电容器与电容1.doc

物理高中组 专题 第二讲 张培 课时1 8电容器与电容讲解1 电容1.电容器定义：_就组成一个电容器.作用：电容器有容纳电荷的本领。(电容器有二个极。电容器带的电量：一个极板的电量)平行板电容器:_组成的电容器.2.电容：表示_本领。公式：_.平行板电容器公式_.（C= Q/U）为电容器任一板上所带电量的绝对值，为电容器两板间的电势差) 单位：_ 注意：(C=Q/U是电容的定义式，电容C等于Q与U的比值，不能理解为电容C与Q成正比，与U成反比。一个电容器电容的大小是由电容器本身的因素决定的，与电容器是否带电及带电多少无关。)3.两类典型问题的讨论(1)平行板电容器充电后，继续保持电容器两极板与电池两极相连接，电容器的d、S、变化，将引起电容器的C、Q、U、E怎样变化?这类问题由于电容器始终连接在电池上，因此两板间的电压保持不变，可根据下列几式讨论C、Q、E的变化情况.，,(2)平行板电容器充电后，切断与电池的连接，电容器的d、S、变化，将引起电容器的C、Q、U、E怎样变化?这类问题由于电容器充电后，切断与电池的连接，使电容器的带电量保持不变，可根据下列几式讨论C、U、E的变化情况.， 课堂同步1.根据电容器的电容的定义式C=Q/U，可知 （ ） A.电容器带电的电量Q越多，它的电容C就越大，C与Q成正比B.电容器不带电时，其电容为零C.电容器两极之间的电压U越高，它的电容C就越小，C与U成反比D.电容器的电容大小与电容器的带电情况无关2. 下列关于平行板电容器的电容，说法正确的是 （ ）A.跟两极板的正对面积S有关,S越大,C越大B.跟两极板的间距d有关,d越大，C越大C.跟两极板上所加电压U有关,U越大,C越大D.跟两极板上所带电量Q有关,Q越大,C越大 3平行板电容器保持与直流电源两极连接，充电结束后，电容器的电压为U，电量为Q，电容为C，极板间的场强为E.现将两极板间距离减小，则引起的变化是 （ ）A.Q变大 B.C变大 C.E变小 D.U变小4.平行板电容器充电后断开电源，然后将两极板间的距离逐渐增大，则在此过程中 A.电容逐渐增大B.极板间场强逐渐增大C.极板间电压保持不变D.极板上电量保持不变图1-535.如图1-53所示，要使静电计的指针偏角变小，可采用的方法是( ）.使两极板靠近 .减小正对面积.插入电介质 .用手碰一下负极板课后巩固1.平行板电容器两板间电压恒定，带电的油滴在两板间静止，如图1-54所示，若将板间距离增大一些，则油滴的运动将( )A.向上运动 B.向下运动 C.向左运动 D.向右运动图1-56图1-54图1-552.如图1-55所示，把一个平行板电容器与一个静电计相连接后，给电容器带上一定电量，静电计指针的偏转指示出电容器两板间的电势差，现保持极板M不动，而要使静电计指针的偏角增大，可采取的办法是（ ）A.N板向右移一些 B.N板向左移一些C.N板向上移一些 D. 在MN之间插入一片有机玻璃板3.平行板电容器的电容为C，带电量为Q，板间距离为d，今在两板的中点处放一电荷q，则它所受电场力的大小为 （ ）A. B. C. D. 提速训练1.一平行板电容器的两个极板分别与一电源的正负极相连，在保持开关闭合的情况下，将电容器两极板间的距离增大，则电容器的电容C、电容器所带电量Q和极板间的电场强度E的变化情况是 （ ）A.C、Q、E都逐渐增大 B. C、Q、E都逐渐减小C.C、Q逐渐减小，E不变 D. C、E逐渐减小，Q不变3.在上题中，待电容器充电后将开关断开，再将电容器两极板间距离逐渐增大，则电容器的电容C、极板间的电压U和极板间的电场强度E的变化情况是 （ ）A.C变小，U变大，E不变 B. C变小，U、E均变大C.C变大，U变小，E不变 D. C变小，U不变，E变小高考链接2010北京高考题用控制变量法，可以研究影响平行板电容器的因素（如图）。设两极板正对面积为，极板间的距离为，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，增大S，则变小D. 保持d不变，增大S，则不变答案课堂同步1.D 2.A 3.BD 4.AB 5.D 6.AC 7.AB 8.3.010-7F 1.810-6C 9.2.010-8C 50V课后巩固1.B 2.BC 3.C 4.BC 5. 2.010-6F 6.100V/m -5V 50V/m -7.5V 7.A B B A 无提速训练1.B 2. A 3.5.010-6C高考链接2010北京高考题 A讲解2 粒子运动（一）带电粒子的加速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直线上，做加速（或减速）直线运动。2.用功能观点分析粒子动能的变化量等于电场力做的功。（1）若粒子的初速度为零，则qU=mv2/2,V=（2）若粒子的初速度不为零，则qU=mv2/2- mv02/2, V=3.用牛顿运动定律和运动学公式分析：带电粒子平行电场线方向进入匀强电场，则带电粒子做匀变速直线运动，可由电场力求得加速度进而求出末速度、位移或时间。说明：（1）不管是匀强电场还是非匀强电场加速带电粒子W=qU都适应，而W=qEd，只适应于匀强电场.图8-1（2）对于直线加速，实质上是电势能转化为动能，解决的思路是列动能定理的方程（能量观点）来求解。例1：如图8-1所示，带电粒子在电场中的加速：在真空中有一对平行金属板，两板间加以电压U，两板间有一个带正电荷q的带电粒子，它在电场力的作用下，由静止开始从正极板向负极板运动，到达负极板时的速度有多大？（不考虑带电粒子的重力）【审题】本题是带电粒子在匀强电场中的加速问题，物理过程是电场力做正功，电势能减少，动能增加，利用动能定理便可解决。【解析】带电粒子在运动过程中，电场力所做的功W=qU。设带电粒子到达负极板时的动能EK=mv2，由动能定理qU=mv2 得：v=【总结】上式是从匀强电场中推出来的，若两极板是其他形状，中间的电场不是匀强电场，上式同样适用。（二）带电粒子的偏转（限于匀强电场）1.运动状态分析：带电粒子以速度V0垂直电场线方向飞入匀强电场时，受到恒定的与初速度方向成900角的电场力作用而做匀变速曲线运动。2.偏转问题的分析处理方法：类似平抛运动的分析处理，应用运动的合成和分解知识分析处理。（1）垂直电场方向的分运动为匀速直线运动：t=L/V0；vx=v0 ；x=v0t（2）平行于电场方向是初速为零的匀加速运动：vy=at ,y=at2 经时间t的偏转位移：y=（）2；粒子在t时刻的速度：Vt=；时间相等是两个分运动联系桥梁； 偏转角：tg=图8-4例2：如图8-4所示，一束带电粒子（不计重力），垂直电场线方向进入偏转电场，试讨论在以下情况下，粒子应具备什么条件才能得到相同的偏转距离y和偏转角度（U、d、L保持不变）。（1）进入偏转电场的速度相同；（2）进入偏转电场的动能相同；（3）进入偏转电场的动量相同；（4）先由同一加速电场加速后，再进入偏转电场。【审题】本题是典型的带电粒子在匀强电场中的偏转问题，是一个类平抛运动，关键是正确推出偏转距离y和偏转角度的表达式，根据题目给出的初始条件得出正确选项。【解析】（1）由带电粒子在偏转电场中的运动规律得：偏转距离y=at2=（）2 偏转角 tg=讨论：（1）因为v0相同，当q/m相同，y、tg也相同；（2）因为mv02相同，当q相同，则y、tg相同；（3）因为mv0相同，当m、q相同或q/v0相同，则y、tg也相同；（4）设加速电场的电压为U，由qU=mv02,有:y=，tg=【总结】可见，在（4）的条件下，不论带电粒子的m、q如何，只要经过同一加速电场加速，再垂直进入同一偏转电场，它们飞出电场的偏转距离y和偏转角度都是相同的。（三）先加速后偏转若带电粒子先经加速电场（电压U加）加速，又进入偏转电场（电压U偏），射出偏转电场时的侧移偏转角：tg=带电粒子的侧移量和偏转角都与质量m、带电量q无关。图8-2 (四)示波管原理1构造及功能 如图8-5所示（）电子枪：发射并加速电子（）偏转电极：使电子束竖直偏转（加信号电压）偏转电极：使电子束水平偏转（加扫描电压）（3）荧光屏2原理：作用：被电子枪加速的电子在电场中做匀变速曲线运动，出电场后做匀速直线运动打到荧光屏上，由几何知识，可以导出偏移。若信号电压U=Umaxsin wt，y=maxsin wt=y maxsin wt.y随信号电压同步调变化,但由于视觉暂留及荧光物质的残光特性看到一条竖直亮线.加扫描电压可使这一竖直亮线转化成正弦图形。XX的作用:与上同理,如果只在偏转电极XX上加电压,亮斑就在水平方向发生偏移,加上扫描电压,一周期内,信号电压也变化一周期,荧光屏将出现一完整的正弦图形.图8-6例3：如图8-6所示，是一个示波管工作原理图，电子经加速以后以速度V0垂直进入偏转电场，离开电场时偏转量是h，两平行板间的距离为d，电势差为U，板长为L.每单位电压引起的偏移量（h/U）叫做示波管的灵敏度，为了提高灵敏度，可采用下列哪些办法？ （ ）A. 增大两板间的电势差U B. 尽可能使板长L做得短些C. 尽可能使两板间距离d减小些 D. 使电子入射速度V0大些 【审题】本题物理过程与例题4相同，也是带电粒子的偏转问题，与示波管结合在一起，同时题目当中提到了示波管的灵敏度这样一个新物理量，只要仔细分析不难得出正确结论。【解析】竖直方向上电子做匀加速运动，故有h=at2=,则可知，只有C选项正确.【总结】本题是理论联系实际的题目，同时题目中提出了示波管灵敏度这一新概念，首先需要搞清这一新概念，然后应用牛顿第二定律及运动学公式加以求解。（四）考虑受重力或其它恒力作用时的带电物体的运动问题图8-9若带电微粒除受电场力作用外，还受到重力或其它恒力作用，同样要分解成两个不同方向的简单的直线运动来处理。例4：质量m=0.1g，带电荷量10-7C的带电微粒以v0=10m/s的速度从水平放置的平行金属板A、B的中央飞入板间，如图8-9所示，已知板长L=1.0m，板间距离d=0.06m，当UAB=103伏时，带电粒子恰好沿直线穿过板间，则AB间所加电压在什么范围内带电粒子能从板间飞出？ 【审题】当UAB=103伏时，带电粒子恰好沿直线穿过板间，说明微粒的重力要考虑，要使带电粒子能从板间飞出，AB间所加电压必定是一个范围，从上板边缘飞出对应最高电压，从下板边缘飞出对应最低电压，利用平衡条件、牛顿第二定律及运动学公式便可求出。【解析】带电微粒在板间受电场力和重力的作用，做类平抛运动，当微粒刚好打中下板右边缘时，有：v0，d/2可得=dv02/L2=6.0m/s2对微粒，有（以向下为正）：mg-qU1/d=ma1所以U1=m（g-a1）d/q=60V当微粒刚好打中上板右边缘时，有：v0，2d/2可得2=dv02/L2=6.0m/s2对微粒，有（以向上为正）： Qu2/d -mg=ma2所以U2=m（g+a2）d/q=240V要使带电微粒能穿出极板，则两极板间的电压U应满足：U1UU2，即：U图8-10【总结】若带电微粒除受电场力作用外，还受到重力或其它恒力作用，同样要分解成两个不同方向的简单的直线运动来处理。例5：如图8-10所示，水平放置的A、B两平行板相距h，有一质量为m，带电量为+q的小球在B板之下H处以v0初速度竖直向上进入两板间，欲使小球恰好打到A处，试讨论A、B板间的电势差是多少？【审题】小球在B板下方时，只受重力作用，