2020屆高三物理一輪教案帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)

2020屆高三物理一輪教案帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)教學(xué)目標(biāo)：熟練應(yīng)所學(xué)電場(chǎng)知識(shí)分析解決帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)咨詢題。明白得電容器的電容，把握平行板電容器的電容的決定因素把握示波管，示波器及其應(yīng)用。教學(xué)重點(diǎn)：教學(xué)難點(diǎn)：教學(xué)方法：講練結(jié)合，運(yùn)算機(jī)輔助教學(xué)教學(xué)過(guò)程：一、帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的加速一樣情形下帶電粒子所受的電場(chǎng)力遠(yuǎn)大于重力，因此能夠認(rèn)為只有電場(chǎng)力做功。由動(dòng)能定理W=qU=ΔE，此式與電場(chǎng)是否勻強(qiáng)無(wú)關(guān)，與帶電粒子的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)、軌跡形狀也無(wú)關(guān)。KφU0oUφU0oUT2Tt〔不計(jì)重力作用〕以下講法中正確的選項(xiàng)是時(shí)刻開(kāi)釋電子，電子將始終向右運(yùn)動(dòng)，直到打到右極板上時(shí)刻開(kāi)釋電子，電子可能在兩板間振動(dòng)時(shí)刻開(kāi)釋電子，電子可能在兩板間振動(dòng)，也可能打到右極板上時(shí)刻開(kāi)釋電子，電子必將打到左極板上解：從，接著勻減速時(shí)刻，接著勻減速，改為向左先勻加速，接著勻減速。即在兩板間振動(dòng)；假如兩板間距離不夠大，那么電時(shí)刻開(kāi)釋電子，假如兩板間距離AC帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)0mqvLd射出時(shí)的側(cè)移、偏轉(zhuǎn)角和動(dòng)能增量。0

v0θ yθvt〔y

1 Uq L Uq L 2dmv

UL2

千萬(wàn)不要死記公式，要清晰物理過(guò)程。依照不同的條件，結(jié)論改用不同的表達(dá)形式〔初速度、初動(dòng)能、初動(dòng)量或加速電壓等〕。vtan

UqL

UL L〔2〕偏角：

v dmv2

y

tan，講明穿出時(shí)刻的末速度2的反向延長(zhǎng)線與初速度延長(zhǎng)線交點(diǎn)恰好在水平位移的中點(diǎn)。這一點(diǎn)和平拋運(yùn)動(dòng)的結(jié)論相同。=EqyqU〕KyLU0【例2】如下圖，熱電子由陰極飛出時(shí)的初速忽略不計(jì)，電子發(fā)射裝置的加速電壓為U電容器板長(zhǎng)和板間距離均為L(zhǎng)=10cm，下極板接地。電容器右端到熒光屏的距離也是yLU03U0ou0.060.1 0.2 0.30.43U0ou0.060.1 0.2 0.30.40.5t屏上有電子打到的區(qū)間有0多長(zhǎng)？③屏上的亮點(diǎn)如何移動(dòng)？00t=0.06s1.8Uy=0.45L=O點(diǎn)13.5cm0.5L〔偏轉(zhuǎn)電壓超過(guò)2.0U，電子就打到極板上了3L=30cm重復(fù)顯現(xiàn)。00帶電物體在電場(chǎng)力和重力共同作用下的運(yùn)動(dòng)。當(dāng)帶電體的重力和電場(chǎng)力大小可以相比時(shí)，不能再將重力忽略不計(jì)。這時(shí)研究對(duì)象經(jīng)常被稱為〝帶電微粒〞、〝帶電塵埃〞、〝帶電 -小球〞等等。這時(shí)的咨詢題實(shí)際上變成一個(gè)力學(xué)咨詢題，只是在考慮能量守恒的時(shí)候需要考慮到電勢(shì)能的變化。【例】如圖，水平放置的平行金屬板間有勻強(qiáng)電場(chǎng)。一根長(zhǎng)l +的絕緣細(xì)繩一端固定在O點(diǎn)，另一端系有質(zhì)量為m并帶有一定電荷的CO3CO點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)，至少要給小球多大的水平?jīng)_量？在這種情形下，在小球運(yùn)動(dòng)過(guò)程中細(xì)繩所受的最大拉力是多大？解：由，原先小球受到的電場(chǎng)力和重力大小相等，增大電壓后電場(chǎng)力是重力的3倍。在C2gl點(diǎn)最小速度對(duì)應(yīng)最小的向心力這時(shí)細(xì)繩的拉力為零合力為可求得速度為2gl2gl因此給小球的最小沖量為I=m 在最高點(diǎn)D小球受到的拉力最大從C到D2gl能定理：

1 1 DF2mg

mv

。2mg mv2 mv2 Dθθ2 D 2 C θθ4O0×10-10C的小球，將小球從最低點(diǎn)A由靜止開(kāi)釋，求1〕小球擺到最高點(diǎn)時(shí)絲線與豎直方向的夾角多大？〔2〕擺動(dòng)過(guò)程中小球的最大速度是多大？e1F=0.75GeB〔2〕小球通過(guò)平穩(wěn)位置時(shí)速度最大。由動(dòng)能定理：1.25mg0.2l=mvB

=1.4m/s。二、電容器電容器兩個(gè)彼此絕緣又相隔專門近的導(dǎo)體都能夠看成一個(gè)電容器。電容器的電容電容CQ是表示電容器容納電荷本領(lǐng)的物理量，是由電容器本身的性質(zhì)〔導(dǎo)體大小、U形狀、相對(duì)位置及電介質(zhì)〕決定的。平行板電容器的電容C兩種不同變化

s s4kd d電容器和電源連接如圖，改變板間距離、改變正對(duì)面積或改變板間電解質(zhì)材料，都會(huì)改變其電容，從而可能引起電容器兩板間電場(chǎng)的變化。那個(gè)地點(diǎn)一定要分清兩種常見(jiàn)的變化：〔1〕電鍵K保持閉合，那么電容器兩端的電壓恒定〔等于電源電動(dòng)勢(shì)〕，KU 1這種情形下帶電量QCUC而C

4kd

，E d d dd 1〔KQ恒定，這種情形下C

,Ud

,EK【例5】如下圖，在平行板電容器正中有一個(gè)帶電微粒。KKKK斷開(kāi)；兩種情形下，各用什么方法能使該帶電微粒向上運(yùn)動(dòng)打 M到上極板？ NA.上移上極板M 上移下極板NC.左移上極板M 把下極板N接解：由上面的分析可知①選B，②選C?！纠?】運(yùn)算機(jī)鍵盤上的每一個(gè)按鍵下面都有一個(gè)電容傳感器。電容的運(yùn)算公式是C

S表示兩AdA金屬片間的距離。當(dāng)某一鍵被按下時(shí)，d發(fā)生改變，引起電容器的電容發(fā)生改變，從而給電子線路發(fā)出相應(yīng)的信號(hào)。兩金屬片的正對(duì)面積為50mm2，鍵未被按下時(shí)，兩金屬片間的距離為0.60mm。只要電容變化達(dá)0.25pF，電子線路就能發(fā)出相應(yīng)的信號(hào)。那么為使按鍵得到反應(yīng)，至少需要按下多大距離？解：先求得未按下時(shí)的電容C

C=0.75pF，再由

d2

得Cd和C

=1.00pF，得Δd=0.15mm。

C d C d 22 1 2 1【例7】一平行板電容器充電后與電源斷開(kāi)，負(fù)極板接地，在兩極板間有一正電荷〔電量專門小〕固定在P點(diǎn)，如下圖，以E表示兩極板間的場(chǎng)強(qiáng)表示電容器的電壓表示正電荷在P點(diǎn)的電勢(shì)能假設(shè)保持負(fù)極板不動(dòng)將正極板移到圖中虛線所示的位置那〔 AU不變BE變大，W變大CU不變DU不變，W解析：當(dāng)平行板電容器充電后與電源斷開(kāi)時(shí)，對(duì)有關(guān)物理量變化的討論，要注意板間場(chǎng)U Q Q強(qiáng)的一個(gè)特點(diǎn)：E d Cd

，即關(guān)于介質(zhì)介電常數(shù)為ε的平行板電容器而言，S兩極間場(chǎng)強(qiáng)只與極板上單位面積的帶電量成正比。QEd距離減小，據(jù)UEd可知，電容器的電壓UEP的電勢(shì)保持不變，因此電荷在P點(diǎn)的電勢(shì)能WAC。電容式傳感器在測(cè)量中有著重要的應(yīng)用，因此在學(xué)復(fù)習(xí)中不可忽視。關(guān)鍵在于抓住宅測(cè)物理量與電容器中電容的聯(lián)系，咨詢題就迎刃而解了。電容器與恒定電流相聯(lián)系應(yīng)該明白得的是：電容器與哪部分電路并聯(lián)，電容器兩端的電壓就必定與那部分電路兩端電壓相等?！纠?】如下圖電路中，C2

2C，R1

2R1

，忽略電源電阻，以下講法中正確的選項(xiàng)是〔 〕①開(kāi)關(guān)K處于斷開(kāi)狀態(tài)，電容C的電量大于C2 1

的電量；②開(kāi)關(guān)處于2斷開(kāi)狀態(tài)電容C的電量大于C 的電量開(kāi)關(guān)處于接通狀態(tài)電容C21 2C1

的電量；④開(kāi)關(guān)處于接通狀態(tài)，電容C1

的電量大于C的2C1C1KR1R2C2EA.① B.④ C.①③ 解析：開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，電容C、C1 2

兩端電壓相等，均為E，因?yàn)镃2

2C1

，由CQ知UQ

，即Q

QKR

R和2 1 1 2 1 1 2 1R的電流相等，CRR2 1

并聯(lián)，C2

RC1

的電壓為IRC2

IR又1QCIR，Q1 1 2

CIR又C2 1

2C，R1

2R1

，因此Q1

Q即兩電容的電量相等；因2此正確選項(xiàng)應(yīng)為A。6、電容器力學(xué)綜合必須注意的是：當(dāng)帶電體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中與其它導(dǎo)體有接觸時(shí)，有可能所帶電量要發(fā)生變化。9RK閉合mq的小球靜止于平行板電容器板間的中OK碰撞時(shí)無(wú)機(jī)械能缺失，碰撞后小球恰能運(yùn)動(dòng)到另一極板處，設(shè)兩極板間的距離為dε。⑵小

R3KR2RE R1

R4C OC球和電容器一個(gè)極板碰撞后所帶的電量q。解析：⑴開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，電容器兩極板間電場(chǎng)方向豎直向上，由小球在O點(diǎn)處?kù)o止可知，小球帶正電。設(shè)兩極板間電壓為U，那么mgqUUd

mgdq

；由于R4

無(wú)電流，電容器兩極板間電壓U等于電阻R1

的端電壓，那么UR2

R

E3

3mgd2q ⑵開(kāi)關(guān)斷開(kāi)后，兩極板間電壓為U，U RR