第六章第3單元電容器電場中帶電粒子的運動

1、一、電容器及其電容一、電容器及其電容1電容器電容器(1)組成：兩個彼此絕緣且又相距很近的導體組成：兩個彼此絕緣且又相距很近的導體(2)帶電荷量：一個極板所帶電荷量的絕對值帶電荷量：一個極板所帶電荷量的絕對值(3)充、放電充、放電充電：把電容器接在電源上后，電容器兩個極板分別帶充電：把電容器接在電源上后，電容器兩個極板分別帶上等量的異號電荷的過程充電后，兩極板上的電荷由于上等量的異號電荷的過程充電后，兩極板上的電荷由于互相吸引而保存下來；兩極板間有互相吸引而保存下來；兩極板間有 存在充電過程存在充電過程中由電源獲得的電能儲存在電容器中中由電源獲得的電能儲存在電容器中電場電場放電：用導線將充電后的

2、電容器的兩極板接通，兩放電：用導線將充電后的電容器的兩極板接通，兩極板上的電荷極板上的電荷 的過程放電后的兩極板間不再的過程放電后的兩極板間不再有電場，電場能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量有電場，電場能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量中和中和容納電荷本領容納電荷本領1061012正比正比正比正比反比反比電壓電壓電荷量電荷量動能動能2帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)帶電粒子以垂直勻強電場的場強方向進入電場后，做類平帶電粒子以垂直勻強電場的場強方向進入電場后，做類平拋運動，軌跡為拋物線拋運動，軌跡為拋物線垂直于場強方向做垂直于場強方向做 運動：運動：vxv0，xv0t.平行于場強方向做初速度為零的平行于場強

3、方向做初速度為零的 運動：運動：勻速直線勻速直線勻加速直線勻加速直線電子槍電子槍偏轉(zhuǎn)電極偏轉(zhuǎn)電極熒光屏熒光屏2工作原理工作原理示波器是可以用來觀察電信號隨時間變化情況的一種電示波器是可以用來觀察電信號隨時間變化情況的一種電子儀器如果在偏轉(zhuǎn)電極子儀器如果在偏轉(zhuǎn)電極XX上加橫向掃描電壓，同時上加橫向掃描電壓，同時在偏轉(zhuǎn)電極在偏轉(zhuǎn)電極YY上加所要研究的信號電壓，電子束隨信上加所要研究的信號電壓，電子束隨信號電壓的變化縱向做豎直方向的掃描，其周期與偏轉(zhuǎn)電號電壓的變化縱向做豎直方向的掃描，其周期與偏轉(zhuǎn)電極極XX的掃描電壓的周期的掃描電壓的周期 ，在熒光屏上就顯示出信，在熒光屏上就顯示出信號電壓隨時間變化

4、的圖線號電壓隨時間變化的圖線相同相同解析：解析：電容器的電容和它所帶的電荷量無關，和板間的電電容器的電容和它所帶的電荷量無關，和板間的電壓無關，只由電容器本身的結構來決定因此壓無關，只由電容器本身的結構來決定因此A、B、C都都不正確，故選不正確，故選D. 答案：答案：D2如圖如圖633所示，在所示，在A板附近有一電板附近有一電 子由靜止開始向子由靜止開始向B板運動，則關于電子板運動，則關于電子 到達到達B板時的速率，下列解釋正確的是板時的速率，下列解釋正確的是 () 圖圖633A兩板間距越大，加速的時間就越長，則獲得的速率兩板間距越大，加速的時間就越長，則獲得的速率 越大越大B兩板間距越小，加

5、速度就越大，則獲得的速率越大兩板間距越小，加速度就越大，則獲得的速率越大C與兩板間的距離無關，僅與加速電壓與兩板間的距離無關，僅與加速電壓U有關有關D以上解釋都不正確以上解釋都不正確答案：答案：C答案：答案：A4一臺正常工作的示波管，突然發(fā)現(xiàn)熒光屏上畫面的高度一臺正常工作的示波管，突然發(fā)現(xiàn)熒光屏上畫面的高度縮小，則產(chǎn)生故障的原因可能是縮小，則產(chǎn)生故障的原因可能是 ()加速電壓偏大加速電壓偏小加速電壓偏大加速電壓偏小偏轉(zhuǎn)電壓偏大偏轉(zhuǎn)電壓偏小偏轉(zhuǎn)電壓偏大偏轉(zhuǎn)電壓偏小ABC D答案：答案： D5如圖如圖634所示，所示，abcd是一個是一個 正方形盒子正方形盒子cd邊的中點有一個邊的中點有一個 小孔

6、小孔e.盒子中有沿盒子中有沿ad方向的勻強電方向的勻強電 場一個質(zhì)量為場一個質(zhì)量為m、帶電荷量為、帶電荷量為q的的 圖圖634 粒子從粒子從a處的小孔沿處的小孔沿ab方向以初速度方向以初速度v0射入盒內(nèi)，并恰好射入盒內(nèi)，并恰好 從從e處的小孔射出處的小孔射出(忽略粒子重力，正方形的邊長為忽略粒子重力，正方形的邊長為l)， 求：求：(1)該帶電粒子從該帶電粒子從e孔射出的速度大?。豢咨涑龅乃俣却笮?；(2)該過程中電場力對該帶電粒子做的功；該過程中電場力對該帶電粒子做的功；(3)該電場的場強該電場的場強平行板電容器的動態(tài)分析平行板電容器的動態(tài)分析關鍵一點關鍵一點在分析平行板電容器的電容及其他參量的

7、動態(tài)變化時，有在分析平行板電容器的電容及其他參量的動態(tài)變化時，有兩個技巧：兩個技巧：(1)緊抓不變量即控制變量法；緊抓不變量即控制變量法；(2)選擇合適的公選擇合適的公式分析式分析 如圖如圖635所示，平行板電容器與電動勢為所示，平行板電容器與電動勢為E的直流電源的直流電源(內(nèi)阻不計內(nèi)阻不計)連接，下極板接地一帶電油滴連接，下極板接地一帶電油滴位于電容器中的位于電容器中的P點且恰好處于平衡狀態(tài)現(xiàn)將平行板電點且恰好處于平衡狀態(tài)現(xiàn)將平行板電容器的上極板豎直向上移動一小段距離，則容器的上極板豎直向上移動一小段距離，則 () 圖圖635A帶電油滴將沿豎直方向向上運動帶電油滴將沿豎直方向向上運動BP點的

8、電勢將降低點的電勢將降低C帶電油滴的電勢能將減小帶電油滴的電勢能將減小D若電容器的電容減小，則極板帶電荷量將增大若電容器的電容減小，則極板帶電荷量將增大答案答案B 在分析平行板電容器的電容及其他參量在分析平行板電容器的電容及其他參量的動態(tài)變化時，要注意兩個方面：的動態(tài)變化時，要注意兩個方面：(1)確定不變量；確定不變量；(2)選擇合適的公式分析選擇合適的公式分析.1(2011廣州模擬廣州模擬)如圖如圖636所所示的電路，水平放置的平行板示的電路，水平放置的平行板電容器中有一個帶電液滴正好電容器中有一個帶電液滴正好處于靜止狀態(tài)為了使液滴豎處于靜止狀態(tài)為了使液滴豎 圖圖636直向上運動，下列操作可

9、行的是直向上運動，下列操作可行的是 ()A斷開開關，將兩板間的距離拉大一些斷開開關，將兩板間的距離拉大一些B斷開開關，將兩板間的距離減小一些斷開開關，將兩板間的距離減小一些C保持開關閉合，將兩板間的距離減小一些保持開關閉合，將兩板間的距離減小一些D保持開關閉合，以兩板各自的左側(cè)板沿為軸，同時保持開關閉合，以兩板各自的左側(cè)板沿為軸，同時 向上向上(即逆時針方向即逆時針方向)轉(zhuǎn)過一個小角度轉(zhuǎn)過一個小角度學之用學之用答案：答案： C帶電粒子在電場中的加速帶電粒子在電場中的加速師師 之之 說說1研究對象研究對象(1)基本粒子：如電子、質(zhì)子、基本粒子：如電子、質(zhì)子、粒子、離子等除有說明或有粒子、離子等除

10、有說明或有 明確的暗示以外，一般都不考慮重力明確的暗示以外，一般都不考慮重力(但并不忽略質(zhì)量但并不忽略質(zhì)量)(2)帶電顆粒：如液滴、油滴、塵埃、小球等，除有說明或有帶電顆粒：如液滴、油滴、塵埃、小球等，除有說明或有 明確的暗示以外，一般都不能忽略重力明確的暗示以外，一般都不能忽略重力 如圖如圖637甲所示，在水平地面上固定一傾角甲所示，在水平地面上固定一傾角為為的光滑絕緣斜面，斜面處于電場強度大小為的光滑絕緣斜面，斜面處于電場強度大小為E、方向沿、方向沿斜面向下的勻強電場中一勁度系數(shù)為斜面向下的勻強電場中一勁度系數(shù)為k的絕緣輕質(zhì)彈簧的的絕緣輕質(zhì)彈簧的一端固定在斜面底端，整根彈簧處于自然狀態(tài)一質(zhì)

11、量為一端固定在斜面底端，整根彈簧處于自然狀態(tài)一質(zhì)量為m、帶電荷量為帶電荷量為q(q0)的滑塊從距離彈簧上端為的滑塊從距離彈簧上端為s0處靜止釋放，處靜止釋放，滑塊在運動過程中電荷量保持不變，設滑塊與彈簧接觸過滑塊在運動過程中電荷量保持不變，設滑塊與彈簧接觸過程沒有機械能損失，彈簧始終處在彈性限度內(nèi)，重力加速程沒有機械能損失，彈簧始終處在彈性限度內(nèi)，重力加速度大小為度大小為g.圖圖637(1)求滑塊從靜止釋放到與彈簧上端接觸瞬間所經(jīng)歷的時間求滑塊從靜止釋放到與彈簧上端接觸瞬間所經(jīng)歷的時間t1；(2)若滑塊在沿斜面向下運動的整個過程中最大速度大小為若滑塊在沿斜面向下運動的整個過程中最大速度大小為v

12、m，求滑塊從靜止釋放到速度大小為求滑塊從靜止釋放到速度大小為vm的過程中彈簧的彈力所做的的過程中彈簧的彈力所做的功功W；(3)從滑塊靜止釋放瞬間開始計時，請在圖從滑塊靜止釋放瞬間開始計時，請在圖637乙中畫出滑乙中畫出滑塊在沿斜面向下運動的整個過程中速度與時間關系塊在沿斜面向下運動的整個過程中速度與時間關系vt圖圖象圖中橫坐標軸上的象圖中橫坐標軸上的t1、t2及及t3分別表示滑塊第一次與彈簧上分別表示滑塊第一次與彈簧上端接觸、第一次速度達到最大值及第一次速度減為零的時刻，端接觸、第一次速度達到最大值及第一次速度減為零的時刻，縱坐標軸上的縱坐標軸上的v1為滑塊在為滑塊在t1時刻的速度大小，時刻的

13、速度大小，vm是題中所指的是題中所指的物理量物理量思路點撥思路點撥本題考查勻變速直線運動規(guī)律、共點力的平本題考查勻變速直線運動規(guī)律、共點力的平衡、動能定理、牛頓運動定律等知識，解答時要分階段應衡、動能定理、牛頓運動定律等知識，解答時要分階段應用不同的規(guī)律列方程求解用不同的規(guī)律列方程求解討論帶電粒子在電場中做直線運動討論帶電粒子在電場中做直線運動(加速或減速加速或減速)的方的方法：法：(1)能量方法能量方法能量守恒定律；能量守恒定律；(2)功能關系功能關系動能定理；動能定理；(3)力和加速度方法力和加速度方法牛頓運動定律，勻變速直線運動牛頓運動定律，勻變速直線運動 公式公式.學學 之之 用用2如

14、圖如圖638所示，水平放置所示，水平放置的的A、B兩平行板相距兩平行板相距h，上板，上板A帶正電現(xiàn)有質(zhì)量為帶正電現(xiàn)有質(zhì)量為m、電、電荷量為荷量為q的小球在的小球在B板下方距板下方距 圖圖638離為離為H處，以初速度處，以初速度v0豎直向上從豎直向上從B板小孔進入板間電場，板小孔進入板間電場，欲使小球剛好打到欲使小球剛好打到A板，板，A、B間電勢差間電勢差UAB應為多大？應為多大？帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)問題帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)問題 兩個半徑均為兩個半徑均為R的圓形平板電極，平行正對放置，的圓形平板電極，平行正對放置，相距為相距為d，極板間的電勢差為，極板間的電勢差為U，板間電場可以認為是均，板

15、間電場可以認為是均勻的一個勻的一個粒子從正極板邊緣以某一初速度垂直于電場粒子從正極板邊緣以某一初速度垂直于電場方向射入兩極板之間，到達負極板時恰好落在極板中心方向射入兩極板之間，到達負極板時恰好落在極板中心已知質(zhì)子帶電荷量為已知質(zhì)子帶電荷量為e，質(zhì)子和中子的質(zhì)量均視為，質(zhì)子和中子的質(zhì)量均視為m，忽，忽略重力和空氣阻力的影響，求：略重力和空氣阻力的影響，求：(1)極板間的電場強度極板間的電場強度E；(2)粒子在極板間運動的加速度粒子在極板間運動的加速度a；(3)粒子的初速度粒子的初速度v0.思路點撥思路點撥兩平行板間的電場為勻強電場，所以兩平行板間的電場為勻強電場，所以粒子在粒子在板間做類平拋運

16、動，分析的方法與平拋運動相同，即運動的板間做類平拋運動，分析的方法與平拋運動相同，即運動的合成與分解合成與分解(1)兩平行板間的電場可以看成勻強電場兩平行板間的電場可以看成勻強電場UEd.(2)垂直射入電場的微觀粒子在電場中的運動分解成垂直射入電場的微觀粒子在電場中的運動分解成 平行電場方向上的勻加速直線運動和垂直電場方平行電場方向上的勻加速直線運動和垂直電場方 向上的勻速直線運動向上的勻速直線運動.學學 之之 用用3如圖如圖6310所示，質(zhì)量為所示，質(zhì)量為m，電荷量為電荷量為q的帶電粒子以初速的帶電粒子以初速v0進入場強為進入場強為E的勻強電場中，極的勻強電場中，極板的長度為板的長度為L，電

17、容器極板中央，電容器極板中央 圖圖6310到光屏的距離也是到光屏的距離也是L.已知帶電粒子打到光屏的已知帶電粒子打到光屏的P點，求偏點，求偏移量移量OP的大小的大小考情考情分析分析本節(jié)在高考中考查的題目多、分值高、幾率大，考查形本節(jié)在高考中考查的題目多、分值高、幾率大，考查形式一般為選擇題和計算題，其中帶電粒子在電場中加速和偏式一般為選擇題和計算題，其中帶電粒子在電場中加速和偏轉(zhuǎn)是考查的重點和熱點，可以說是年年考、卷卷考命題內(nèi)轉(zhuǎn)是考查的重點和熱點，可以說是年年考、卷卷考命題內(nèi)容主要是電場知識與力學知識的綜合，有的考題是考查帶電容主要是電場知識與力學知識的綜合，有的考題是考查帶電粒子在電場中的直

18、線運動、振動，有的是考查帶電粒子在電粒子在電場中的直線運動、振動，有的是考查帶電粒子在電場中的曲線運動、類平拋運動，也有的是考查帶電粒子在電場中的曲線運動、類平拋運動，也有的是考查帶電粒子在電場、磁場、重力場、復合場中的直線運動、曲線運動、勻速場、磁場、重力場、復合場中的直線運動、曲線運動、勻速圓周運動等等，同時還涉及到與實際相聯(lián)系的題目，所以要圓周運動等等，同時還涉及到與實際相聯(lián)系的題目，所以要求考生能靈活地運用電磁學、力學及其相關的數(shù)學知識綜合求考生能靈活地運用電磁學、力學及其相關的數(shù)學知識綜合解答題目難度一般為中等或較難解答題目難度一般為中等或較難命題命題預測預測 分析近三年高考試題、教

19、學大綱和考試說明，不分析近三年高考試題、教學大綱和考試說明，不難發(fā)現(xiàn)這一部分內(nèi)容是高考命題的重點和熱點，所以難發(fā)現(xiàn)這一部分內(nèi)容是高考命題的重點和熱點，所以可以預測這部分內(nèi)容也必將是今后高考考查的重點，可以預測這部分內(nèi)容也必將是今后高考考查的重點，考試內(nèi)容體現(xiàn)這一部分內(nèi)容與其他內(nèi)容的綜合，特別考試內(nèi)容體現(xiàn)這一部分內(nèi)容與其他內(nèi)容的綜合，特別是與力學知識的綜合，以及聯(lián)系實際的問題題型主是與力學知識的綜合，以及聯(lián)系實際的問題題型主要是選擇題和計算題，考查主要集中在有關電容器概要是選擇題和計算題，考查主要集中在有關電容器概念和帶電粒子在電場中的直線運動和曲線運動，涉及念和帶電粒子在電場中的直線運動和曲線

20、運動，涉及到電場有關知識、牛頓定律和能量知識的綜合應用到電場有關知識、牛頓定律和能量知識的綜合應用.1(2010重慶高考重慶高考)某電容式話筒的某電容式話筒的 原理示意圖如圖原理示意圖如圖6311所示，所示， E為電源，為電源，R為電阻，薄片為電阻，薄片P和和Q 為兩金屬極板，對著話筒說話時，為兩金屬極板，對著話筒說話時， 圖圖6311 P振動而振動而Q可視為不動在可視為不動在P、Q間距增大過程中間距增大過程中 ()AP、Q構成的電容器的電容增大構成的電容器的電容增大BP上電荷量保持不變上電荷量保持不變CM點的電勢比點的電勢比N點的低點的低DM點的電勢比點的電勢比N點的高點的高答案：答案：D2(2010北京高考北京高考)用控制變量法，用控制變量法，可以研究影響平行板電容器電可以研究影響平行板電容器電容的因素容的因素(如圖如圖6312)設設兩極板正對面積為兩極板正對面積為