南方新课堂2019物理一轮课件：7.3电容器与电容带电粒子在电场中的运动

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 106 1012 3 平行板电容器的电容 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 2 公式 C 正对面积 距离 4 平行板电容器的动态分析 电压 电荷量 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Q CU 1 电容器的两类动态分析 1 明确是电压不变还是电荷量不变 2 带电粒子在电场中的偏转按类平抛运动进行处理 自主检测 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皆无关 Q与U成正比 答案 D 2 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7 3 1所示 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 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 图7 3 1 D 保持d不变 减小S 则 不变答案 A 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7 3 2所 示 匀速 匀加速 图7 3 2 3 两个推论 如图7 3 3所示 设带电粒子质量为m 电荷量为q 以速度v0垂直于电场线射入匀强电场 偏转电压为U1 若粒子飞出 图7 3 3 1 若不同的带电粒子是从静止经同一加速电压U0加速后 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7 3 4所 示 图7 3 4 2 工作原理 如果在偏转电极XX 和YY 之间都没有加电压 从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 带电粒子在电场中的重力问题 1 基本粒子 如电子 质子 粒子 离子等除有说明或有明确的暗示以外 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 自主检测 3 2011年江苏模拟 如图7 3 5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 A U不变 Ep变小B U不变 Ep不变C E变小 Ep变大D E变大 Ep不变 图7 3 5 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Q CU知Q变小 故两极板间场强变小 Ep变小 A选项正确 答案 A 4 双选 2014年广州一模 如图7 3 6所示的阴极射线管 无偏转电场时 电子束加速后打到荧屏中央形成亮斑 如果只逐 图7 3 6 渐增大M1M2之间的电势差 则 A 在荧屏上的亮斑向上移动B 在荧屏上的亮斑向下移动C 偏转电场对电子做的功增大D 偏转电场的电场强度减小答案 AC 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 现将电容 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 答案 C 触类旁通 1 2010年重庆卷 某电容式话筒的原理示意图如图7 3 7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 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 图7 3 7 解析 电容式话筒与电源串联 电压保持不变 在P Q间 通过R的方向由M到N 所以M点的电势比N点的高 D项正确 答案 D 热点2带电体的力电综合问题的分析方法规律总结 1 基本思路 2 运动情况反映受力情况 1 物体静止 保持 F合 0 2 做直线运动 匀速直线运动 F合 0 变速直线运动 F合 0 且F合与加速度方向总是一致 3 做曲线运动 F合 0 F合与速度方向不在一条直线上 且总指向运动轨迹曲线凹的一侧 4 F合与v的夹角为 加速运动 0 90 减速运动 90 180 5 匀变速运动 F合 恒量 2 若小球的带电荷量为 例2 如图7 3 8所示 匀强电场方向与水平线间夹角为30 斜向右上方 电场强度为E 质量为m的小球带有负电 以初速度为v开始运动 初速度方向与电场方向一致 球能做匀速直线运动 应对小球施加的恒力 F1的大小和方向如何 图7 3 8 为使小球能做直线运动 应对小球施加的最小恒力F2的大小和方向如何 审题突破 明确电场的大小 方向 明确研究对象的初始状态 带负电的小球 重力不可忽略 小球受到的合外力为零 或是合外力为零 做匀速直线运动 或是合外力与 v0共线 同向 也可能反向 做匀变速直线运动 利用求力的合成的最值的方法 解 1 如图7 3 9甲所示 欲使小球做匀速直线运动 必使其合外力为0 设对小球施加的力F1与水平方向夹角为 则F1cos qEcos F1sin mg qEsin 即恒力F1与水平线成60 角斜向右上方 甲 乙 图7 3 9 2 为使小球能做直线运动 则小球所受合力的方向必和运动方向在一条直线上 故要使力F2和mg的合力和电场力在一条直线上 当F2取最小值时 F2垂直于F 方向如图乙所示 与水平线成60 角斜向左上方 触类旁通 2 质量为m 电荷量为 q的小球在O点以初速度v0与水平方向成 角射出 如图7 3 10所示 如果在某方向加上一定大小的匀强电场后 能保证小球仍沿v0方向做直线运动 试求所 加匀强电场的最小值 加了这个电场后 经多少时间速度变为零 图7 3 10 解 小球在未加电场时受重力mg作用 电场力的作用只要能平衡垂直于速度方向的重力的分力 就能使带电粒子沿v0方向做匀减速直线运动 此时电场力为最小值 如图D17所示 因为Eq mgcos 小球的加速度为 图D17 热点3复合场中等效法分析 例3 如图7 3 11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 现有一带电荷时为 q 质量为 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L 2R 要使小球恰能到达D点 v0至少为多少 图7 3 11 图7 3 12 触类旁通 3 双选 豫