一轮复习鲁科版第37讲电容器带电粒子在电场中的运动课件

第三十七讲

电容器带电粒子在电场中的运动一、电容器及电容1.电容器(1)组成：由两个彼此______又相距很近的导体组成。(2)带电荷量：一个极板所带电荷量的________。(3)电容器的充、放电①充电：电容器充电的过程中，两极板的电荷量______，极板间的电场强度______，电源的能量不断储存在电容器中。②放电：放电过程中，电容器把储存的能量通过______做功转化为其他形式的能量。

绝缘绝对值增加增大电流2.电容(1)定义：电容器所带的__________与电容器两极板之间的__________之比。(2)定义式：C＝

。(3)单位：法拉(F)、微法(μF)、皮法(pF)。1F＝______μF＝______pF。(4)意义：表示电容器__________本领的物理量。(5)决定因素：由电容器本身物理条件(大小、形状、极板相对位置及电介质)决定，与电容器是否______及______无关。

电荷量Q电势差U1061012容纳电荷带电电压C二、带电粒子在电场中的运动qEdqU2.偏转(1)运动情况：如果带电粒子以初速度v0垂直场强方向进入匀强电场中，则带电粒子在电场中做类平抛运动，如图所示。(2)处理方法：将粒子的运动分解为沿初速度方向的_______运动和沿电场力方向的____________运动。根据运动的合成与分解的知识解决有关问题。匀速直线匀加速直线【典例2】如图所示，A、B两个带正电的粒子，所带电荷量分别为q1与q2，质量分别为m1和m2。它们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后，A粒子打在N板上的A′点，B粒子打在N板上的B′点，若不计重力，则(

)C三、示波管1.示波管的构造①电子枪，②__________，③荧光屏(如图所示)偏转电极2.示波管的工作原理(1)YY′偏转电极上加的是待显示的__________，XX′偏转电极上是仪器自身产生的锯齿形电压，叫做__________。(2)观察到的现象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______，产生一个亮斑。②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像。

信号电压扫描电压中心信号电压考点一实验十观察电容器的充、放电现象【典例3】如图甲所示是一种观察电容器充、放电的实验电路图，实验是通过对高阻值电阻放电的方法，测出电容器充电至电压U时所带电量Q，从而再求出电容器的电容C。某同学在一次实验时的情况如下：接通开关S，调节电阻箱R的阻值，使小量程电流表的指针偏转接近满刻度，记下此时电流表的示数是I0＝490μA，电压表的示数U0＝6.0V，I0、U0分别是电容器放电时的初始电压和电流。断开开关S，同时开始计时，每隔5s测读一次电流I的值，将测得数据填入表格，并标在图乙坐标纸上(时间t为横坐标、电流i为纵坐标)，结果如图中小黑点“·”所示。

(1)在图乙中画出i－t图线，图线与坐标轴所围成面积的物理意义是___________________；(2)该电容器电容为________F(结果保留2位有效数字)；(3)若某同学实验时把电压表接在F、D两端，则电容的测量值比它的真实值________(填“大”“小”或“相等”)。

解析(1)如图所示，由ΔQ＝IΔt

知，i－t图象与坐标轴所包围的面积为电容器在开始放电时所带的电荷量。

(3)电容的测量值比它的真实值偏小，原因是若把电压表接在F、D两端，则电容器在放电时，有电流会从电压表中通过，从而使得通过电流表中的电荷量小于电容器的带电荷量，从而使电容的测量值比它的真实值偏小。

先使开关S与1接通，待充电完成后，再使开关S与2接通，电容器通过电阻放电，电流传感器将电流信息传入计算机，显示出电流随时间变化的i－t图像，如图乙所示。

(1)下列说法正确的是________。A.电容器充电的过程中，负电荷由电源的正极移动到电容器的正极板B.电容器充电的过程中，电路中的电流不断增大C.电容器放电的过程中，电容器两极板间的场强不断变小D.电容器放电的过程中，电容器把储存的电能转化为电路中其他形式的能量(2)根据乙图中图线计算得出电容器放电前所带的电荷量为________(结果保留2位有效数字)。

考点二平行板电容器的动态分析1.两类典型问题(1)电容器始终与恒压电源相连，电容器两极板间的电势差U保持不变。(2)电容器充电后与电源断开，电容器两极所带的电荷量Q保持不变。2.动态分析思路【典例2】(多选)(2020·安徽合肥市第二次教学质检)如图所示，平行板电容器带电后，静电计的指针偏转一定角度。若不改变电容器的带电荷量，下列操作可能使静电计指针的偏转角度变小的是(

)A.将左极板向左移动少许，同时在两极板之间插入电介质B.将左极板向左移动少许，同时取出两极板之间的金属板C.将左极板向左移动少许，同时在两极板之间插入金属板D.将左极板向下移动少许，同时取出两极板之间的电介质AC AD【典例3】(2020·江苏省三校上学期联考)如图8所示，平行板电容器C通过电阻箱R与恒压电源E连接，开关S闭合时一带电粒子刚好静止在水平放置的两板中央，若使粒子向下运动，以下说法正确的是(

) A.断开开关 B.将板间距增大 C.将电容器的上极板水平向右平移少许 D.增大电阻箱R的阻值B【变式3】(多选)(2021·1月河北学业水平选择性考试模拟演练)如图所示，某电容器由两水平放置的半圆形金属板组成，板间为真空。两金属板分别与电源两极相连，下极板固定，上极板可以绕过圆心且垂直于半圆面的轴转动。起初两极板边缘对齐，然后上极板转过10°，并使两极板间距减小到原来的一半。假设变化前后均有一电子由静止从上极板运动到下极板。忽略边缘效应，则下列说法正确的是(

)AD考点三带电粒子(带电体)在电场中的直线运动【典例4】如图所示，空间存在两块平行的彼此绝缘的带电薄金属板A、B，间距为d，中央分别开有小孔O、P。现有甲电子以速率v0从O点沿OP方向运动，恰能运动到P点。若仅将B板向右平移距离d，再将乙电子从P′点由静止释放，则(

)A.金属板A、B组成的平行板电容器的电容C不变B.金属板A、B间的电压减小C.甲、乙两电子在板间运动时的加速度相同D.乙电子运动到O点的速率为2v0C【变式4】(多选)(2020·贵州贵阳市一模)如图所示，一个质量为m、电荷量为q的带正电油滴，在平行于纸面的匀强电场中由静止沿斜向右下方做直线运动，其轨迹与竖直方向的夹角为θ，重力加速度大小为g，不计空气阻力，则下列判断正确的是(

)CD考点四带电粒子(带电体)在电场中的偏转【典例5】(2019·全国卷Ⅱ)如图，两金属板P、Q水平放置，间距为d。两金属板正中间有一水平放置的金属网G，P、Q、G的尺寸相同。G接地，P、Q的电势均为φ(φ＞0)。质量为m、电荷量为q(q＞0)的粒子自G的左端上方距离G为h的位置，以速度v0平行于纸面水平射入电场，重力忽略不计。(1)求粒子第一次穿过G时的动能，以及它从射入电场至此时在水平方向上的位移大小；(2)若粒子恰好从G的下方距离G也为h的位置离开电场，则金属板的长度最短应为多少？

解析(1)PG、QG间场强大小相等，设均为E。粒子在PG间所受电场力