高考物理一轮复习 第六章 第3单元 电容器 带电粒子在电场中运动课件.ppt

必考部分 第六章静电场 第3单元电容器带电粒子在电场中运动 网控基础点提炼命题源 一 电容器和电容1 电容器 1 组成 由两个彼此 又相互 的导体组成 2 带电荷量 一个极板所带电荷量的 3 电容器的充 放电充电 使电容器带电的过程 充电后电容器两板带上等量的 电容器中储存 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 1 绝缘靠近 2 绝对值 3 异种电荷电场能电场能 读读教材 二 带电粒子在电场中的运动1 带电粒子在电场中的加速带电粒子在电场中加速 若不计粒子的重力 则电场力对带电粒子做的功等于带电粒子 的增量 1 在匀强电场中 w qed qu 2 在非匀强电场中 w qu 2 带电粒子在匀强电场中的偏转 1 研究情况 带电粒子垂直于电场方向进入匀强电场 2 运动形式 类平抛运动 3 处理方法 应用运动的合成与分解 沿初速度方向做 运动 运动时间t 沿电场方向做初速度为零的 运动 三 示波管1 构造 偏转极板 荧光屏 如图所示 电子枪 2 工作原理 1 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 2 观察到的现象 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运动 打在荧光屏 在那里产生一个亮斑 若所加扫描电压和 的周期相等 就可以在荧光屏上得到待测信号在一个周期内变化的稳定图象 1 信号电压扫描电压 2 中心信号电压 1 多选 如图是一种通过测量电容器电容的变化来检测液面高低的仪器原理图 电容器的两个电极分别用导线接到指示器上 指示器可显示电容的大小 下列关于该仪器的说法中正确的有 练练基础 题组一 电容器和电容 a 该仪器中电容器的两个电极分别是芯线和导电液体b 芯线外套的绝缘管越厚 该电容器的电容越大c 如果指示器显示出电容增大了 则说明容器中液面升高了d 如果指示器显示出电容减小了 则说明容器中液面升高了 解析 导电液体和金属芯线相互靠近 彼此绝缘 可构成电容器 故a正确 绝缘管越厚 两极间距d越大 c就越小 故b错误 液面升高 两极正对面积增大 电容c就越大 故c正确 d错误 2 多选 对于 个电容器充电时电容器的电容c 带电量q 电压u之间的关系图象如图所示 其中正确的是 3 两平行金属板相距为d 电势差为u 一电子质量为m 电荷量为e 从o点沿垂直于极板的方向射出 最远到达a点 然后返回 如图所示 oa h 此电子具有的初动能是 题组二 带电粒子在电场中运动 4 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偏转位移y之比为 a 1 1b 1 2c 2 1d 1 4 5 多选 示波管是示波器的核心部件 它由电子枪 偏转电极和荧光屏组成 如图所示 如果在荧光屏上p点出现亮斑 那么示波管中的 a 极板x应带正电b 极板x 应带正电c 极板y应带正电d 极板y 应带正电 题组三 示波管 解析 偏转电极xx 和yy 不加电压 电子打到屏幕中心 若只在xx 之间加电压 电子只在x方向偏转 若只有yy 之间加电压 电子只在y方向偏转 若xx 加电压 yy 加电压 电子在x方向和y方向都有偏转 则在图示位置出现亮斑 6 图为示波管的原理图 如果在电极yy 之间所加的电压按图所示的规律变化 在电极xx 之间所加的电压按图乙所示的规律变化 则在荧光屏上会看到的图形是 解析 在0 2t1时间内 扫描电压扫描一次 信号电压完成一个周期 当uy为正的最大值时 电子打在灾光屏上有正的最大位移 当uy为负的最大值时 电子打在荧光屏上有负的最大位移 因此一个周期内荧光屏上的图象为b 1 电容c等于q与u的比值 不能理解为电容c与q成正比 与u成反比 2 一个电容器电容的大小是由电容器本身的因素决定的 与其是否带电及带电多少无关 3 静止的带电粒子在匀强电场中只受电场力作用将做匀加速直线运动 4 当初速度与电场线垂直且只受电场力作用时 做类平抛运动 处理方法是运动的合成与分解 5 在示波管中 当信号电压的周期与扫描电压周期相等时 荧光屏上显示一个完整的波形 小思考微总结 研细核心点练透经典题 考点一平行板电容器的两类典型问题 调研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 一带电油滴位于电容器中的p点且恰好处于静止状态 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小d 电容器的电容减小 极板带电荷量将增大 试题调研 调研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 一带电油滴位于电容器中的p点且恰好处于静止状态 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小d 电容器的电容减小 极板带电荷量将增大 解题探究 1 上极板上移后 匀强电场的场强及p点电势如何变化 提示 由于电容器始终与电源连接 两板间电势差不变 d增大时 场强减小 由于下极板接地 电势为零 p点电势等于p点到下极板电势差 所以电势降低 2 油滴在运动过程中 分析其做功及能量转化情况 提示 由于电场力减小 油滴向下运动 重力做正功 重力势能减少 电场力做负功 电势能增加 答案 b 名师归纳点题破疑 1 1 多选 用控制变量法 可以研究影响平行板电容器的因素 如图 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 增大s 则 变小d 保持d不变 增大s 则 不变 类题练熟 解析 静电计指针偏角与电容器两板间电势差成正比 电势差变大 即 角变大 选项a c正确 1 2 2015 江西新余一中一模 多选 平行板电容器和电源 电阻 开关串联 组成如图所示的电路 接通开关k 电源即给电容器充电 则 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铝板 则两极板间电场的电场强度增大c 充电结束后断开k 减小两极板间的距离 则两极板间的电势差减小d 充电结束后断开k 在两极板间插入一块介质 则极板上的电势差增大 1 带电粒子在电场中运动时重力的处理 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 带电粒子在电场中平衡的解题步骤 1 选取研究对象 2 进行受力分析 注意电场力的方向特点 3 由平衡条件列方程求解 考点二带电粒子在匀强电场中的平衡及直线运动 3 解决带电粒子在电场中的直线运动问题的两种思路 1 根据带电粒子受到的电场力 用牛顿第二定律求出加速度 结合运动学公式确定带电粒子的运动情况 此方法只适用于匀强电场 2 根据电场力对带电粒子所做的功等于带电粒子动能的变化求解 此方法既适用于匀强电场 也适用于非匀强电场 调研2 2014 安徽理综 如图所示 充电后的平行板电容器水平放置 电容为c 极板间距离为d 上极板正中有一小孔 质量为m 电荷量为 q的小球从小孔正上方高h处由静止开始下落 穿过小孔到达下极板处速度恰为零 空气阻力忽略不计 极板间电场可视为匀强电场 重力加速度为g 求 试题调研 1 小球到达小孔处的速度 2 极板间电场强度大小和电容器所带电荷量 3 小球从开始下落运动到下极板处的时间 解题指导 1 在极板外 小球做自由落体运动 由v2 2gh可求出小球到达小孔处的速度 2 小球在两极板间运动时 由牛顿第二定律和运动学公式 可求出电场强度e 再由u ed q cu可求出电容器所带电荷量 3 由运动学公式可分别求出电场内和电场外两个阶段的运动时间t1 t2 进而可求出总时间t 1 解决此类多过程问题 首先划分过程 然后分析每一过程物体的受力和运动情况 再选择恰当的规律求解 2 对于匀变速直线运动求时间问题 一般采用动力学方法求解 名师归纳点题破疑 2 1 2012 新课标全国卷 多选 如图所示 平行板电容器的两个极板与水平地面成一角度 两极板与一直流电源相连 若一带电粒子恰能沿图中所示水平直线通过电容器 则在此过程中 该粒子 a 所受重力与电场力平衡b 电势能逐渐增加c 动能逐渐增加d 做匀变速直线运动 类题练熟 解析 对带电粒子受力分析如图所示 f合 0 a错误 由图可知电场力与重力的合力与v0方向相反 f合对粒子做负功 其中mg不做功 eq做负功 故粒子动能减少 电势能增加 b正确 c错误 f合恒定且f合与v0方向相反 粒子做匀减速直线运动 d正确 2 2 多选 给平行板电容器充电 断开电源后a极板带正电 b极板带负电 板间一带电小球c用绝缘细线悬挂 如图所示 小球静止时与竖直方向的夹角为 则 a 若将b极板向右平移少许 电容器的电容将减小b 若将b极板向下平移少许 a b两板间电势差将增大c 若将b极板向下平移少许 夹角 将变大d 轻轻将细线剪断 小球将做斜抛运动 1 用牛顿力学分析 如以速度v0垂直于电场线方向射入匀强偏转电场 受恒定电场力作用 做类平抛运动 用分解观点处理 如图所示 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u 若粒子飞离偏转电场时的偏转距离为y 偏转角为 基本公式有 考点三带电粒子在电场中偏转 调研3 如图所示 真空中水平放置的两个相同极板y和y 长为l 相距为d 足够大的竖直屏与两板右侧相距为b 在两板间加上可调偏转电压u 一束质量为m 带电荷量为 q的粒子 不计重力 从两板左侧中点a以初速度v0沿水平方向射入电场且能穿出 试题调研 1 证明粒子飞出电场后的速度方向的反向延长线交于两板间的中心o点 2 求两板间所加偏转电压u的范围 3 求粒子可能到达屏上区域的长度 解题探究 1 带电粒子在电场中做什么运动 水平方向上做什么运动 提示 匀变速曲线运动 匀速直线运动 2 带电粒子射出电场后 做什么运动 提示 匀速直线运动 3 带电粒子能穿出电场的条件是什么 解析 1 设粒子在运动过程中的加速度大小为a 离开偏转电场时偏转距离为y 沿电场方向的速度为vy 偏转角为 其反向延长线通过o点 o点与板右端的水平距离为x 则有 名师归纳点题破疑 3 1 2014 山东理综 如图 电场强度大小为e 方向竖直向下的匀强电场中有一矩形区域abcd 水平边ab长为s 竖直边ad长为h 质量均为m 带电荷量分别为 q和 q的两粒子 由a c两点先后沿ab和cd方向以速率v0进入矩形区 两粒子不同时出现在电场中 不计重力 若两粒子轨迹恰好相切 则v0等于 类题练熟 3 2 2015 石家庄质检 多选 如图所示 两平行金属板水平放置 板长为l 板间距离为d 板间电压为u 一不计重力 电荷量为q的带电粒子以初速度v0沿两板的中线射入 恰好沿下板的边缘飞出 则 带电粒子在交变电场中运动 解题指导 1 审题2 破题 画图 由uab t图象可以作出几个典型时刻开始运动对应的v t图象 取向a板运动方向为正方向 如图所示 分别考虑在一个周期内带电粒子的运动情况 3 规范答题 答案 b 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在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 做功或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 1 力和运动的关系 根据牛顿第二定律及运