电容器与电容带电粒子在电场中的运动.ppt

第三节电容器与电容带电粒子在电场中的运动 一 电容器及电容1 电容器 1 组成 两个彼此 又 的导体组成电容器 电容器可以容纳 2 带电荷量 一个极板所带电荷量的 两极板所带电荷量 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异号电荷的过程 充电后两极板间存在 电容器储存了 放电 用导线将充电后的电容器的两极板接通 两极板上电荷 的过程 放电后的两极板间不再有 同时电场能转化为其他形式的能 绝缘 相距很近 电荷 绝对值 相等 电场 电能 中和 电场 介电常数 电荷量 电势差 容纳 法拉 F 106 1012 正对面积 两板间距离 1 关于电容器及其电容 下列说法中正确的是 A 平行板电容器一板带电 Q 另一板带电 Q 则此电容器不带电B 由公式C 可知 电容器的电容随带电荷量Q的增加而增大C 对一个电容器来说 电容器的带电荷量与两板间的电势差成正比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 解析 该题考查电容器及其电容的概念 电容器两极板带等量的异种电荷 电容器的电荷量是指某一板所带电荷量的绝对值 故A错 由C 知 电容是一个用比值定义的物理量 电容与电容器是否带电及带电多少无关 因此B D错 正确选项为C 答案 C 二 带电粒子在电场中的加速和偏转1 带电粒子在电场中的加速 1 运动状态的分析 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 加 减 速直线运动 带电粒子动能的增量 qU 2 如下图所示 在A板附近有一电子由静止开始向B板运动 则关于电子到达B板时的速率 下列解释正确的是 A 两板间距越大 加速的时间就越长 则获得的速率越大B 两板间距越小 加速度就越大 则获得的速率越大C 与两板间的距离无关 仅与加速电压U有关D 以上解释都不正确 答案 C 垂直 匀变速曲线 匀速直线 匀加速直线 3 如下图所示 质子 H 和 粒子 He 以相同的初动能垂直射入偏转电场 粒子不计重力 则这两个粒子射出电场时的侧位移y之比为 A 1 1B 1 2C 2 1D 1 4 答案 B 电子枪 荧光屏 偏转电极 中心 信号电压 扫描 2 电容器两类动态变化分析比较 1 第一类动态变化 2 第二类动态变化 2010 安徽理综 如下图所示 M N是平行板电容器的两个极板 R0为定值电阻 R1 R2为可调电阻 用绝缘细线将质量为m 带正电的小球悬于电容器内部 闭合电键S 小球静止时受到悬线的拉力为F 调节R1 R2 关于F的大小判断正确的是 A 保持R1不变 缓慢增大R2时 F将变大B 保持R1不变 缓慢增大R2时 F将变小C 保持R2不变 缓慢增大R1时 F将变大D 保持R2不变 缓慢增大R1时 F将变小 解题切点 搞清电路连接方式 电容器中什么量不发生变化 小球所受电场力如何变化 解析 当电路接通后 对小球受力分析 小球受重力 电场力和悬线的拉力F三个力的作用 其中重力为恒力 当电路稳定后 R1中没有电流 两端等电势 因此电容器两极板电压等于R0两端电压 当R2不变 R1变化时 电容器两极板电压不变 板间电场强度不变 小球所受电场力不变 F不变 C D两项错 若保持R1不变 缓慢增大R2 R0两端电压减小 电容器两端电压减小 内部电场减弱 小球受电场力减小 F变小 故B项正确 答案 B 发散思维 在分析平行板电容器的电容与其他参量的动态变化时 有两个技巧 1 确定不变量 2 选择合适公式 1 2010 北京理综 用控制变量法 可以研究影响平行板电容器电容的因素 如下图 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D 保持d不变 减小S 则 不变 解析 静电计指针偏角体现电容器两板间电压大小 在做选项所示的操作中 电容器电荷量Q保持不变 保持S不变 增大d 则C减小 U增大 偏角 增大 选项A正确B错误 保持d不变 减小S 则C减小 偏角 也增大 故选项C D均错 答案 A 1 带电粒子在电场中的运动是否考虑重力 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 除有说明或有明确的暗示以外 一般都不能忽略重力 2 粒子的偏转角问题 1 已知电荷情况及初速度如右图所示 设带电粒子质量为m 带电荷量为q 以速度v0垂直于电场线方向射入匀强偏转电场 偏转电压为U1 若粒子飞出电场时偏转角为 则 结论 粒子的偏转角与粒子的q m无关 仅取决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 它们在电场中的偏转角度总是相同的 结论 粒子从偏转电场中射出时 就像是从极板间的l 2处沿直线射出 2 若不同的带电粒子是从静止经同一加速电压U0加速后进入偏转电场时 则由 和 得 结论 粒子的偏转距离与粒子的q m无关 仅取决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 它们在电场中的偏转距离总是相同的 2011 洛阳模拟 如下图所示 两平行金属板A B长L 8cm 两板间距离d 8cm A板比B板电势高300V 一带正电的粒子电荷量q 10 10C 质量m 10 20kg 沿电场中心线RO垂直电场线飞入电场 初速度v0 2 106m s 粒子飞出平行板电场后经过界面MN PS间的无电场区域后 进入固定在O点的点电荷Q形成的电场区域 设界面PS右边点电荷的电场分布不受界面的影响 已知两界面MN PS相距为12cm D是中心线RO与界面PS的交点 O点在中心线上 距离界面PS为9cm 粒子穿过界面PS最后垂直打在放置于中心线上的荧光屏bc上 静电力常量k 9 0 109N m2 C2 1 求粒子穿过界面MN时偏离中心线RO的距离多远 到达PS界面时离D点多远 2 在图上粗略画出粒子运动的轨迹 解题切点 本题思路 2 第一段是抛物线 第二段是直线 第三段是曲线 轨迹如下图所示 答案 1 3cm12cm 2 图见解析 发散思维 解答此类问题应从以下两方面入手 1 对复杂过程要善于分阶段分析 联系力学中的物理模型 从受力情况 运动情况 能量转化等角度去研究 2 经常把电场与牛顿定律 动能定理 功能关系 运动学知识 电路知识等综合起来 把力学中处理问题的方法迁移到电场中去 2 2010 江苏单科 制备纳米薄膜装置的工作电极可简化为真空中间距为d的两平行极板 如下图甲所示 加在极板A B间的电压UAB作周期性变化 其正向电压为U0 反向电压为 kU0 k 1 电压变化的周期为2 如下图乙所示 在t 0时 极板B附近的一个电子 质量为m 电荷量为e 受电场作用由静止开始运动 若整个运动过程中 电子未碰到极板A 且不考虑重力作用 1 若k 电子在0 2 时间内不能到达极板A 求d应满足的条件 2 若电子在0 200 时间内未碰到极板B 求此运动过程中电子速度v随时间t变化的关系 3 若电子在第N个周期内的位移为零 求k的值 解析 1 电子在0 时间内做匀加速运动 1 关于电容器的电容C 电压U和所带电荷量Q之间的关系 以下说法正确的是 A C由U确定B C由Q确定C C一定时 Q与U成正比D C一定时 Q与U成反比 答案 C 解析 电容C由电容本身的构造所决定 由C 知 C正确 2 如右图所示是一个由电池 电阻R与平行板电容器组成的串联电路 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 电容器的电容变小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 答案 BC 3 如图所示 从F处释放一个无初速度的电子向B板方向运动 指出下列对电子运动的描述中错误的是 设电源电动势为U 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 4 真空中的某装置如右图所示 其中平行金属板A B之间有加速电场 C D之间有偏转电场 M为荧光屏 今有质子 氘核和 粒子均由A板从静止开始被加速电场加速后垂直于电场方向进入偏转电场 最后打在荧光屏上 已知质子 氘核和 粒子的质量之比为1 2 4 电荷量之比为1 1 2 则下列判断中正确的是 A 三种粒子从B板运动到荧光屏经历的