【红对勾】高考物理 电容器与电容 带电粒子在电场中的运动课件.ppt

课时3电容器与电容带电粒子在电场中的运动 知识点一电容器与电容 知识回顾 1 电容器 1 组成 两个彼此且又的导体 2 带电荷量 一个极板所带电荷量的 绝缘 靠的很近 绝对值 3 充 放电 充电 把电容器接在电源上后 电容器两个极板分别带上等量的电荷的过程 充电后 两极板间有存在 电容器储存 放电 用导线将充电后的电容器的两极板接通 极板上电荷的过程 放电后的两极板间不再有电场 电场能转化为的能量 异种 电场 电场能 减少 其他形式 2 电容 1 定义 电容器所带的与电容器两极板间的比值 2 意义 表示电容器容纳电荷的物理量 3 定义式 c 4 单位 1法拉 f 微法 f 皮法 pf 电荷 电势差 本领大小 106 1012 3 平行板电容器的电容 1 决定因素 平行板电容器的电容c跟板间电介质的介电常数 成 跟正对面积s成 跟极板间的距离d成 2 决定式 c 3 熟记两点 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 正比 正比 反比 电压 电荷量 d 如果一个电容器两板间没有电压 就不带电荷 也就没有电容答案 c 知识点二带电粒子在电场中的匀变速直线运动 知识回顾 1 运动性质带电粒子沿与电场线平行的方向进入匀强电场中 受到的电场力方向与运动方向 做运动 在一条直线上 匀变速直线 特别提醒研究带电粒子在电场中的运动时 是否考虑重力要依据具体情况而定 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 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 基础自测 图1 a 电子到达b板时的动能是uevb 电子从b板到达c板动能变化量为零c 电子到达d板时动能是3uevd 电子在a板和d板之间做往复运动 解析 由电池的接法知 a板带负电 b板带正电 c板带正电 d板带负电 所以a b板间有向左的电场 c d板间有向右的电场 b c板间无电场 由动能定理知 电子到达b板时的动能为uev 到达d板的动能为0 在b c板间做匀速直线运动 总之电子能在a板和d板间往复运动 所以错误选项为c 答案 c 知识点三带电粒子在匀强电场中的偏转 知识回顾 1 运动性质不计重力的带电粒子以速度v0垂直于电场线方向飞入匀强电场时 受到与初速度方向垂直的电场力作用而做运动 2 分析方法 1 处理方法类平抛运动可分解为沿初速度方向的运动和垂直初速度方向的初速度为零的运动 曲线 匀速直线 匀加速 2 有关物理量如图2所示 一质量为m 电荷量为q的粒子以初速度v0沿中轴线射入 图2 基础自测 如图3所示 有一带电粒子贴着a板沿水平方向射入匀强电场 当偏转电压为u1时 带电粒子沿 轨迹从两板正中间飞出 当偏转电压为u2时 带电粒子沿 轨迹落到b板中间 设粒子两次射入电场的水平速度相同 则两次偏转电压之比为 图3 a u1 u2 1 8b u1 u2 1 4c u1 u2 1 2d u1 u2 1 1答案 a 题型一平行板电容器的变化问题 例1 如图4所示 电源的电动势为u 电路中的开关为k 平行板电容器的板间距离为d 正对面积为s 介电常数为 电容为c 图4 求 1 k未闭合前 平行板电容器的电容 电势差 电荷量 内部电场强度分别为多大 2 k闭合后 平行板电容器的电容 电势差 电荷量 内部电场强度分别为多大 3 k闭合后又断开时 平行板电容器的电容 电势差 电荷量 内部电场强度分别为多大 4 保持k始终闭合 使平行板电容器板间距离由d变成2d 平行板电容器的电容 电势差 电荷量 内部电场强度分别为多大 5 保持k闭合后断开 使平行板电容器板间距离由d变成2d 平行板电容器的电容 电势差 电荷量 内部电场强度分别为多大 答案 见解析 变式1 1两块大小 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5所示 接通开关k 电源即给电容器充电 图5 a 保持k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b 保持k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k 减小两极板间的距离 则两极板间的电势差减小d 断开k 在两极板间插入一块介质 则两极板间的电势差增大 答案 bc 题型二带电粒子在电场中的直线运动问题 例2 如图6 极板电容器水平放置 两极间距为1 6cm 1 当两极间电势差为300v时 一带负电的小球在距下板0 8cm处静止 如果两极间电势差减小到60v时 带电小球运动到极板上需多长时间 图6 2 当两极间电势差为60v时 一质子也从距下板0 8cm处由静止释放 则质子运动到极板上需多长时间 质子的质量为mp 1 67 10 27kg 答案 1 4 5 10 2s 2 2 1 10 7s 题后反思处理问题的要点是要注意区分不同的物理过程 弄清在不同物理过程中物体的受力情况及运动性质 并选用相应的物理规律 主要规律有 1 牛顿定律结合直线运动公式 2 动能定理 变式2 1板长为l的平行金属板与水平面成 角放置 板间有匀强电场 一个带电荷量为q 质量为m的液滴 以速度v0垂直于电场线方向射入两板间 如图7所示 射入后液滴沿直线运动 两极板间的电场强度e 液滴离开电场时的速度为 图7 解析 液滴在电场中沿直线运动时 受到重力mg和电场力qe两个力的作用 而且两个力的合力必须与速度共线 电场力的方向垂直金属板斜向上 如图8所示 图8 题型三带电粒子在电场中的偏转问题 例3 水平放置的两块平行金属板长l 5 0cm 两板间距d 1 0cm 两板间电压为90v 且上板为正 一个电子沿水平方向以速度v0 2 0 107m s 从两板中间射入 如图9所示 图9 求 1 电子偏离金属板时的侧位移是多少 2 电子飞出电场时的速度是多少 3 电子离开电场后 打在屏上的p点 若s 10cm 求op的高度 答案 见解析 题后反思带电粒子在匀强电场中的运动是类平抛运动 应用运动的合成与分解的知识分别处理两个分运动即可 变式3 1如图10所示 在真空中有两块很大的平行金属板a和b a板接地 b板的电势为 两板间的距离为d 在a板的内侧涂有荧光物质 在b板的中央p处有一离子源 它不断地向各个方向发射质量为m 初速度为v 电荷量为q的正离子 这些离子打在a板的内侧时发出荧光 求a板上发出荧光的范围大小 图10 答案 2 md2v2 q 1 2009 福建高考 如图11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 图11 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小d 若电容器的电容减小 则极板带电量将增大解析 本题考查平行板电容器的动态变化 匀强电场的电势差与场强关系 物体的平衡条件等物理规律及电容 电势和电势能等物理概念 意在考查考生对基本规律和基本概念的理解 以及综合分析 推理 判断的能力 答案 b 2 一平行板电容器的两个极板水平放置 两极板间有一带电量不变的小油滴 油滴在极板间运动时所受空气阻力的大小与其速率成正比 若两极板间电压为零 经一段时间后 油滴以速率v匀速下降 若两极板间的电压为u 经一段时间后 油滴以速率v匀速上升 若两极板间电压为 u 油滴做匀速运动时速度的大小 方向将是 a 2v 向下b 2v 向上c 3v 向下d 3v 向上 答案 c 3 如图12所示 初速为零的电子经电压u1加速后 垂直进入偏转电场偏转 离开偏转电场时侧向位移是h 偏转板间距离为d 偏转电压为u2 板长为l 为了提高偏转灵敏度 每单位偏转电压引起的侧向位移 可采用 图12 a 增大两板间电势差u2b 尽可能使板长l短一些c 尽可能使板距d小一些d 使加速电压u1升高一些解析 应先推导出示波管的灵敏度 h u2 与有关物理量 d l u1等 的关系式 然后再作出抉择 对于电子的加速过程 有 eu1 mv02 2 答案 c 4 两个半径均为r的圆形平板电极 平行正对放置 相距为d 极板间的电势差为u 板间电场可以认为是均匀的 一个 粒子从正极板边缘以某一初速度垂直于电场方向射入两极板之间 到达负极板时恰好落在极板中心 已知质子电荷为e 质子和中子的质量均视为m 忽