2010高考物理一轮复习 3. 电容器、带电粒子在电场中的运动精品资料

用心 爱心 专心1 23 23 电容器 带电粒子在电场中的运动电容器 带电粒子在电场中的运动 1 1 高考解读 高考解读 真题品析真题品析 知识知识 带电粒子在匀强电场中的偏转 例例 1 1 09 年安徽卷 23 16 分 如图所示 匀强电场方向沿x轴 的正方向 场强为E 在 0 A d点有一个静止的中性微粒 由于内 部作用 某一时刻突然分裂成两个质量均为m的带电微粒 其中电 荷量为q的微粒 1 沿y轴负方向运动 经过一段时间到达 0 d 点 不计重力和分裂后两微粒间的作用 试求 1 分裂时两个微粒各自的速度 2 当微粒 1 到达 0 d 点时 电场力对微粒 1 做功的瞬间功率 3 当微粒 1 到达 0 d 点时 两微粒间的距离 解析解析 1 微粒 1 在 y 方向不受力 做匀速直线运动 在x方向由于受恒定的电场力 做匀加速直 线运动 所以微粒 1 做的是类平抛运动 设微粒 1 分裂时的速度为v1 微粒 2 的速度为v2则有 在y方向上有 tvd 1 在 x 方向上 m qE a 2 2 1 atd 由 得 m qEd v 2 1 根号外的负号表示沿y轴的负方向 中性微粒分裂成两微粒时 遵守动量守恒定律 有 0 21 mvmv m qEd vv 2 12 方向沿 y 正方向 2 设微粒 1 到达 0 d 点时的速度为v 则电场力做功的瞬时功率为 BxB qEvqEvP cos 0 d d 0 x E y vx vy 用心 爱心 专心2 其中由运动学公式 m qEd advBx 2 2 所以 m Eqd qEP 2 3 两微粒的运动具有对称性 如图所示 当微粒 1 到达 0 d 点时发生的位移 dS2 1 则当微粒 1 到达 0 d 点时 两微粒间的距离为dS2BC22 1 点评点评 对于带电粒子以垂直匀强电场的方向进入电场后 受到的电场力恒定且与初速度方向垂直 做 匀变速曲线运动 类平抛运动 处理方法往往是利用运动的合成与分解的特性 分合运动的独立性 分 合运动的等时性 分运动与合运动的等效性 沿初速度方向为匀速直线运动 沿电场力方向为初速度为零 的匀加速运动 热点关注热点关注 知识 知识 平行板电容器问题 例例 2 2 如图 8 所示 D 是一只二极管 它的作用是只允许电流从 a 流向 b 不允许电流从 b 流向 a 平行板电容器 AB 内部原有电荷 P 处于静止 状态 当两极板 A 和 B 的间距稍增大一些的瞬间 两极板仍平行 P 的运 动情况将是 A 仍静止不动 B 向下运动 C 向上运动 D 无法判断 解析 解析 此题利用二极管的单向导电性来判断电容器是 Q 还是 U 不变 若假设 U 不变 马上判断出 d U E 由 E 变小 电场力变小 电荷向下运动 但是 d 变大又导致 C 变小结合 U 不变得出 Q 变小即电容器 A 板正电 荷应该放出这是不可能的事 所以只能得出一个结论假设错误即 Q 不变可以根据 得出不变 与 d 无关 答案选 A d d S Q Cd Q d U E 4 点评点评 此类题目新颖易错 不少同学以为电容器接在稳压电源两端即电压不变 其实不然 还需要判断二 极管的通断 充放电是否能正常进行 2 2 知识网络 知识网络 用心 爱心 专心3 考点考点 1 1 电容器 电容器 1 构成 两个互相靠近又彼此绝缘的导体构成电容器 2 充放电 1 充电 使电容器两极板带上等量异种电荷的过程 充电的过程是将电场能储存在电容器中 2 放电 使充电后的电容器失去电荷的过程 放电的过程中储存在电容器中的电场能转化为其他形式 的能量 3 电容器带的电荷量 是指每个极板上所带电荷量的绝对值 4 电容器的电压 1 额定电压 是指电容器的对大正常工作即电容器铭牌上的标定数值 2 击穿电压 是指把电容器的电介质击穿导电使电容器损坏的极限电压 考点考点 2 2 电容电容 1 定义 电容器所带的电荷量 Q 与两极板间的电压 U 的比值 2 定义式 是计算式非决定式 U Q U Q C 3 电容的单位 法拉 符号 F PFFF 126 10101 4 物理意义 电容是描述电容器容纳电荷本领大小的物理量 在数值上等于电容器两板间的电势差增加 1V 所需的电荷量 5 制约因素 电容器的电容与 Q U 的大小无关 是由电容器本身的结构决定的 对一个确定的电容器 它的电容是一定的 与电容器是否带电及带电多少无关 考点考点 3 3 平行板电容器平行板电容器 1 平行板电容器的电容的决定式 即平行板电容器的电容与介质的介电常数成正比 ddk C SS 4 1 与两板正对的面积成正比 与两板间距成反比 2 平行板电容器两板间的电场 可认为是匀强电场 E U d 考点考点 4 4 带电粒子在电场中的运动带电粒子在电场中的运动 1 带电粒子的加速 对于加速问题 一般从能量角度 应用动能定理求解 若为匀变速直线运动 可用牛 顿运动定律与运动学公式求解 2 2 带电粒子在匀强电场中的偏转 对于带电粒子以垂直匀强电场的方向进入电场后 受到的电场力恒定 且与初速度方向垂直 做匀变速曲线运动 类平抛运动 处理方法往往是利用运动的合成与分解的特性 分合运动的独立性 分合运动的等时性 分运动与合运 动的等效性 沿初速度方向为匀速直线运动 沿电场力方向为初速度为零的匀加速运动 用心 爱心 专心4 基本关系 x 方向 匀速直线运动 tvLvvx 00 Y 方向 初速度为零的匀加速直线运动 1 离开电场时侧向偏转量 y 2 0 2 2 2 1 2 1 mdv qUL aty 2 离开电场时的偏转角 2 00 tan mdv qUL v vy 推论 1 粒子从偏转电场中射出时 其速度反向延长线与初速度方向交一点 此点平分沿初速度方向的位移 推论 2 位移和速度不在同一直线上 且 tan 2tan 3 3 复习方案 复习方案 基础过关 基础过关 重难点 加速和偏转结合重难点 加速和偏转结合 例例 3 3 原创 如图所示 在真空中竖直放置一对金 属板 加速电压为 U 水平放置一对金属板 板间 距离为 d 偏转电压为 U 一电荷量为 q 质量为 m 的带电粒子从极板由静止出发 试分析带电粒子的 运动情况 不计粒子的重力 md qU m F aatyatvy 2 2 1 用心 爱心 专心5 解析 解析 电荷经加速电场 U0 加速后进入偏转电场 U 通过加速电场的末速度即为进入偏转电场的初速 度 v0 请推导 v0 y tan 的表达式 0 2 00 2 2 0 2 0 2 tan 4 2 2 U U d L mdv qUL U U d L v L md qU y m qU v 发现 y tan 与粒子的 m q 无关 点评 点评 带同种电荷的不同的粒子从静止开始经过同一加速电场和同一偏转电场后 运动轨迹相同