2022届新教材高考物理一轮复习第八章静电场第3节电容器带电粒子在电场中的运动课件新人教版

1、第第3 3节电容器带电粒子在电场中的运动节电容器带电粒子在电场中的运动第八章第八章2022必备知识必备知识 预案自诊预案自诊【知识梳理】 一、电容器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。绝缘靠近绝对值(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。注:放电过程电流随时间变化如图所示,面积表示电容器减少的电荷量。异种电荷电场能电场能2.电容(1)定义:电容器所带的q与电容器两极板间的电势差u的比值。(2)定义式:(3)物理意义:表示电容

2、器 本领大小的物理量。(4)单位:法拉(f),1f= f=1012pf。3.平行板电容器(1)影响因素:平行板电容器的电容与 成正比,与介质的介电常数成 比,与 成反比。电荷量容纳电荷106正对面积正两极板间距离二、带电粒子在电场中的运动1.加速问题(1)在匀强电场中:w=qed=qu=。(2)在非匀强电场中:w=qu=。2.偏转问题(1)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。(2)运动性质:运动。(3)处理方法:利用运动的合成与分解。沿初速度方向:做运动。沿电场方向:做初速度为零的运动。匀变速曲线匀速匀加速注:两个有用的结论(1)粒子飞出偏转电场时“速度的反向延

3、长线,通过垂直电场方向的位移的中点”。(2)不同带电粒子从同一电场加速再进入同一偏转电场,所有粒子都从同一点射出,荧光屏上只有一个亮斑。三、示波管1.示波管装置示波管由、和组成,管内抽成真空。如图所示。电子枪偏转电极荧光屏2.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束沿直线运动,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上是机器自身产生的锯齿形电压,叫作扫描电压。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随时间变化的稳定图像。中心信号电压【考点自诊】 1.判断下列说法的正误。(1)电容器的电容与电容器所带

4、电荷量成正比。()(2)放电后的电容器电荷量为零,电容也为零。()(3)一个电容器的电荷量增加q=1.010-6c时,两板间电压升高10v,则电容器的电容c=1.010-7f。()(4)公式可用来计算任何电容器的电容。()(5)带电粒子在匀强电场中一定做匀加速运动。()(6)带电粒子在电场中,只受电场力时,也可以做匀速圆周运动。()(7)带电粒子在电场中运动时重力一定可以忽略不计。()(8)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。() 2.(2020天津南开中学模拟)研究与平行板电容器电容有关因素的实验装置如图所示,下列说法正确的是()a.实验前,只用带电玻璃棒与电容器a板接触,

5、能使电容器带电b.实验中,只将电容器b板向上平移,静电计指针的张角变小c.实验中,只在极板间插入有机玻璃板,静电计指针的张角变大d.实验中,只增加极板带电荷量,静电计指针的张角变大,表明电容增大答案 a3.(2020浙江1月选考)如图所示,电子以某一初速度沿两块平行板的中线方向射入偏转电场中,已知极板长度l,间距d,电子质量m,电荷量e。若电子恰好从极板边缘射出电场,由以上条件可以求出的是()a.偏转电压b.偏转的角度c.射出电场速度d.电场中运动的时间答案 b4.(新教材人教版必修第三册p51习题改编)如图所示,两平行金属板相距为d,电势差u未知,一个电子从o点沿垂直于极板的方向以速度v射出

6、,最远到达a点,然后返回。已知oa相距为h,电子质量为m,电子的电荷量为e,试计算两金属板间的电势差u。关键能力关键能力 学案突破学案突破考点一考点一平行板电容器的动态分析平行板电容器的动态分析(自主探究自主探究)1.三先三后(1)先看常量,后看变量;(2)在变量中先看自变量,后看因变量;(3)先定性分析,再定量计算。2.平行板电容器的动态分析问题的两种情况(1)平行板电容器充电后,保持电容器的两极板与电池的两极相连接:(2)平行板电容器充电后,切断与电池的连接:【对点演练】 1.(多选)(2020湖北荆州模拟)如图所示,平行板电容器充电后与电源断开,两个极板为a、b,b板接地,a板带电荷量+

7、q,板间电场有一固定点p,若将b板固定,a板下移一些,或将a板固定,b板上移一些,在这两种情况中,下列说法正确的是()a.a板下移时,p点的电场强度不变,p点电势不变b.a板下移时,p点的电场强度不变,p点电势升高c.b板上移时,p点的电场强度减小,p点电势降低d.b板上移时,p点的电场强度不变,p点电势降低答案ad 解析 因为电容器充电后与电源断开,所以电容器两板所带电荷量不变,正对面积不变,a板下移时,根据推论可知,p点的电场强度不变;下极板接地,电势恒为零,p点与下板的距离不变,根据公式u=ed,p点与下板的电势差不变,则p点的电势不变,a正确,b错误;b板上移时,根据推论可知,p点的电

8、场强度不变;b板上移,p点与下极板间的距离减小,根据公式u=ed,p点与下板的电势差减小,而电容器间电场方向竖直向下,根据沿电场线方向电势降低可知p点的电势高于下板的电势,下板的电势为零,所以p点电势降低,c错误,d正确。2.(多选)(2019四川泸州诊断)如图所示,电路中二极管为理想二极管,正向电阻为零,反向电阻无穷大,电源内阻不能忽略,闭合开关s,电路稳定后,只改变下列一个条件能增大平行板电容器两板间电场强度的是()a.增大平行板电容器两板间距离b.减小平行板电容器的正对面积c.将滑动变阻器的滑片向b端移动d.断开开关s答案bc解析只增大两板间的距离时,电容器的电容减小,因电压不变,故电容

9、器应放电,但由于二极管有单向导电性,电容器不能放电,所以电容器的电荷量不变,增大板间距离时,根据推论可知,板间电场强度不变,故a错误;减小平行板电容器的正对面积,电容器的电容减小,故电容器应放电,但由于二极管有单向导电性,电容器不能放电,所以电容器的电荷量不变,板间距不变,电容变小则板间电压变大,板间电场强度变大,故b正确;将滑动变阻器的滑片向b端移动,滑动变阻器电阻增大,分压变大,电容器的电压变大,板间电场强度变大,故c正确;只断开开关s,电容器不能放电,电容器上的电荷量不变,故两板间的电压不变,板间电场强度不变,故d错误。3.(2018江苏卷)如图所示,水平金属板a、b分别与电源两极相连,

10、带电油滴处于静止状态.现将b板右端向下移动一小段距离,两金属板表面仍均为等势面,则该油滴()a.仍然保持静止b.竖直向下运动c.向左下方运动d.向右下方运动答案 d解析 本题考查带电油滴在匀强电场中的运动及电场线与等势面的知识.b板未移动时,油滴处于平衡状态,故竖直方向:qe=mg,水平方向不受力.b板右端向下移动一小段距离,且两金属板表面仍均为等势面,故此时电场线仍与等势面垂直.此时电场强度e= q2b.m1m2答案 c解题指导审题关键词句分析解读以相同的速度先后垂直于电场线从同一点进入平行板间的匀强电场进入电场的速度相同;电场力与初速度垂直;电场力是恒力不计重力带电的粒子只受电场力,进入电

11、场后做类平抛运动题图a粒子的水平位移小于b粒子的水平位移;两带电粒子的偏转位移相等破题 本题考查带电粒子在匀强电场中的偏转问题,借助平抛运动的规律分析得出偏转位移的表达式进行讨论即可。【拓展】 (1)例题中如果仅将“以相同的速度”改为“以相同的初动能”,应选哪个选项?(2)例题中两粒子由静止开始经相同加速电场加速后,经右板的同一小孔进入同一偏转电场,假设两粒子均能落在b板上,则两粒子是否落在b板同一位置?素养微点分析匀强电场中的偏转问题的关键 条件分析不计重力,且带电粒子的初速度v0与电场方向垂直,则带电粒子将在电场中只受电场力作用做类平抛运动运动分析带电粒子在电场中的偏转运动:在垂直电场方向

12、上做匀速直线运动,在这个方向上找出平行板的板长和运动时间等相关物理量;沿电场力方向做匀加速直线运动,在这个方向上找出偏转加速度、偏转位移、偏转速度等相关物理量。在垂直电场方向上有,沿电场力方向上有y=at2或vy=at,联立方程可求解【对点演练】 6.(多选)(2020天津宁河高三二模)如图所示,一充电后与电源断开的平行板电容器的两极板水平放置,板长为l,板间距离为d,距板右端l处有一竖直屏m。一带电荷量为q、质量为m的质点以初速度v0沿中线射入两板间,最后垂直打在m上,已知重力加速度为g,下列结论正确的是()答案bd 解析 据题分析可知,小球在平行金属板间轨迹应向上偏转,做类平抛运动,飞出电场后,小球的轨迹向下偏转,才能最后垂直打在m屏上,前后过程质点的运动轨迹有对称性,如图