电容器及带电粒子在电场中的运动.doc

电容器及带电粒子在电场中的运动（一）电容1.电容器：两个彼此绝缘而又互相靠近的导体就组成一个电容器.工作状态充电和放电.电容器的带电量2.电容：定义式为C.其中C与Q、U无关，仅由电容器本身决定.单位：1 F=1 C/V=10-6 F=1012 rF3.平行板电容器： C=. (1)保持两板与电源相连， U不变. (2)充电后断开电源， Q不变.（二）带电粒子在电场中的运动1.带电粒子的直线运动qU=mv2-mv022.带电粒子的偏转把运动分解为垂直于电场方向上的一个分运动匀速直线运动：vxv0，xv0t；另一个是平行于场强方向的分运动匀加速运动，vyat，a.粒子的偏转角为tan.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、离子等除有说明或明确的暗示以外，一般都不考虑重力(但并不忽略质量).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.3.示波管典例剖析例1图是一个由电池、电阻R、电键K与平行板电容器组成的串联电路，电键闭合.在增大电容器两极板间距离的过程中A.电阻R中没有电流B.电容器的电容变大C.电阻R中有从a流向b的电流D.电阻R中有从b流向a的电流【思考】 (1)若电容器充电后将K再断开，在增大电容器两极板间距离的过程中，平行板电容器电容、电量、电压及两板间的电场强度如何变化？(2)在K闭合的状态下，电容器两板间插入电介质，则电容C、带电量Q、板间电压U、板间电场强度E等量将如何变?(3)在K闭合的状态下，若插入两板间的是一块较薄的金属板(dd)，则板间的电场强度E如何变?【设计意图】通过本例说明平行板电容器在与电源连接和断开两种情况下，电容C、电量Q、电压U及场强E随d（S、）的变化而变化的规律及分析方法.例2图是一个说明示波管工作原理的示意图，电子经电压U1加速后以速度v0垂直进入偏转电场，离开电场时的偏转量是h.两平行板间的距离为d，电势差U2，板长L.为了提高示波管的灵敏度（每单位电压引起的偏转量），可采用的方法是A.增大两板间电势差U2B.尽可能使板长L短些 C.尽可能使板间距离d小一些D.使加速电压U1升高一些【思考】 （1）在本装置中，若将电子换成其他的负离子，其轨迹是否也发生变化？（2）电子从偏转电场飞出时，其速度的反向延长线在初速度v0方向上有一交点O，此点O位于何处？【设计意图】 通过本例说明带电粒子在电场中偏转问题的分析方法.例3如图，A、B为平行金属板，两板相距为d，分别与电源两极相连，两板的中央各有一小孔M和N.今有一带电质点，自A板上方相距d的P点由静止自由下落（P、M、N在同一直线上），空气阻力忽略不计，到达N孔时速度恰好为零，然后沿原路返回，若保持两极间的电压不变，则把A板向上平移一小段距离，质点自P点自由下落后仍能返回把A板向下平移一小段距离，质点自P点自由下落后将穿过N孔继续下落把B板向上平移一小段距离，质点自P点自由下落后仍能返回把B板向下平移一小段距离，质点自P点自由下落后将穿过N孔继续下落以上判断正确的是A. B.C.D.【设计意图】 通过本例说明综合运用动能定理等规律分析带电粒子在电场、重力场等复合场中所做的较复杂的直线运动的方法，以及判断由一个因素变化引起其他因素变化的方法.例4两平行金属板A、B水平放置，一个质量为m=510-6 kg的带电微粒，以v0=2 m/s的水平速度从两板正中位置射入电场，如图938所示，A、B两板间距离为d=4 cm，板长L=10 cm.（1）当A、B间的电压为UAB=1000V时，微粒恰好不偏转，沿图中直线射出电场，求该微粒的电量和电性.(2)令B板接地，欲使该微粒射出偏转电场，求A板所加电势的范围. (1) q=210-9 C微粒带负电.（2）-600 VA2600 V【设计意图】 通过本例说明综合应用牛顿运动定律、运动合成与分解的规律分析带电粒子在电场力等多个力作用下做匀变速曲线运动问题的分析方法，本例还说明了利用临界情况求极值的分析方法.基本题型：（一）平行板电容器的基本性质BA1. 如下图所示，四个图像描述了对给定的电容器充电时，电容器电量Q、电压U和电容C三者的关系，正确的图像有( )2如图6所示，平行金属板A、B组成的电容器，充电后与静电计相连要使静电计指针张角变大，下列措施中可行的是 A将A板向上移动 B将A板向右移动 C. 在A、B之间充满电介质 D使A板放走部分电荷3如图所示，当平行板电容器充电后，静电计的指针偏转一定角度。若不改变A、B两极板的带电荷量而减小两极板间的距离，同时在两极板间插入电介质，则静电计指针的偏转角度将 （选填“减小”、“增大”或“不变”）。 减小4.如图所示，水平放置的平行板电容器，电容为C，极板间的距离为d，板长为L，与电池组相连，下极板接地.当电键S闭合时，电容器中央P点有一个质量为m、电量为q的油滴恰好处于静止状态.以下说法正确的是：（ ）A此油滴带负电B电键闭合时，如果将上极板向下移动少许，电容值增大，油滴也向下移动C电键断开后，如果将上极板向上移动少许，P点的电势不变D电键断开后，如果将上极板向上移动少许，油滴仍能静止，且其电势能不变（二）电容器的加速和偏转1. 如图所示，带电量为q，质量为m的带电粒子，在电压为U的电场中，初速度为零，则射出电场时的速度大小为_。2如图所示，两个平行的极板长度为L，相距d，板间电压为U，质量为m，电量为q的正离子沿平行于板面的方向射入电场中，射入时速度，求离子射出电场时沿垂直于板面方向的偏移距离y和偏转角度。3.如图所示，有三个质量相等分别带正电、负电和不带电的小球，从平行板电场中的左侧以相同的初速垂直于电场方向进入电场，它们分别落到A、B、C三点，则可以断定 A落到a点的小球带正电，落到C点的小球带负电B三小球在电场中运动时间相等C三小球到达负极板的动能关系是D三小球在电场中运动的加速度是aAaBaC4.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的两块平行板间的电场中,入射方向跟极板平行,整个装置处于真空中,重力可忽略.在满足电子能射出平行板的条件下,下述四种情况中,一定能使电子的偏角变大的是 A.U1变大，U2变大 B.U1变小，U2变大 C.U1变大，U2变小 D.U1变小，U2变小5.如图所示，两平行金属板间距PQ的间距为10，两板间电压U1=2500V，一个正粒子（质量为0.3210-30，电量为1.6010-19C）静止在图中a点(a离板很近)。在电场力作用下，沿图中虚线进入金属板MN的电场中（U2=200V，MN相距2）。且刚好从上板边缘处射出。若MN板长均为6，不计粒子的重力。求：此粒子在MN电场中的运动时间；偏转的距离y；射出电场时的偏转角1.2109s y=0.36：=arctan0.126.如图所示为一真空示波管，电子从灯丝K发出（初速度不计），经灯丝与A板间的加速电压U1加速，从A板中心孔沿中心线KO射出，然后进入两块平行金属板M、N形成的偏转电场中（偏转电场可视为匀强电场），电子进入M、N间电场时的速度与电场方向垂直，电子经过电场后打在荧光屏上的P点。已知加速电压为U1，M、N两板间的电压为U2，两板间的距离为d，板长为L1，板右端到荧光屏的距离为L2，电子的质量为m，电荷量为e。求：（1）电子从偏转电场射出时的侧移量（2）；P点到O点的距离。y1= 7.如图，相距为d的两平行金属板AB上加电压U，A板电势高，在A板上放一小粒放射性物质，它不断向右侧空间各个方向放出质量为m、电量为q的粒子，粒子最大速度为v.B板上涂荧光粉，粒子轰击B板而发光，设粒子不被B板反射，则B板的发光面积为_.【答案】 8.一对平行金属板A、B间电压