電容、帶電粒子在勻強電場的運動教案.ppt_第1頁
電容、帶電粒子在勻強電場的運動教案.ppt_第2頁
電容、帶電粒子在勻強電場的運動教案.ppt_第3頁
電容、帶電粒子在勻強電場的運動教案.ppt_第4頁
電容、帶電粒子在勻強電場的運動教案.ppt_第5頁
已閱讀5頁,還剩41頁未讀, 繼續(xù)免費閱讀

下載本文檔

版權說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內容提供方,若內容存在侵權,請進行舉報或認領

文檔簡介

1、思考討論:,(1)S1閉合后A,B板間有無電勢差,如果有等于多少? (2)A板帶什么電?B板帶什么電?二者有什么關系? (3)A,B板間有無電場? (4)S1斷開后A,B板還帶電嗎?A,B間還存在電場嗎?如果存在,這說明什么? (5)S2接通后A.B板還帶電嗎?,+ + + +,- - - -,1電容器 (1)組成:兩個彼此 又 的導體 (2)帶電荷量:一個極板所帶電荷量的 .,絕緣,靠的很近,絕對值,第3講 電容器電容,A,B,自主探究,(3)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上等量的 電荷的過程充電后,兩極板間有 存在,電容器儲存 . 放電:用導線將充電后的電容器的

2、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,電場能轉化為 的能量,異種,電場能,電場,減少,其他形式,充電,放電,- - - -,(1)定義:電容器所帶的 與電容器兩極板間的 比值 (2)意義:表示電容器容納電荷 的物理量 (3)定義式: . (4)單位:1法拉(F) 微法(F) 皮法(pF),電量,電勢差,本領大小,106,1012,2電容,(1)決定因素: 平行板電容器的電容C跟板間電介質的介電常數成 ,跟正對面積S成 ,跟極板間的距離d成 . (2)決定式:C . (3)熟記兩點: 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,則電容器的 不變,3平行板電容

3、器的電容,正比,正比,反比,電壓,電荷量,1由C 可以看出電壓U一定時,C 越大,Q 越大,容納電荷的本領越強本式是定義式,適用于各種電容器,同時也給出了一種計算電容的方法 2由C 可推出C,對電容的理解,1.(2010西安部分學校聯(lián)考)如圖631所示為一只“極距變化型電容式傳感 器”的部分構件示意圖當動極板和定極板之間的距離d變化時,電容C便 發(fā)生變化,通過測量電容C的變化就可知道兩極板之間距離d的變化情況在下列圖中能正確反映C與d之間變化規(guī)律的圖象是(),題型1、電容器問題中的變量和不變量,例1、如圖S閉合充電后: (1)保持S閉合則電容器兩端電壓U=_若將兩板靠近,電容器的電容C_,電容

4、器兩端的電壓U_,電容器帶的電量Q_,兩板間場強E_ (2)充電后S斷開則_不變,現(xiàn)將兩板間距離增大則C_U_Q_E_,E,變大,不變,變大,增大,Q,減小,增大,不變,不變,【例1】如圖634所示,用電池對電容器充電,電路a、b之間接有一靈敏電流表,兩極板間有一個電荷q處于靜止狀態(tài)現(xiàn)將兩極板的間距變大,() A電荷將向上加速運動 B電荷將向下加速運動 C電流表中將有從a到b的電流 D電流表中將有從b到a的電流,題型2、平行板電容器動態(tài)分析,若將電源斷開(1)電容器兩極板的間距及正對面積不變,電荷如何運動? (2)只將電容器兩極板的間距變大,電荷如何運動? 解析:(1)只將電源斷開,其它不變,

5、兩極板間的場強不變,所以電荷仍靜止 (2)因為電荷量Q不變,兩極板的正對面積不變,只將板間距離增大,極板上電荷的分布不變,所以板間的場強不變,故電荷仍靜止 答案:(1)靜止(2)靜止,解決電容器動態(tài)問題的思路,解析:本題考查平行板電容器的性質及兩類問題由于靜電計的金屬球與A板等勢,外殼與B板等勢(電勢都為零),因此靜電計測量的是電容器兩板間的壓,如果S一直閉合,則兩板間的電壓始終等于電源的電動勢,靜電計的張角不會改變,A、B項錯誤;如果使開關S斷開,電容器上帶電量一定,由U 可知,當兩板間的距離減小時,U變小,靜電計的張角變小,C項錯誤;當兩板間的正對面積減小,則兩板間的電壓增大,靜電計的張角

6、增大,D正確本題難度中等 答案:D,思考討論:,1、如圖在A、B板間加以電壓U板間形成什么電場?設A、B間距離為d則場強多大?方向如何? 2、如果從A孔以速度v0射入一帶正電粒子,它做什么運動?到達A板的過程中什么力做功?什么能向什么能轉化? 3、試求出粒子從B板孔飛出時的速度。 4、你認為有幾種求速度的方法。,1運動性質 帶電粒子沿與電場線平行的方向進入勻強電場中,受到的電場力方向與運動方向 做 運動 2分析方法 (1)運動和力的觀點: (2)功和能的觀點:,在一條直線上,勻變速直線,Uq,二、帶電粒子在電場中的勻速直線運動,討論探究:,1、兩種方法哪種簡便? 2、如果帶負電的粒子以速度v0

7、從A孔射入,它做何種運動?要使它從B板孔飛出v0因滿足什么條件? 3、如果在A、B間加上如圖所示的電壓,t=0時刻把正從A孔放入粒子在A、B間做什么運動? 4、如果1/4T,或1/8T時刻放入A孔情況又怎樣? 5、要使粒子到達B孔時速度最大,所加交變電壓的頻率最小不超過多少?,研究帶電粒子在電場中的運動時,是否考慮重力要依據具體情況而定: 基本粒子:如電子、質子、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 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,特別提醒,2(2009浙江,20)空間存在勻強電場,有一電荷量q(q0)、質量m的粒子從

8、O點以速率為v0射入電場,運動到A點時速率為2v0.現(xiàn)有另一電荷量q、質量m的粒子以速率2v0仍從O點射入該電場,運動到B點時速率為3v0若忽略重力的影響,則() A在O、A、B三點中,B點電勢最高 B在O、A、B三點中,A點電勢最高COA間的電勢差比BO間的電勢差大 DOA間的電勢差比BA間的電勢差小 解析:由動能定理有:qUOA 在三點中,B點的電勢最高,A點的電勢最低,OA間的電勢差比BO間的電勢差小,所以選A、D. 答案:AD,故,針對訓練,1運動性質 不計重力的帶電粒子以速度v0垂直于電場線方向飛入勻強電場時,受到與初速度方向垂直的電場力作用而做 運動 2分析方法 (1)處理方法 類

9、平拋運動可分解為沿初速度方向的 運動和垂直初速度方向的初速度為零的 運動,曲線,勻速直線,勻加速,三、帶電粒子在勻強電場中的偏轉,(2)有關物理量 如圖632所示,一質量為m、電荷量為q的粒子以初速度v0沿中軸線射入 在垂直場強方向做勻速運動:vxv0, 穿越電場時間: . 在電場方向做勻加速直線運動:a 離開電場時y方向分速度:vyat 離開電場時y方向上的位移:y at2 離開電場時偏轉角的正切值:tan ,(1)在圖632中作出粒子離開偏轉電場時速度的反向延長線,與初速度方向交于O點,O點與電場邊緣的距離為x,則x 結論:粒子從偏轉電場中射出時,就像是從極板間的 處沿直線射出 (2)帶電

10、粒子先經U1的加速電場從靜止加速后再垂直射入U2的偏轉電場,則偏移量y 速度的偏轉角為,tan 結論:不論帶電粒子的m、q如何,只要經過同一加速電場加速,再垂直進入同一偏轉電場,它們飛出的偏移量y和偏轉角都是相同的,也就是軌跡完全重合,要點深化,3.如圖633所示,有一帶電粒子貼著A板沿水平方向射入勻強電場,當偏轉電 壓為U1時,帶電粒子沿軌跡從兩板正中間飛出;當偏轉電壓為U2時,帶電粒子沿軌跡落到B板中間;設粒子兩次射入電場的水平速度相同,則兩次偏轉電壓之比為() AU1U218 BU1U214 CU1U212 DU1U211 解析:由y 得:U所以U 可知A項確,答案: A,【例2】 如圖

11、637所示,甲圖是用來使帶正電的離子加速和偏轉的裝置乙圖為該裝置中加速與偏轉電場的等效模擬以y軸為界,左側為沿x軸正向的勻強電場,場強為E.右側為沿y軸負方向的勻強電場已知OAAB,OAAB,且OB間的電勢差為U0.若在x軸的C點無初速地釋放一個電荷量為q、質量為m的正離子(不計重力),結果正離子剛好通過B點求:,(1)CO間的距離d; (2)粒子通過B點的速度大小,解析:(1)設正離子到達O點的速度為v0(其方向沿x軸的正方向) 則正離子由C點到O點由動能定理得:qEd 而正離子從O點到B點做類平拋運動,則:OA ABv0t 而OAAB 由得d,1類似于平拋運動的分析處理,應用運動的合成和分

12、解的知識 2從力學的觀點和能量的觀點著手按力學問題的分析法加以分析,分析帶電粒子在運動過程中其他形式的能和動能之間的轉化過程時,可應用動能定理,也可以用能量守恒定律,偏轉問題的分析處理方法,21 如圖638所示,水平放置的平行金屬板A、B連接一恒定電壓,兩個質量相等的電荷M和N同時分別從極板A的邊緣和兩極板的正中間沿水平方向進入板間電場,兩電荷恰好在板間某點相遇若不考慮電荷的重力和它們之間的相互作用,則下列說法正確的是() A電荷M的比荷大于電荷N的比荷 B兩電荷在電場中運動的加速度相等 C從兩電荷進入電場到兩電荷相遇, 電場力對電荷M做的功大于電場力對電荷N做的功 D電荷M進入電場的初速度大

13、小與電荷N進入電場的初速度大小一定相同,解析:電荷做類平拋運動,在豎直方向有y 因時間、電壓、板間距相等,所以電荷M的比荷 大,電荷量也大,A項正確;加速度是M的大,B項錯誤;電場力做功利用公式WEqy判斷C項正確;初速度根據xv0t判斷D項錯誤 答案:AC,22如圖639所示,兩塊長3 cm的平行金屬板AB相距1 cm,并與300 V直流電源的兩極相連接,AB.如果在兩板正中間有一電子(m91031 kg,e1.61019 C),沿著垂直于電場線方向以2107 m/s的速度飛入,則: (1)電子能否飛離平行金屬板? (2)如果由A到B分布寬1 cm的 電子帶通過此電場,能飛離電場的電子數占總

14、數的百分之幾?,(2)從(1)的求解可知,與B板相距為y的電子帶是不能飛出電場的,而能飛出電場的電子帶寬度為xdy(10.6) cm0.4 cm.故能飛出電場的電子數占總電子數的百分比為:n 答案:(1)不能(2)40%,解析:(1)當電子沿AB兩板正中央以v02107 m/s的速度飛入電場時,若能飛出電場,則電子在電場中的運動時間為: 在沿AB方向上,電子受電場力的作用,在AB方向上的位移為:y 又a 由式得 y 6103 m0.6 cm, 而 所以y 故粒子不能飛出電場,【例3】 如圖6310甲所示,場強大小為E、方向豎直向上的勻強電場內存在一豎直平面內半徑為R的圓形區(qū)域,O點為該圓形區(qū)域

15、的圓心,A點是圓形區(qū)域的最低點,B點是最右側的點在A點有放射源釋放出初速度大小不同、方向均垂直于場強向右的正電荷,電荷的質量為m,電 荷量為q,不計重力試求:,解析:(1)加速度a (2)由Rv0t,R 及a 三個式子可解得:v0 (3)由EkEq(RRcos ) Rsin v0t,RRcos 及a 可解得:Ek (4)由第(3)小題的結論可以看出,當從0變化到180,接收屏上電荷的動能逐漸增大,因此D點接收到的電荷的末動能最小,C點接收到的電荷的末動能最大(53cos 60) (53cos 120) 所以,屏上接受到的電荷的末動能大小的范圍為,1由于帶電微粒在勻強電場中所受電場力與重力都是恒

16、力,因此其處理方法可用正交分解法先將復雜的運動分解為兩個互相正交的簡單的直線運動,而這兩個直線運 動的規(guī)律我們可以掌握,然后再按運動合成的觀點,去求出復雜運動的相關物理量 2用能量觀點處理帶電粒子在復合場中的運動從功能觀點出發(fā)分析帶電粒子的運動問題時:在對帶電粒子受力情況和運動情況進行分析的基礎上,再考慮應用恰當的規(guī)律(動能定理、能量轉化守恒定律等)解題,31 如圖6311所示,光滑的水平軌道AB,與半徑為R的光滑的半圓形軌道BCD相切于B點,AB水平軌道部分存在水平向右的勻強電場,半圓形軌道在豎直平面內,B為最低點,D為最高點一質量為m帶正電的小球從距B點x的位置在電場力的作用下由靜止開始沿

17、AB向右運動,恰能通過最高點,則() AR越大,s越大 BR越大,小球經過B點后瞬間對軌道的壓力越大 Cm越大,s越大 Dm與R同時增大,電場力做功增大,解析:小球在BCD部分做圓周運動,在D點mgm ,小球由B到D的過程中有:2mgR R越大,B點速度越大,則s越大,A正確;在B點有:FNmgm N6mg,B錯;由Eqs 知m越大,B點的動能越大,s越大,電場力做功越多,C、D正確 答案:ACD,32 足夠長的粗糙絕緣板A上放一個質量為m、電荷量為q的小滑塊B.用手托 住A置于方向水平向左、場強大小為E的勻強電場中,此時A、B均能靜止,如圖6312所示現(xiàn)將絕緣板A從圖中位置P垂直電場線移至位

18、置Q,發(fā)現(xiàn)小滑塊B相對A發(fā)生了運動為研究方便可以將絕緣板A的運動簡化成先勻加速接著勻減速到靜止的過程測量發(fā)現(xiàn)豎直方向加速的時間為0.8 s,減速的時間為0.2s,P、Q位置高度差為0.5 m已知勻強電場的場強E A、B之間動摩擦因數 0.4.g取10 m/s2.求:,(1)絕緣板A加速和減速的加速度分別為多大? (2)滑塊B最后停在離出發(fā)點水平距離多大處? 解析:(1)設絕緣板A勻加速和勻減速的加速度大小分別為a1和a2,勻加速和勻減速的時間分別為t1和t2,P、Q高度差為h,則有a1t1a2t2,h 求得a11.25 m/s2,a25 m/s2.(2)研究滑塊B,在絕緣板A勻減速的過程中,由牛頓第二定律可得: 豎直方向上mgNma2 水平方向上EqNma3 求得a30.1g1 m/s2.,在這個過程中滑板B的水平位移大小為:s3 0.02 m.在絕緣板A靜止后,滑板B將沿水平方向做勻減速運動,設加速度大小為a4,有mgEqma4,得a40.1g1 m/s2該過程中滑板B的水平位移大小為s4 s30.02 m最后滑塊B靜止時

溫馨提示

  • 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
  • 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請聯(lián)系上傳者。文件的所有權益歸上傳用戶所有。
  • 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網頁內容里面會有圖紙預覽,若沒有圖紙預覽就沒有圖紙。
  • 4. 未經權益所有人同意不得將文件中的內容挪作商業(yè)或盈利用途。
  • 5. 人人文庫網僅提供信息存儲空間,僅對用戶上傳內容的表現(xiàn)方式做保護處理,對用戶上傳分享的文檔內容本身不做任何修改或編輯,并不能對任何下載內容負責。
  • 6. 下載文件中如有侵權或不適當內容,請與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
  • 7. 本站不保證下載資源的準確性、安全性和完整性, 同時也不承擔用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的傷害或損失。

評論

0/150

提交評論