高考物理一轮总复习 第六章 静电场 第20讲 电容器 带电粒子在电场中的运动课件.ppt

第六章静电场 第六章 第20讲电容器带电粒子在电场中的运动 栏目导航 1 电容器及电容 1 电容器 组成 由两个彼此 又相互靠近的导体组成 带电荷量 一个极板所带电荷量的 考点电容器带电粒子在电场中的运动 绝缘 绝对值 电容器的充 放电 a 充电 使电容器带电的过程 充电后电容器两极板带上等量的 电容器中储存电场能 b 放电 使充电后的电容器失去电荷的过程 放电过程中 转化为其他形式的能 异种电荷 电能 2 电容 定义 电容器所带的 与两个极板间的 的比值 定义式 单位 法拉 f 微法 f 皮法 pf 1f f pf 意义 表示电容器 本领的高低 决定因素 由电容器本身物理条件 大小 形状 相对位置及电介质 决定 与电容器是否 及 无关 电荷量 电势差 106 1012 容纳电荷 带电 电压 3 平行板电容器的电容 决定因素 正对面积 介电常数 两板间的距离 决定式 2 带电粒子在电场中的运动 1 加速问题 在匀强电场中 w qed qu 在非匀强电场中 w qu 2 偏转问题 条件分析 不计重力的带电粒子以速度v0垂直于电场线方向飞入匀强电场 运动性质 运动 处理方法 利用运动的合成与分解 a 沿初速度方向 做 运动 b 沿电场方向 做初速度为零的 运动 匀变速曲线 匀速 匀加速 3 示波管 1 装置 示波管由 和 组成 管内抽成真空 如图所示 电子枪 偏转电极 荧光屏 2 原理 如果在偏转电极xx 和yy 之间都没有加电压 则电子枪射出的电子沿直线传播 打在荧光屏 在那里产生一个亮斑 yy 上加的是待显示的 xx 上是机器自身产生的锯齿形电压 叫做扫描电压 若所加扫描电压和信号电压的周期相同 就可以在荧光屏上得到待测信号在一个周期内变化的图象 中心 信号电压 1 判断正误 1 电容器所带的电荷量是指每个极板所带电荷量的代数和 2 电容器的电容与电容器所带电荷量成反比 3 放电后的电容器电荷量为零 电容也为零 4 带电粒子在匀强电场中只能做类平抛运动 5 带电粒子在电场中 只受电场力时 也可以做匀速圆周运动 6 示波管屏幕上的亮线是由于电子束高速撞击荧光屏而产生的 7 带电粒子在电场中运动时重力一定可以忽略不计 2 带电粒子在电场中的加速 如图所示 在p板附近有一电子由静止开始向q板运动 则关于电子到达q板时的速度 下列说法正确的是 a 两板间距离越大 加速的时间就越长 获得的速度就越大b 两板间距离越小 加速度就越大 获得的速度就越大c 与两板间距离无关 仅与加速电压有关d 以上说法均不正确 c 3 带电粒子在电场中的偏转 如图所示 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 b 一平行板电容器的动态分析 例1 多选 2017 陕西宝鸡质检 如图所示为一平行板电容器 两板之间的距离d和两板正对面积s都可以调节 电容器两板与电池相连接 q表示电容器的带电荷量 e表示两板间的电场强度 则下列说法正确的是 a 当d增大 s不变时 q减小 e减小b 当s增大 d不变时 q增大 e增大c 当d减小 s增大时 q增大 e增大d 当s减小 d增大时 q不变 e增大 ac 二带电粒子在电场中的直线运动 带电体在匀强电场中做直线运动的分析思路 例2 2013 全国大纲卷 一电荷量为q q 0 质量为m的带电粒子在匀强电场的作用下 在t 0时由静止开始运动 电场强度随时间变化的规律如图所示 不计重力 求在t 0到t t的时间间隔内 1 粒子位移的大小和方向 2 粒子沿初始电场反方向运动的时间 三带电粒子在电场中的偏转 例3 2016 北京海淀区期末 如图所示的装置放置在真空中 炽热的金属丝可以发射电子 金属丝和竖直金属板之间加一电压u1 2500v 发射出的电子被加速后 从金属板上的小孔s射出 装置右侧有两个相同的平行金属极板水平正对放置 板长l 6 0cm 相距d 2cm 两极板间加以电压u2 200v的偏转电场 从小孔s射出的电子恰能沿平行于板面的方向由极板左端中间位置射入偏转电场 已知电子的电荷量e 1 6 10 19c 电子的质量m 0 9 10 30kg 设电子离开金属丝时的速度为零 忽略金属极板边缘对电场的影响 不计电子受到的重力 求 1 电子射入偏转电场时的动能ek 2 电子射出偏转电场时在竖直方向上的侧移量y 3 电子在偏转电场运动的过程中电场力对它所做的功w 答案 1 4 0 10 16j 2 0 36cm 3 5 76 10 18j 带电粒子在交变电场中运动的分析方法 1 注重全面分析 分析受力特点和运动规律 抓住粒子的运动具有周期性和空间上具有对称性的特征 求解粒子运动过程中的速度 位移等 并确定与物理过程相关的边界条件 2 分析时从两条思路出发 一是力和运动的关系 根据牛顿第二定律及运动学规律分析 二是功能关系 3 此类题型一般有三种情况 粒子做单向直线运动 一般用牛顿运动定律求解 粒子做往返运动 一般分段研究 粒子做偏转运动 一般根据交变电场特点分段研究 四带电粒子在交变电场中的运动 1 利用图象带电粒子在交变电场中运动时 受电场力作用 其加速度 速度等均做周期性变化 借助图象描述它在电场中的运动情况 可直观展示其物理过程 从而快捷地分析求解 画图象时应注意在v t图中 加速度相同的运动一定是平行的直线 图象与v t轴所夹面积表示位移 图象与t轴的交点表示此时速度反向 2 利用运动的独立性对一个复杂的合运动 可以看成是几个分运动合成的 某一方向的分运动不会因其他分运动的存在而受到影响 应用这一原理可以分析带电粒子在交变电场中的运动 根据各分运动的情况 再按运动的合成与分解规律分析合运动情况 b 1 如图所示 平行板电容器与电动势为e的直流电源 内阻不计 连接 下极板接地 一带电油滴位于容器中的p点且恰好处于平衡状态 现将平行板电容器的上极板竖直向上移动一小段距离 a 带电油滴将沿竖直方向向上运动b p点的电势将降低c 带电油滴的电势能将减少d 电容器的电容减小 极板带电量将增大 b c 例1 2016 广东珠海调研 6分 一个动能为ek的带电粒子 垂直于电场线方向飞入平行板电容器 飞出电容器时动能为2ek如果使这个带电粒子的初速度变为原来的两倍 那么它飞出电容器的动能变为 a 8ekb 5ekc 4 25ekd 4ek 答题送检 来自阅卷名师报告 答案 c 1 2017 河南安阳模拟 如图所示为电子束加速偏转装置 电极k产生的热电子 初速度为零 经电场加速后 进入两平行金属板间 如果两极间加一偏转电压 则电子束将偏转 电子离开偏转电场时每单位偏转电压引起的电子偏转距离叫偏转灵敏度 为了提高偏转灵敏度 必须 a 把偏转板长度l变短一些b 把电子换成带电荷量大的粒子c 使偏转极板间的距离d减小一些d 把加速电场的电压提高一些 c 2 2017 安徽合肥摸底 如图甲所示 两平行金属板相距为d 加上如图乙所示的方波形电压 电压的最大值为u0 周期为t 现有重力可忽略的一束离子