選修3-1 第六章 第3單元.ppt

1、第3單元電容器和電容帶電粒 子在電場中的運(yùn)動(dòng),一、電容器及其電容 1電容器 (1)組成：兩個(gè)彼此_且又_的導(dǎo)體 (2)帶電荷量：一個(gè)極板所帶電荷量的_,絕緣,相互靠近,絕對值,(3)充、放電 充電：把電容器接在電源上后，電容器兩個(gè)極板分別帶上等量的_電荷的過程充電后，兩極板間有_存在，電容器儲(chǔ)存_ 放電：用導(dǎo)線將充電后的電容器的兩極板接通，極板上電荷_的過程放電后的兩極板間不再有電場，電場能轉(zhuǎn)化為_的能量,異種,電場,電荷,中和,其他形式,2電容 (1)定義：電容器所帶的_與電容器兩極板間的_的比值 (2)意義：表示電容器容納電荷_的物理量 (3)定義式：C_. (4)單位：1法拉(F)_微法

2、(F)_皮法(pF),電荷量,電勢差,本領(lǐng),106,1012,3平行板電容器的電容 (1)決定因素：平行板電容器的電容C跟板間電介質(zhì)的介電常數(shù)r成_，跟正對面積S成_，跟極板間的距離d成_ (2)決定式：C_ .,正比,正比,反比,(3)熟記兩點(diǎn) 保持兩極板與電源相連，則電容器兩極板間_不變 充電后斷開電源，則電容器所帶的 _不變,電壓,電荷量,二、帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng) 1帶電粒子在電場中加速 帶電粒子在電場中加速，若不計(jì)粒子的重力，則電場力對帶電粒子做功等于帶電粒子_的增量,動(dòng)能,qEd,qU,2帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn) 帶電粒子以垂直勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)方向進(jìn)入電場后，做類平拋運(yùn)動(dòng)，軌跡為拋物線

3、 垂直于場強(qiáng)方向做_運(yùn)動(dòng)： vxv0，xv0t. 平行于場強(qiáng)方向做初速度為零的_運(yùn)動(dòng)：如右圖所示,勻速直線,勻加速直線,三、示波管 1示波管裝置 示波管由電子槍、偏轉(zhuǎn)電極和熒光屏組成，管內(nèi)抽成真空如下圖所示,2工作原理 示波器是可以用來觀察電信號(hào)隨時(shí)間變化情況的一種電子儀器如果在偏轉(zhuǎn)電極XX上 加橫向掃描電壓，同時(shí)加在偏轉(zhuǎn)電極YY上所要研究的信號(hào)電壓，電子束隨信號(hào)電壓的變化在縱向做豎直方向的掃描，其周期與偏轉(zhuǎn)電極XX的掃描電壓的周期_，在熒光屏上就顯示出信號(hào)電壓隨時(shí)間變化的圖線,相同,1運(yùn)用電容的定義式和決定式分析電容器相關(guān)量變化的思路 (1)確定不變量，分析是電壓不變還是所帶電荷量不變,平行

4、板電容器的動(dòng)態(tài)分析,2電容器兩類問題比較,(2009年廣州模擬)絕緣金屬平行板電容器充電后，靜電計(jì)的指針偏轉(zhuǎn)一定角度，若減小兩極板a、b間的距離，同時(shí)在兩極板間插入電介質(zhì)，如右圖所示，則(),A電容器的電勢差會(huì)減小 B電容器的電勢差會(huì)增大 C靜電計(jì)指針的偏轉(zhuǎn)角度會(huì)減小 D靜電計(jì)指針的偏轉(zhuǎn)角度會(huì)增大,【答案】AC,在分析平行板電容器的電容及其他參量的動(dòng)態(tài)變化時(shí)，有兩個(gè)技巧： (1)緊抓“不變量”即“控制變量法” (2)選擇合適的公式分析,(2009年高考福建卷)如右圖所示，平行板電容器與電動(dòng)勢為E的直流電源(內(nèi)阻不計(jì))連接，下極板接地一帶電油滴位于容器中的P點(diǎn)且恰好處于平衡狀態(tài)現(xiàn)將平行板電容器的

5、上極板豎直向上移動(dòng)一小段距離(),A帶電油滴將沿豎直方向向上運(yùn)動(dòng) BP點(diǎn)的電勢將降低 C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,【答案】B,P到下極板距離d不變，而場強(qiáng)E減小，由公式UEd知P與正極板的電勢差變小，又因?yàn)橄聵O板電勢不變，所以P點(diǎn)的電勢變小，B對； 由于電場力向上，而電場方向向下，可以推斷油滴帶負(fù)電，又P點(diǎn)的電勢降低，所以油滴的電勢能增大，C錯(cuò)； 圖中電容器兩端電壓U不變，電容C減小時(shí)由公式QCU，帶電荷量減小，D錯(cuò),1研究對象 (1)基本粒子：如電子、質(zhì)子、粒子、離子等除有說明或有明確的暗示以外，一般都不考慮重力(但并不忽略質(zhì)量),帶電粒子在電場中的

6、直線運(yùn)動(dòng),(2)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 2帶電粒子的加速及處理方法 (1)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分析：帶電粒子沿與電場線平行的方向進(jìn)入勻強(qiáng)電場，受到的電場力與運(yùn)動(dòng)方向在同一直線上，做勻加速直線運(yùn)動(dòng),(2)用功能觀點(diǎn)分析：粒子動(dòng)能的變化量等于電場力對它所做的功(電場可以是勻強(qiáng)或非勻強(qiáng)電場)若粒子的初速度為零，則：,(10分)如右圖所示，水平放置的A、B兩平行板相距h，上板A帶正電 現(xiàn)有質(zhì)量為m、電荷量為q 的小球在B板下方距離為H處， 以初速度v0豎直向上從B板小 孔進(jìn)入板間電場，欲使小球 剛好打到A板，A、B間電勢 差UAB應(yīng)為多大？,【思維通道

7、】小球的運(yùn)動(dòng)分為兩個(gè)階段，這兩個(gè)階段均是勻變速直線運(yùn)動(dòng)，故可用運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律解答本題，也可用動(dòng)能定理直接求A、B間的電勢差,【解析】方法一：小球運(yùn)動(dòng)分兩個(gè)過程，在B板下方時(shí)僅受重力作用，做豎直上拋運(yùn)動(dòng)；進(jìn)入電場后受向下的電場力和重力作用，做勻減速直線運(yùn)動(dòng),方法二：將動(dòng)能定理用于運(yùn)動(dòng)全過程，注意在全過程中重力做負(fù)功，在第二過程中電場力做負(fù)功，則由WEk得,討論帶電粒子在電場中做直線運(yùn)動(dòng)(加速或減速)的方法： (1)能量方法能量守恒定律 (2)功和能方法動(dòng)能定理 (3)力和加速度方法牛頓運(yùn)動(dòng)定律，勻變速直線運(yùn)動(dòng)公式,如右圖所示， 板長L4 cm的平行板電容 器，板間距離d3 cm， 板與水平夾角37，

8、兩板所加電壓為U100 V，有一帶負(fù)電液滴，帶電荷量為q31010 C，以v01 m/s的水平速度自A板邊緣水平進(jìn)入電場，在電場中仍沿水平方向并恰好從B板邊緣水平飛出求： (1)液滴的質(zhì)量； (2)液滴飛出時(shí)的速度,【解析】由于帶電粒子重力方向豎直向下，所受電場力方向只能垂直兩板向上，其合力方向水平向右，做勻加速運(yùn)動(dòng),【答案】(1)8108 kg(2)1.32 m/s,1粒子的偏轉(zhuǎn)角問題 (1)已知電荷情況及初速度 如右圖所示，設(shè)帶電粒子質(zhì)量為m，帶電荷量為q，以速度v0垂直于電場線方向射入勻強(qiáng)偏轉(zhuǎn)電場，偏轉(zhuǎn)電壓為U1.若粒子飛出電場時(shí)偏轉(zhuǎn)角為，,帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn),(2)已知加速電壓U0

9、 若不同的帶電粒子是從靜止經(jīng)過同一加速電壓U0加速后進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場的，則由動(dòng)能定理有：,結(jié)論：粒子的偏轉(zhuǎn)角與粒子的q、m無關(guān)，僅取決于加速電場和偏轉(zhuǎn)電場，即不同的帶電粒子從靜止經(jīng)過同一電場加速后進(jìn)入同一偏轉(zhuǎn)電場，它們在電場中的偏轉(zhuǎn)角度總是相同的,結(jié)論：粒子從偏轉(zhuǎn)電場中射出時(shí)，就像是從極板間的處沿直線射出 (2)若不同的帶電粒子是從靜止經(jīng)同一加速電壓U0加速后進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場的，則由和，得： 結(jié)論：粒子的偏轉(zhuǎn)角和偏轉(zhuǎn)距離與粒子的q、m無關(guān)，僅取決于加速電場和偏轉(zhuǎn)電場即不同的帶電粒子從靜止經(jīng)過同一電場加速后進(jìn)入同一偏轉(zhuǎn)電場，它們在電場中的偏轉(zhuǎn)角度和偏轉(zhuǎn)距離總是相同的,(10分)兩個(gè)半徑均為R的圓形平板電

10、極，平行正對放置，相距為d，極板間的電勢差為U，板間電場可以認(rèn)為是均勻的一個(gè)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(dá)負(fù)極板時(shí)恰好落在極板中心 已知質(zhì)子電荷量為e，質(zhì)子和中子的質(zhì)量均視為m，忽略重力和空氣阻力的影響，求：,(1)極板間的電場強(qiáng)度E； (2)粒子在極板間運(yùn)動(dòng)的加速度a； (3)粒子的初速度v0. 【思維通道】兩平行板間的電場為勻強(qiáng)電場，所以粒子在板間做類平拋運(yùn)動(dòng)，分析的方法與平拋運(yùn)動(dòng)相同，即運(yùn)動(dòng)的合成與分解,由于學(xué)生已形成矩形平行板的思維定勢，所以學(xué)生遇到類似本題中的圓形極板模型時(shí)可能會(huì)產(chǎn)生疑惑，不知如何解答 如右圖所示， abcd是一個(gè)正方形盒子 cd邊的中

11、點(diǎn)有一個(gè)小孔e. 盒子中有沿ad方向的勻 強(qiáng)電場,一個(gè)質(zhì)量為m帶電荷量為q的粒子從a處的小孔沿ab方向以初速度v0射入盒內(nèi)，并恰好從e處的小孔射出(忽略粒子重力)求： (1)該帶電粒子從e孔射出的速度大小 (2)該過程中電場力對該帶電粒子做的功 (3)若正方形的邊長為l，試求該電場的場強(qiáng),【解析】(1)設(shè)粒子在e孔的豎直速度為vy. 則水平方向：l/2v0t,A電場強(qiáng)度不變，電勢差變大 B電場強(qiáng)度不變，電勢差不變 C電場強(qiáng)度減小，電勢差不變 D電場強(qiáng)度減小，電勢差減小 【答案】A,2描述對給定的電容器充電時(shí)，電荷量Q、電壓U、電容C之間的相互關(guān)系圖象如下圖所示，其中錯(cuò)誤的是(),【解析】電容器

12、的電容由構(gòu)成電容器的材料和本身的結(jié)構(gòu)決定，與其兩端的電壓和帶電荷量均無關(guān)，所以A錯(cuò)，B、D正確；由QCU，因?yàn)榻o定的電容器C為定值，所以C選項(xiàng)正確，故錯(cuò)誤選項(xiàng)為A. 【答案】A,3三個(gè)質(zhì)量相等的粒子，其中一個(gè)帶正電荷、一個(gè)帶負(fù)電荷、一個(gè)不帶 電荷，以相同初速度v0沿中央 軸線進(jìn)入水平放置的平行金屬 板間，最后分別打在正極板上 的A、B、C處，如右圖所示， 則(),A打在極板A處的粒子帶負(fù)電荷，打在極板B處的粒子不帶電，打在極板C處的粒子帶正電荷 B三個(gè)粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間相等 C三個(gè)粒子在電場中運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度aAaBaC D三個(gè)粒子打到極板上時(shí)的動(dòng)能EkAEkBEkC,【解析】由于三個(gè)粒子最

13、終都打到正極板上，說明所受到的合力方向都指向正極 板對于帶負(fù)電荷的粒子來說，F(xiàn)合GF電；對于帶正電荷的粒子來說：F合GF電；對于不帶電的粒子來說，F(xiàn)合G.由此可以判斷A是正確的，B、C、D都是錯(cuò)誤的 【答案】A,4(2009年高考廣東單科)如右 圖所示，在一個(gè)粗糙水平面上， 彼此靠近地放置兩個(gè)帶同種電 荷的小物塊由靜止釋放后， 兩個(gè)物塊向相反方向運(yùn)動(dòng)，并最終停止在物塊的運(yùn)動(dòng)過程中，下列表述正確的是() A兩個(gè)物塊的電勢能逐漸減少 B物塊受到的庫侖力不做功 C兩個(gè)物塊的機(jī)械能守恒 D物塊受到的摩擦力始終小于其受到的庫侖力,【解析】由于兩電荷電性相同，則二者之間的作用力為斥力，因此在遠(yuǎn)離過程中，電場力做正功，則電勢能逐漸減少