高三物理电容器 电场中的带电粒子的运动 教学案新人教版.doc

2009高三物理一轮复习教案电容器 带电粒子在匀强电场中的运动人教版 选修3-1【考纲要求】内容要求说明37、带电粒子在匀强电场中的运动只限于带电粒子进入电场时速度平行或垂直于场强的情况38、电容器 电容电容器的计算不作要求【交流展示】1.平行板电容器的电容定义式、决定式分别是怎样的？其内部场强是怎样的？2.关于电容器的动态分析1平行板电容在充电后，继续保持电容器的两极板与电池的两极相连，电容器的d、变化将引起电容器的C、Q、U、E怎样的变化这类问题由于电容器始终连接在电池上，因此两极板的电压不变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怎样的变化 这类问题由于电容器充电后切断与电池的连接，使电容器的电量不变3.带电粒子在电场中的直线运动带电粒子在电场中的加速匀强电场中 W=qEd=qU=mv22mv12在非匀强电场中 W=qU=mv22mv124.带电粒子在匀强电场中的偏转带电粒子以初速v0垂直于匀强电场方向进入匀强电场区域，则做类平抛运动：1.沿初速度方向做匀速直线运动x=v0t vx=v02.沿电场方向做初速度为零的匀加速直线运动当射出电场时t=L/v0 a=F/m=qu/md vy=at=quL/mdv0 y=at2=其中u为偏转电场两板间电势差d为两板间距离，L为极板长度3偏转角的正切值tga=vy/vx=tga=vy/vx=at/v0=at2/v0t=2y/x该式说明带电粒子好像从入射线的“中央”沿直线射出似的【精讲点拨】题型一 平行板电容器的动态分析图6-3-1【例1】两块大小、形状完全相同的金属平板平行放置，构成平行板电容器，与它相连接的电路如图6-3-1所示，接通开关K，电源给电容器充电（BC ）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，则极板的电量增大C.断开K后，减小两极板间的距离，则两极板间的电势差减小D.断开K后，在两极板间插入一块介质则两极板间的电势差增大题型二 带电粒子在电场中直线运动【例2】如图6-3-2所示，A、B是一对平行的金属板在两板间加上一周期为T的交变电压uA板的电势UA=0，B板的电势UB随时间的变化规律为：在0到T/2的时间内，UB=U0（正的常数）；在T/2到T的时间内，UB=U0；在T到3T/2的时间内，UB=U0；在3T到2T的时间内UB=U0现有一电子从A板上的小孔进入两板间的电场区内设电子的初速度和重力的影响均可忽略，则（AB）图6-3-2A.若电子是在t=0时刻进入的，它将一直向B板运动B.若电子是在t=T/8时刻进入的，它可能时而向B板运动，时而向A板运动，最后打在B板上C.若电子是在t=3T/8时刻进入的，它可能时而向B板运动，时而向A板运动，最后打在B板上D.若电子是在t=T/2时刻进入的，它可能时而向B板、时而向A板运动题型三 带电粒子在匀强电场中的类平抛运动分析【例3】一束电子流在经U=5000V的加速电压加速后，在距 两极板等距处垂直进入平行板间的匀强电场，如图633所示， 若两板间d=1.0cm ，板长l=5.0cm，那么，要使电子能从平行板 间的边缘飞出，两个极板上最多能加多大电压？ 解析在加速电压一定时，偏转电压越大，电子在极板间 的偏距就越大。当偏转电压大到电子刚好擦着极板的边缘飞出，此 图633 时的偏转电压即为题目要求的最大电压。加速过程，由动能定理得： 进入偏转电场，电子在平行于板面的方向上做匀速运动 在垂直于板面的方向做匀加速直线运动，加速度 偏距 能飞出的条件为 解式得：【矫正反馈】1.如图6-3-4,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的两块平行极板间的电场中,入射方向跟极板平行.整个装置处在真空中,重力可忽略.在满足电子能射出平行板区的条件下,下述四种情况中,一定能使电子的偏转角变大的是( B )图6-3-4AU1变大、U2变大 BU1变小、U2变大CU1变大、U2变小 DU1变小、U2变小2.如图6-3-5所示，三个平行金属板a、b、c，ab相距d1，bc相距d2，d1 = d2三个金属板上分别有三个小孔A、B、C三个金属板接到电动势为1和2的两个电源上，1 2，在A孔右侧放一个带负电质点，由静止释放后，质点将向右运动，穿过B孔，到达P后再返回A孔，则有(BD )A将b板平行向右移动一小段距离，再释放带电质点，质点仍将运动到P点返回B将b板平行向右移动一小段距离，再释放带电质点，质点将向右运动，并越过P点返回C若将b板平行向右移动足够远，再释放带电质点，质点能够穿过C孔D若将带电质点放在C孔左侧，由静止释放，它一定能穿过A孔图6-3-53.质子（）和a粒子（）由静止经相同加速电压加速后，垂直射入同一匀强电场，射出电场时，它们的横向侧移量之比和在偏转电场中运动时间之比分别是(B)A2:1，:1B1:1，1:C1:2，1:4， D1:2，2:14.如图6-3-6所示，在E = 103V/m的水平向左匀强电场中，有一光滑半圆形绝缘轨道竖直放置，轨道与一水平绝缘轨道MN连接，半圆轨道所在竖直平面与电场线平行，其半径R = 40cm，一带正电荷q = 104C的小滑块质量为m = 40g，与水平轨道间的动摩因数m = 0.2，取g = 10m/s2，求： （1）要小滑块能运动到圆轨道的最高点L，滑块应在水平轨道上离N点多远处释放？（2）这样释放的滑块通过P点时