 电容器右端到荧光屏的距离也是l 10cm 在电容器两极板间接一交变电压 上极板的电势随时间变化的图象如图乙所示 每个电子穿过平行板的时间都极短 可以认为电压是不变的 求 图6 3 11 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 答案 1 打在屏上的点位于o点上方 距o点13 5cm 2 30cm 一 电容器的动态分析问题1 如图6 3 12所示 a b为平行板电容器的金属板 g为静电计 开始时开关s闭合 静电计指针张开一定角度 为了使指针张开角度增大一些 应该采取的措施是 a 断开开关s后 将a b两极板靠近一些b 断开开关s后 将a b两极板分开一些c 保持开关s闭合 将a b两极板靠近一些d 保持开关s闭合 将a b两极板分开一些 图6 3 12 答案b 2 2012 海南卷 9 将平行板电容器两极板之间的距离 电压 电场强度大小和极板所带的电荷量分别用d u e和q表示 下列说法正确的是 a 保持u不变 将d变为原来的两倍 则e变为原来的一半b 保持e不变 将d变为原来的一半 则u变为原来的两倍c 保持d不变 将q变为原来的两倍 则u变为原来的一半d 保持d不变 将q变为原来的一半 则e变为原来的一半 答案ad 二 带电体在电场中的直线运动问题3 如图6 3 13所示 在绝缘光滑水平面上固定两个等量同种电荷a b 在ab连线上的p点由静止释放一带电滑块 则滑块会在a b之间往复运动 则以下判断正确的是 a 滑块一定带的是与a b异种的电荷b 滑块一定带的是与a b同种的电荷c 滑块在由p向b运动过程中 电势能一定是先减小后增大d 滑块的动能与电势能之和一定减小 图6 3 13 解析根据从p点由静止释放的带电滑块在a b之间往复运动可以判断 开始时a对滑块向右的作用力大于b向左的作用力 所以滑块一定带与a b相同的电荷 选项a错b对 由于a b带等量同种电荷 所以其连线中点场强为零 滑块在由p向b运动过程中 电场力先做正功后做负功 电势能一定是先减小后增大 选项c正确 在整个运动过程中只有电场力做功 所以滑块的动能与电势能之和一定不变 d选项错 答案bc 4 2012 重庆考前训练 如图6 3 14所示 一质量为m 电荷量为q的小球在电场强度为e 区域足够大的匀强电场中 以初速度v0沿on在竖直面内做匀变速直线运动 on与水平面的夹角为30 重力加速度为g 且mg eq 则 图6 3 14 答案bd 三 带电粒子在电场中的偏转问题5 a b c三个 粒子由同一点同时垂直场强方向进入偏转电场 其轨迹如图6 3 15所示 其中b恰好飞出电场 由此可以肯定 a 在b飞离电场的同时 a刚好打在负极板上b b和c同时飞离电场c 进入电场时 c的速度最大 a的速度最小d 动能的增量相比 c的最小 a和b的一样大 图6 3 15 答案acd 6 示波器的示意图如图6 3