高考物理总复习（高考备考导航+基础要点整合+解题素能培养+考点核心突破+训练高效提能）6.3 静电现象 电容器与电容 带电粒子在电场中的运动课件.ppt

第三节静电现象电容器与电容带电粒子在电场中的运动,一、静电现象问题导引如图631所示，绝缘开口金属球壳a已带电，现把验电器甲的小金属球与a球壳的内壁用导线相连，另外把一绝缘的金属小球b与球壳a的内壁相接触后再与验电器乙的金属小球相接触，验电器乙距球壳a足够远，那么验电器甲和乙的金属箔片是否张开？,答案处于静电平衡的金属球壳，由于电荷间的相互排斥的作用力，电荷间的距离尽量变大，所以电荷分布在金属球壳的外表面上，在金属球壳的内表面没有净电荷的分布验电器甲与a球壳相连时，与金属球壳构成一个导体，相当于金属球壳的远端，则带有电荷，从而使金属箔片张开；同理，得出验电器乙不会带电，故金属箔片不张开,图631,知识梳理1静电平衡(1)概念：导体中(包括表面)没有电荷的的状态,定向移动,处处为零,等势面,垂直,外表面,2静电现象的应用(1)静电屏蔽：处于静电平衡的空腔导体，腔外电场对不产生影响(2)尖端放电：所带电荷与导体尖端的电荷符号相反的粒子，由于被吸引而奔向尖端，与尖端上的_的现象,腔内空间,电荷中和,自主检测1电工穿的高压作业服是用铜丝编织的，下列说法正确的是a铜丝编织的衣服不易拉破，所以用铜丝编织b电工被铜丝编织的衣服包裹，使体内电势保持为零，对人体起保护作用c电工被铜丝编织的衣服包裹，使体内电场强度保持为零，对人体起保护作用d铜丝必须达到一定厚度，才能对人体起到保护作用答案c,二、电容器、电容问题导引下列关于电容器及其电容的叙述，有哪些是正确的a任何两个彼此绝缘而又相互靠近的导体，就组成了电容器，跟这两个导体是否带电无关b电容器所带的电荷量是指每个极板所带电荷量的代数和,c电容器的电容与电容器所带电荷量成反比d一个电容器的电荷量增加q1.0106c时，两板间电压升高10v，则电容器的电容无法确定答案a,知识梳理1电容器(1)组成：由两个彼此又相互靠近的导体组成(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，电容器中储存能放电：使充电后的电容器失去电荷的过程，放电过程中能转化为其他形式的能,绝缘,绝对值,异种电荷,电场,电场,电荷量q,电势差u,容纳电荷,106,1012,正比,正比,反比,自主检测,答案c,三、带电粒子在电场中的运动问题导引(1)如果带电粒子平行于电场方向进入匀强电场，要想求解粒子的末速度，可以用哪些物理规律进行分析？(2)如果带电粒子垂直于电场方向进入匀强电场，要想分析粒子的运动情况，可以用哪些物理规律进行分析？答案(1)可以利用动能定理或牛顿定律结合运动学公式(2)可以利用动能定理或平抛运动的规律,知识梳理1带电粒子在电场中的加速带电粒子(不计重力)沿与电场线平行的方向运动时：,2带电粒子在匀强电场中的偏转(1)运动状态分析：带电粒子(不计重力)以速度v0垂直于电场线方向飞入匀强电场时，受到恒定的与初速度方向垂直的电场力作用而做运动(2)处理方法：分解为沿初速度方向的运动和垂直初速度方向的初速度为零的运动如图631所示，一质量为m、电荷量为q的粒子以初速度v0沿中轴线射入电场(不计重力),类平抛,匀速直线,匀加速直线,图631,自主检测,四、示波管知识梳理1构造：由、和荧光屏组成，如图633所示图633,电子枪,偏转电极,2工作原理(1)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(2)yy上加的是待显示的xx上加的是机器自身的锯齿形电压，叫做电压，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,扫描,自主检测4如图634所示，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果在荧光屏上p点出现亮斑，那么示波管中的图634,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应带正电答案ac,考点一平行板电容器的动态分析,2电容器两类问题的比较,如图635所示，平行板电容器在充电后不切断电源，此时板间有一带电尘粒恰能在电场中静止当正对的平行板左右错开一些时a带电尘粒将向上运动b带电尘粒将向下运动c通过电阻r的电流方向为a到b图635d通过电阻r的电流方向为b到a,审题指导当电容器始终与电源相连时，电容器两极板间电压不变解析电容器始终与电源相连，故u不变两极板左右错开一些，正对面积s减小，板间距离不变，故e不变，c减小，由qcu知，q减小，电容器放电，放电电流为顺时针方向，即a到b，c项正确答案c,规律总结分析平行板电容器时的两个关键点在分析平行板电容器的动态变化问题时，必须抓住两个关键点：(1)确定不变量：首先要明确动态变化过程中的哪些量不变，一般情况下是保持电量不变或板间电压不变,1(2014深圳模拟)如图636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,图636,突破训练,a带电油滴将沿竖直方向向上运动bp点的电势将降低c带电油滴运动时电势能将减少d若电容器的电容减小，则极板带电荷量将增大答案b,1带电粒子在电场中运动时重力是否可以忽略的判断方法如果题意没有明确说明带电粒子的重力是否可以忽略时，可用两种方法判断：一是比较静电力和重力的大小关系，如果静电力远大于重力，则其重力可以忽略，否则就必须同时分析这两种力；二是仔细阅读题目，分析是否有相关暗示，结合粒子的运动过程、运动性质进行判断,考点二带电粒子在电场中的直线运动,2带电粒子在电场中直线运动的处理方法首先根据带电粒子的受力特点确定运动规律，然后运用运动学公式和牛顿第二定律求解或从功能角度用动能定理或能量守恒定律求解(2014济南模拟)如图637所示，一带电荷量为q、质量为m的小物块处于一倾角为37的光滑斜面上，当整个装置被置于一水平向右的匀强电场中，小物块恰好静止重力加速度取g，sin370.6，cos370.8.求：,图637,审题指导(1)斜面光滑，物块与斜面间不存在摩擦力；(2)物块恰好静止，其所受外力平衡；(3)电场强度减小，其所受电场力减小，利用牛顿第二定律求加速度,规律总结带电体在电场中运动的分析方法与力学的分析方法基本相同：先分析受力情况，再分析运动状态和运动过程(平衡、加速或减速；是直线还是曲线)；然后选用恰当的规律解题也可以从功和能的角度分析：带电体的加速(含偏转过程中速度大小的变化)过程是其他形式的能和动能之间的转化过程解决这类问题，可以用动能定理或能量守恒定律,2(2013四川理综)在如图638所示的竖直平面内，物体a和带正电的物体b用跨过定滑轮的绝缘轻绳连接，分别静止于倾角37的光滑斜面上的m点和粗糙绝缘水平面上，轻绳与对应平面平行劲度系数k5n/m的轻弹簧一端固定在o点，一端用另一轻绳穿过固定的光滑小环d与a相连，弹簧处于原长，轻绳恰好拉直，dm垂直于斜面水平面处于场强e5104n/c、方向水平向右的匀强电场中已知a、b的质量分别为ma0.1kg和mb0.2kg，b所带电荷量q4106c设两物体均视为质点，不计滑轮质量和摩擦，绳不可伸长，弹簧始终在弹性限度内，b电荷量不变取g10m/s2，sin370.6，cos370.8.,突破训练,图638(1)求b所受静摩擦力的大小；(2)现对a施加沿斜面向下的拉力f，使a以加速度a0.6m/s2开始做匀加速直线运动a从m到n的过程中，b的电势能增加了ep0.06j已知dn沿竖直方向，b与水平面间的动摩擦因数0.4.求a到达n点时拉力f的瞬时功率,解析(1)f作用之前，a、b处于静止状态设b所受静摩擦力大小为f0，a、b间绳中张力为t0，有对a：t0magsin对b：t0qef0联立式，代入数据解得f00.4n,(2)物体a从m点到n点的过程中，a、b两物体的位移均为s，a、b间绳子张力为t，有qeseptmbgqemba设a在n点时速度为v，受弹簧拉力为f弹，弹簧的伸长量为x，有v22asf弹kxfmagsinf弹sintmaa,答案(1)0.4n(2)0.528w,考点三带电粒子在电场中的偏转,如图639所示，真空中水平放置的两个相同极板y和y长为l，相距d，足够大的竖直屏与两板右侧相距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求：图639(1)两板间所加偏转电压u的范围；(2)粒子可能到达屏上区域的长度,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，偏转角为，则有：,6用等效法处理带电体在复合场中的运动问题(1)等效思维方法就是将一个复杂的物理问题，等效为一个熟知的物理模型或问题的方法，例如我们学习过的等效电阻、分力与合力、合运动与分运动等都体现了等效思维方法，常见的等效法有“分解”、“合成”、“等效类比”、“等效替换”、“等效变换”、“等效简化”等，从而化繁为简，化难为易,物理思想方法,图6310,审题指导1审读题干，获取有用信息珠子处于水平向右的电场和重力场中，受电场力和重力作用珠子从a点，在电场力和重力作用下运动，电场力和重力对其做功2分析设问，确定解题方案电场力和重力做的总功最多时动能最大，因此需确定珠子到何位置时电场力和重力做的总功最多在圆周运动的等效最低点，珠子对环的压力最大，利用向心力公式求环对珠的支持力,3一个带负电荷量为q、质量为m的小球，从光滑绝缘的斜面轨道的a点由静止下滑，小球恰能通过半径为r的竖直圆形轨道的最高点b而做圆周运动现在竖直方向上加如图6311所示的匀强电场，若仍从a点由静止释放该小球，则a小球不能过b点b小球仍恰好能过b点c小球通过b点，且在b点与轨道之间压力不为0d以上说法都不对,突破训练,图6311,答案b,随堂演练1(2012课标全国理综)如图6312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,图6312,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做匀变速直线运动解析粒子做直线运动，其重力和电场力的合力应与速度共线，如图所示重力与电场力不共线，不可能平衡，选项a错误；粒子运动过程中电场力做负功，因而电势能增加，选项b正确；合力做负功，动能减,小，选项c错误；电容器的极板与直流电源相连，即其电压、板间的场强不变，则电场力不变，合力恒定，因而粒子做匀变速直线运动，选项d正确答案bd