2013届高三物理一轮精品课件：6.3电容器 带电粒子在电场中的运动（人教版）.ppt

1、第3节 电容器 带电粒子在电场中的运动一、电容器及其电容1电容器(1)组成：两个彼此绝缘且又相距很近的导体(2)带电荷量：一个极板所带电荷量的绝对值(3)充、放电充电：把电容器接在电源上后，电容器两个极板分别带上等量的异号电荷的过程充电后，两极板上的电荷由于互相吸引而保存下来；两极板间有存在充电过程中由电源获得的电能储存在电容器中放电：用导线将充电后的电容器的两极板接通，两极板上的电荷的过程放电后的两极板间不再有电场，电场能转化为其他形 式的能量电场中和2电容(1)定义：电容器所带的电荷量Q与电容器两极板间的电势差U的比值(2)意义：表示电容器的物理量(3)定义式：C.(4)单位：1法拉(F)

2、微法(F)皮法(pF)3平行板电容器的电容(1)决定因素：平行板电容器的电容C跟板间电介质的相对介电常数r成，跟正对面积S成，跟极板间的距离d成(2)决定式：C.(3)熟记两点保持两极板与电源相连，则电容器两极板间不变充电后断开电源，则电容器所带的不变容纳电荷本领1061012正比正比反比电压电荷量2带电粒子在电场中的偏转带电粒子以垂直匀强电场的场强方向进入电场后，做类平抛运动，轨迹为抛物线垂直于场强方向做运动：vxv0，xv0t.平行于场强方向做初速度为零的运动：动能匀速直线匀速加速直线三、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工作原理示波器是可以用来

3、观察电信号随时间变化情况的一种电子仪器如果在偏转电极XX上加横向扫描电压，同时在偏转电极YY上加所要研究的信号电压，电子束随信号电压的变化纵向做竖直方向的扫描，其周期与偏转电极XX的扫描电压的周期，在荧光屏上就显示出信号电压随时间变化的图线相同解析：电容器的电容和它所带的电荷量无关，和板间的电压无关，只由电容器本身的结构来决定因此A、B、C都不正确，故选D.答案：D2如图所示，把原来不带电的金属球壳B的外表面接地，将一带正电的小球A从小孔放入球壳内，但不与B发生接触，达到静电平衡后，则()AB带正电BB不带电CB的内外表面电势相等DB带负电解析：根据静电平衡的特点可知：金属球壳是一等势体，其内

4、外表面电势相等，选项C正确；静电感应使球壳内表面带负电，外表面不带电(接地)，故A、B错，D对答案：CD3三个分别带有正电、负电和不带电的质量相同的颗粒，从水平放置的平行带电金属板左侧以相同速度v0垂直电场线方向射入匀强电场，分别落在带正电荷的下板上的a、b、c三点，如图所示，下面判断正确的是()A落在a点的颗粒带正电，c点的带负电，b点的不带电B落在a、b、c点的颗粒在电场中的加速度的关系是aaabacC三个颗粒在电场中运动的时间关系是tatbtcD电场力对落在c点的颗粒做负功答案：BD4如图所示，abcd是一个正方形盒子cd边的中点有一个小孔e.盒子中有沿ad方向的匀强电场一个质量为m、带

5、电荷量为q的粒子从a处的小孔沿ab方向以初速度v0射入盒内，并恰好从e处的小孔射出(忽略粒子重力，正方形的边长为l)，求：(1)该带电粒子从e孔射出的速度大小；(2)该过程中电场力对该带电粒子做的功；(3)该电场的场强 平行板电容器的动态分析2电容器两类动态变化的分析比较(1)第一类动态变化：两极板间电压U恒定不变(2)第二类动态变化：电容器所带电荷量Q恒定不变在分析平行板电容器的动态变化时必须抓住两个关键点：(1)确定不变量；(2)恰当选择公式例1(2012年阜阳模拟)如图所示，在平行板电容器正中有一个带电微粒S闭合时，该微粒恰好能保持静止在以下两种情况下：(1)保持S闭合，(2)充电后将S

6、断开下列说法能实现使该带电微粒向上运动打到上极板的是()A情况下，可以通过上移极板M实现B情况下，可以通过上移极板N实现C情况下，可以通过上移极板M实现D情况下，可以通过上移极板N实现思路点拨解答本题应注意以下两点：(1)确定两种情况下的不变量，是电压不变还是电荷量不变；(2)选择合适公式分析场强怎样变化，得出电场力的变化答案B1传感器是一种采集信息的重要器件，如图所示为测定压力的电容式传感器，将电容器、零刻度在中间的灵敏电流计和电源串联成闭合回路当压力F作用于可动膜片电极上时，膜片产生形变，引起电容的变化，导致灵敏电流计指针偏转，从对膜片施加恒定的压力开始到膜片稳定之后，灵敏电流计指针的偏转

7、情况为(已知电流从电流计正接线柱流入时指针向右偏)()A向左偏到某一刻度后回到零刻度B向右偏到某一刻度后回到零刻度C向右偏到某一刻度后不动D向左偏到某一刻度后不动答案：B带电粒子在电场中的平衡与直线运动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带电粒子在电场中的平衡解题步骤：选取研究对象进行受力分析，注意电场力的方向特点由平衡条件列方程求解3带电粒子在电场中的变速直线运动：可用运动学公式和牛顿第二定律求解或从

8、功能角度用动能定理或能量守恒定律求解带电粒子在匀强电场中所受电场力恒定，方向与电场线平行，所受重力恒定，方向竖直向下，因此粒子在匀强电场与重力场的复合场中一定做匀变速运动轨迹可能为直线，也可能为曲线例2 如图所示，一个质量为m，带电荷量为q的粒子在O点以初速度v0跟水平方向成角射出，如果在某方向上加上一定大小的匀强电场后，可使粒子沿初速度方向做直线运动(1)求所加最小匀强电场的场强的大小及方向；(2)若加上水平向左、大小一定的匀强电场，求当粒子速度为零时距O点的距离思路点拨求解此题应把握以下三点：(1)作出力的平行四边形确定最小场强的方向(2)在直角三角形中，利用三角函数求最小场强的大小(3)

9、由牛顿定律和运动学公式(或动能定理)求距离2.如图所示，板长L4 cm的平行板电容器，板间距离d3 cm，板与水平线夹角37，两板所加电压为U100 V，有一带负电液滴，带电荷量为q31010C，以v01 m/s的水平速度自A板边缘水平进入电场，在电场中仍沿水平方向并恰好从B板边缘水平飞出，取g10 m/s2.求：(1)液滴的质量；(2)液滴飞出时的速度答案：(1)8108kg(2)1.32 m/s带电粒子在电场中的偏转问题1粒子的偏转角问题例3两个半径均为R的圆形平板电极，平行正对放置，相距为d，极板间的电势差为U，板间电场可以认为是均匀的一个粒子从正极板边缘以某一初速度垂直于电场方向射入两

10、极板之间，到达负极板时恰好落在极板中心已知质子带电荷量为e，质子和中子的质量均视为m，忽略重力和空气阻力的影响，求：(1)极板间的电场强度E；(2)粒子在极板间运动的加速度a；(3)粒子的初速度v0.思路点拨 两平行板间的电场为匀强电场，所以粒子在板间做类平抛运动，分析的方法与平抛运动相同，即运动的合成与分解3如图所示，质量为m，电荷量为q的带电粒子以初速v0进入场强为E的匀强电场中，极板的长度为L，电容器极板中央到光屏的距离也是L.已知带电粒子打到光屏的P点，求偏移量OP的大小1(2011年高考天津理综)板间距为d的平行板电容器所带电荷量为Q时，两极板间电势差为U1，板间场强为E1.现将电容

11、器所带电荷量变为2Q，板间距变为d，其他条件不变，这时两极板间电势差为U2，板间场强为E2，下列说法正确的是()AU2U1，E2E1BU22U1，E24E1CU2U1，E22E1 DU22U1，E22E1答案：C2(2011年高考安徽理综)图(a)为示波管的原理图如果在电极YY之间所加的电压按图(b)所示的规律变化，在电极XX之间所加的电压按图(c)所示的规律变化，则在荧光屏上会看到的图形是()解析：由图(b)及图(c)知，当UY为正时，Y板电势高，电子向Y偏，而此时UX为负，即X板电势高，电子向X板偏，所以选B.答案：B3用控制变量法，可以研究影响平行板电容器电容的因素(如图所示)设两极板正

12、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，减小S，则变小D保持d不变，减小S，则不变答案：A4(2012年长沙模拟)如图所示，某空间有一竖直向下的匀强电场，电场强度E1.0102V/m，一块足够大的接地金属板水平放置在匀强电场中，在金属板的正上方高度h0.80 m的a处有一粒子源，盒内粒子以v02.0102 m/s的初速度向水平面以下的各个方向均匀放出质量为m2.01015 kg，电荷量为q1012C的带电粒子，粒子最终落在金属板b上若不计粒子重力，求：(结果保留两位有效数字)(1)粒子源所在处a点的电势；(2)带电粒子打在金属板上时的动能；(3)从粒子源射出的粒子打在金属板上的范围(所形成的面积)；若使带电粒子打在金属板上的范围减小，可以通过改变哪些物理量来实现？答案：(1)80 V(2)1.21010 J(3)面积4 m2可以通过减小h或增大E来实现