高考物理一輪復(fù)習(xí)粵教版課件第七章靜電場(chǎng)基礎(chǔ)課3

基礎(chǔ)課3電容器帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)常見電容器電容器的電壓、電荷量和電容的關(guān)系1.常見電容器 (1)組成：由兩個(gè)彼此______又相互_____的導(dǎo)體組成。 (2)帶電荷量：一個(gè)極板所帶電荷量的________。 (3)電容器的充、放電

充電：使電容器帶電的過程，充電后電容器兩板帶上等量的___________，電容器中儲(chǔ)存________。

放電：使充電后的電容器失去電荷的過程，放電過程中___________轉(zhuǎn)化為其他形式的能。知識(shí)排查絕緣靠近絕對(duì)值異種電荷電場(chǎng)能電場(chǎng)能2.電容 (1)定義：電容器所帶的___________與電容器兩極板間的電勢(shì)差U的比值。 (2)定義式：C＝_____。 (3)物理意義：表示電容器_____________本領(lǐng)大小的物理量。 (4)單位：法拉(F) 1F＝_____μF＝1012

pF電荷量Q容納電荷1063.平行板電容器 (1)影響因素：平行板電容器的電容與極板的_____________成正比，與電介質(zhì)的______________成正比，與極板間距離成反比。正對(duì)面積相對(duì)介電常數(shù)帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)1.做直線運(yùn)動(dòng)的條件 (1)粒子所受合外力F合＝0，粒子或靜止，或做勻速直線運(yùn)動(dòng)。 (2)粒子所受合外力F合≠0，且與初速度方向在同一條直線上，帶電粒子將做勻加速直線運(yùn)動(dòng)或勻減速直線運(yùn)動(dòng)。2.分析方法 (1)用動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)分析，(2)用功能觀點(diǎn)分析。3.帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn) (1)條件：以速度v0垂直于電場(chǎng)線方向飛入勻強(qiáng)電場(chǎng)，僅受電場(chǎng)力。 (2)運(yùn)動(dòng)性質(zhì)：__________運(yùn)動(dòng)。 (3)處理方法：運(yùn)動(dòng)的分解。 ①沿初速度方向：做__________運(yùn)動(dòng)。 ②沿電場(chǎng)方向：做初速度為零的________________運(yùn)動(dòng)。類平拋勻速直線勻加速直線(1)_______，(2)偏轉(zhuǎn)極板，(3)熒光屏。(如圖1所示)示波管的構(gòu)造電子槍圖11.思考判斷 (1)放電后的電容器電荷量為零，電容也為零。(

) (2)一個(gè)電容器的電荷量增加1.0×10－6C時(shí)，兩板間電壓升高10V，則電容器的電容C＝1.0×10－7F。(

) (3)帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中可以做勻加速直線運(yùn)動(dòng)。(

)

答案

(1)×

(2)√

(3)√小題速練2.[粵教版選修3－1·P28·T4改編](多選)如圖2所示，兩塊大小、形狀完全相同的金屬平板平行放置，構(gòu)成一平行板電容器，與它相連接的電路如圖所示，接通開關(guān)S，電源即給電容器充電，則(

)圖2A.保持S接通，將兩板間的距離變?yōu)樵瓉淼膬杀?，則板間場(chǎng)強(qiáng)變?yōu)樵瓉淼囊话隑.保持S接通，在兩板間插入一塊介質(zhì)，則極板上的帶電量增大C.斷開S，將兩板間的距離變?yōu)樵瓉淼囊话?，則兩板間的電勢(shì)差加倍D.斷開S，在兩板間插入一塊介質(zhì)，則兩板間的電勢(shì)差減小答案ABD3.[粵教版選修3－1·P34·T10改編](多選)如圖3所示，A為粒子源，F(xiàn)為熒光屏。在A和極板B間的加速電壓為U1，在兩水平放置的平行導(dǎo)體板C、D間加有偏轉(zhuǎn)電壓U2?，F(xiàn)分別有質(zhì)子和α粒子(氦核)由靜止從A發(fā)出，經(jīng)加速后以水平速度進(jìn)入C、D間，最后打到F屏上。不計(jì)粒子的重力，則(

) A.經(jīng)過加速電場(chǎng)過程，電場(chǎng)力對(duì)α粒子做的功較多

B.經(jīng)過偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)過程，電場(chǎng)力對(duì)兩種粒子做的功一樣多

C.兩種粒子打在屏上時(shí)的速度一樣大

D.兩種粒子都打在屏上的同一位置上

圖3

解析設(shè)粒子的質(zhì)量為m，帶電荷量為q，偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的極板長(zhǎng)為L(zhǎng)，兩板間距為d。

可見y與帶電粒子的m、q無關(guān)，只由加速電場(chǎng)和偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)來決定，所以質(zhì)子和α粒子能打到F上的同一位置，D正確；兩種粒子帶電荷量不同，在同一加速電場(chǎng)中電場(chǎng)力對(duì)它們做功不相同，在同一偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中電場(chǎng)力對(duì)它們做功也不同，電荷量大的做功較多，A正確，B錯(cuò)誤；由于比荷不同，所以打在屏上的速度不同，C錯(cuò)誤。答案AD平行板電容器的動(dòng)態(tài)分析1.兩類典型問題 (1)電容器始終與恒壓電源相連，電容器兩極板間的電勢(shì)差U保持不變。 (2)電容器充電后與電源斷開，電容器兩極所帶的電荷量Q保持不變?！镜淅?/p>

(2016·全國(guó)卷Ⅰ，14)一平行板電容器兩極板之間充滿云母介質(zhì)，接在恒壓直流電源上。若將云母介質(zhì)移出，則電容器(

) A.極板上的電荷量變大，極板間電場(chǎng)強(qiáng)度變大 B.極板上的電荷量變小，極板間電場(chǎng)強(qiáng)度變大 C.極板上的電荷量變大，極板間電場(chǎng)強(qiáng)度不變 D.極板上的電荷量變小，極板間電場(chǎng)強(qiáng)度不變

答案D【拓展延伸1】

(多選)將【典例】中的電源斷開，當(dāng)把云母介質(zhì)從電容器中快速抽出后，下列說法正確的是(

) A.電容器的電容增大

B.極板間的電勢(shì)差增大 C.極板上的電荷量變大

D.極板間電場(chǎng)強(qiáng)度變大

答案

BD【拓展延伸2】

(多選)在【典例】中，若水平放置平行板電容器內(nèi)部空間有一帶電粒子P靜止在電容器中，云母介質(zhì)保持不動(dòng)，同時(shí)下極板接地，當(dāng)將上極板向右移動(dòng)一小段距離時(shí)，則下列說法正確的是(

) A.電容器所帶電荷量保持不變 B.極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度保持不變 C.粒子所在初位置的電勢(shì)能保持不變 D.粒子將加速向下運(yùn)動(dòng)

答案

BC1.下列說法正確的是(

) A.電容器的電容越大，則所帶的電荷量越多 B.電容器不帶電荷時(shí)，其電容為零 C.對(duì)于一個(gè)確定的電容器來說，其電容與其帶電情況無關(guān)，是個(gè)定值 D.平行板電容器極板的正對(duì)面積越小、極板間距離越遠(yuǎn)，電容器的電容越大解析電容器所帶電荷量的多少與電容器電容和兩極板間電壓均有關(guān)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；對(duì)于一個(gè)確定的電容器來說，電容為定值，與電容器所帶的電荷量、電容器兩極板間的電勢(shì)差無關(guān)，電容器不帶電荷時(shí)，電容也不變，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤，C正確；平行板電容器的電容與極板的正對(duì)面積成正比，與兩板間的距離成反比，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案

C2.(多選)如圖4所示，平行板電容器A、B間有一帶電油滴P正好靜止在極板正中間，現(xiàn)將B極板勻速向下移動(dòng)到虛線位置，其他條件不變。則在B極板移動(dòng)的過程中(

)圖4A.油滴將向下做勻加速運(yùn)動(dòng)

B.電流計(jì)中電流由b流向aC.油滴運(yùn)動(dòng)的加速度逐漸變大

D.極板帶的電荷量減少

答案

CD帶電粒子在電場(chǎng)中的直線運(yùn)動(dòng)圖5A.3∶2 B.2∶1C.5∶2 D.3∶1答案

A2.(多選)如圖6所示，帶電小球自O(shè)點(diǎn)由靜止釋放，經(jīng)C孔進(jìn)入兩水平位置的平行金屬板之間，由于電場(chǎng)的作用，剛好下落到D孔時(shí)速度減為零。對(duì)于小球從C到D的運(yùn)動(dòng)過程，已知從C運(yùn)動(dòng)到CD中點(diǎn)位置用時(shí)t1，從C運(yùn)動(dòng)到速度等于C點(diǎn)速度一半的位置用時(shí)t2，下列說法正確的是(

) 圖6 A.小球帶負(fù)電

B.t1<t2 C.t1>t2 D.將B板向上平移少許后小球可能從D孔落下

解析由題圖可知，A、B間的電場(chǎng)強(qiáng)度方向向下，小球從C到D做減速運(yùn)動(dòng)，受電場(chǎng)力方向向上，所以小球帶負(fù)電，選項(xiàng)A正確；由于小球在電場(chǎng)中受到的重力和電場(chǎng)力都是恒力，所以小球做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，其速度圖象如圖所示，

答案

AB3.(2017·湖南長(zhǎng)沙模擬)如圖7所示，在A點(diǎn)固定一正電荷，電荷量為Q，在離A高度為H的C處由靜止釋放某帶同種電荷的液珠，開始運(yùn)動(dòng)瞬間向上的加速度大小恰好等于重力加速度g。已知靜電力常量為k，兩電荷均可看成點(diǎn)電荷，不計(jì)空氣阻力。求：

圖7(3)設(shè)BC間的電勢(shì)差大小為UCB，由題意得對(duì)液珠由釋放處至液珠到達(dá)最高點(diǎn)(速度為零)的全過程應(yīng)用動(dòng)能定理得

qUCB－mg(rB－H)＝0帶電體在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的直線運(yùn)動(dòng)問題的解題步驟1.帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)規(guī)律帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)【典例】如圖8所示，水平放置的平行板電容器與某一電源相連，它的極板長(zhǎng)L＝0.4m，兩板間距離d＝4×10－3m，有一束由相同帶電微粒組成的粒子流，以相同的速度v0從兩板中央平行極板射入，開關(guān)S閉合前，兩板不帶電，由于重力作用微粒能落到下極板的正中央，已知微粒質(zhì)量為m＝4×10－5kg，電荷量q＝＋1×10－8C，g＝10m/s2。求：

圖8(1)微粒入射速度v0為多少？(2)為使微粒能從平行板電容器的右邊射出電場(chǎng)，電容器的上極板應(yīng)與電源的正極還是負(fù)極相連？所加的電壓U應(yīng)取什么范圍？

(2)電容器的上極板應(yīng)接電源的負(fù)極。當(dāng)所加的電壓為U1時(shí)，微粒恰好從下板的右邊緣射出，即

當(dāng)所加的電壓為U2時(shí)，微粒恰好從上極板的右邊緣射出，

所以120V≤U≤200V。答案

(1)10m/s

(2)與負(fù)極相連，120V≤U≤200V1.(多選)如圖9所示，帶電荷量之比為qA∶qB＝1∶3的帶電粒子A、B以相等的速度v0從同一點(diǎn)出發(fā)，沿著跟電場(chǎng)強(qiáng)度垂直的方向射入平行板電容器中，分別打在C、D點(diǎn)，若OC＝CD，忽略粒子重力的影響，則(

)圖9A.A和B在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間之比為1∶2 B.A和B運(yùn)動(dòng)的加速度大小之比為4∶1C.A和B的質(zhì)量之比為1∶12 D.A和B的位移大小之比為1∶1答案

ABC2.如圖10所示，兩個(gè)平行帶電金屬板M、N相距為d，M板上距左端為d處有一個(gè)小孔A，有甲、乙兩個(gè)相同的帶電粒子，甲粒子從兩板左端連線中點(diǎn)O處以初速度v1平行于兩板射入，乙粒子從A孔以初速度v2垂直于M板射入，二者在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同，并且都打到N板的中點(diǎn)B處，則初速度v1與v2的關(guān)系正確的是(

)圖10答案

C3.(多選)如圖11所示的直角坐標(biāo)系中，第一象限內(nèi)分布著均勻輻向的電場(chǎng)，坐標(biāo)原點(diǎn)與四分之一圓弧的熒光屏間電壓為U；第三象限內(nèi)分布著豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)大小為E。大量電荷量為－q(q>0)、質(zhì)量為m的粒子，某時(shí)刻起從第三象限不同位置連續(xù)以相同的初速度v0沿x軸正方向射入勻強(qiáng)電場(chǎng)。若粒子只能從坐標(biāo)原點(diǎn)進(jìn)入第一象限，其他粒子均被坐標(biāo)軸上的物質(zhì)吸收并導(dǎo)出而不影響原來的電場(chǎng)分布。不計(jì)粒子的重力及它們間的相互作用。下列說法正確的是(

)圖11答案

CD

“等效法”在電場(chǎng)中的應(yīng)用——遷移變通能力的培養(yǎng)

處理帶電粒子在“等效力場(chǎng)”中的運(yùn)動(dòng)，要關(guān)注以下兩點(diǎn)：一是對(duì)帶電粒子進(jìn)行受力分析時(shí)，注意帶電粒子受到的電場(chǎng)力的方向與運(yùn)動(dòng)方向所成的夾角是銳角還是鈍角，從而決定電場(chǎng)力做功情況；二是注意帶電粒子的初始運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。圖122.物理最高點(diǎn)與幾何最高點(diǎn)。在“等效力場(chǎng)”做圓周運(yùn)動(dòng)的小球，經(jīng)常遇到小球在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)的臨界速度問題。小球能維持圓周運(yùn)動(dòng)的條件是能過最高點(diǎn)，而這里的最高點(diǎn)不一定是幾何最高點(diǎn)，而應(yīng)是物理最高點(diǎn)。圖13解析小球先在斜面上運(yùn)動(dòng)，受重力、電場(chǎng)力、支持力，然后在圓軌道上運(yùn)動(dòng)，受重力、電場(chǎng)力、軌道作用力，如圖所示，