高三物理一輪復(fù)習(xí)課件73電容器與電容帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)

1、【想一想】 如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置中，平行板電容器的極板A與一靈敏的靜電計(jì)相接，極板B接地，若極板B向上移動(dòng)一點(diǎn)，由觀察到的靜電計(jì)指針變化作出平行板電容器電容變小的結(jié)論的依據(jù)是什么？,第3單元電容器與電容帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng),基礎(chǔ)探究,電容器和電容,【填一填】 1電容器 (1)組成：兩個(gè)彼此絕緣且又相距很近的 (2)帶電荷量：一個(gè)極板所帶電荷量的 (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異號(hào)電荷的過(guò)程充電后，兩極板上的電荷由于互相吸引而保存下來(lái)；兩極板間有存在充電過(guò)程中由電源獲得的電能儲(chǔ)存在電容器中 放電：用導(dǎo)線將充電后的電容器的兩極板接通，兩極板上的電荷 的過(guò)

2、程放電后的兩極板間不再有電場(chǎng)，電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量,導(dǎo)體,絕對(duì)值,電場(chǎng),中和,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：表示電容器的物理量 (4)單位：1法拉(F) 微法(F) 皮法(pF) 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)的相對(duì)介電常數(shù)r成 ，跟正對(duì)面積S成 ，跟極板間的距離d成 ,電荷量Q,電勢(shì)差,容納電荷本領(lǐng),106,1012,反比,正比,正比,【想一想】 如圖所示，在點(diǎn)電荷Q的電場(chǎng)中有A、B兩點(diǎn)，將質(zhì)子和粒子分別從A點(diǎn)由靜止釋放到達(dá)B點(diǎn)時(shí)，它們的速度大小之比為多少？,帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng),【填一填】 1帶電粒

3、子在電場(chǎng)中的加速 帶電粒子在電場(chǎng)中加速，若不計(jì)粒子的重力，則靜電力對(duì)帶電粒子做的功等于帶電粒子的增量,動(dòng)能,【想一想】 一臺(tái)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什么？,示波管,【填一填】 1構(gòu)造 ，偏轉(zhuǎn)極板，熒光屏(如圖所示) 2工作原理 (1)YY上加的是待顯示的，XX上是機(jī)器自身產(chǎn)生的鋸齒形電壓，叫做 (2)觀察到的現(xiàn)象： 如果在偏轉(zhuǎn)電極XX和YY之間都沒(méi)有加電壓，則電子槍射出的電子沿直線運(yùn)動(dòng)，打在熒光屏，在那里產(chǎn)生一個(gè)亮斑,電子槍,信號(hào)電壓,掃描電壓,中心,若所加掃描電壓和 的周期相等，就可以在熒光屏上得到待測(cè)信號(hào)在一個(gè)周期內(nèi)變化的穩(wěn)定圖象,信號(hào)電壓,

4、解析：電容器的電容和它所帶的電荷量有關(guān)，和板間的電壓無(wú)關(guān)，只由電容器本身的結(jié)構(gòu)來(lái)決定，因此A、B、C都不正確，故選D. 答案：D,2示波管是示波器的核心部件，它由電子槍、偏轉(zhuǎn)電極和熒光屏組成，如圖所示如果在熒光屏上P點(diǎn)出現(xiàn)亮斑，那么示波管中的() 極板X應(yīng)帶正電極板X應(yīng)帶正電極板Y應(yīng)帶正電極板Y應(yīng)帶正電 AB C D,解析：根據(jù)亮點(diǎn)的位置，偏向XY區(qū)間，說(shuō)明電子受到靜電力作用發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，因此極板X、極板Y應(yīng)帶正電 答案：A,3一充電后的平行板電容器保持兩極板的正對(duì)面積、間距和電荷量不變，在兩極板間插入一電介質(zhì)，其電容C和兩極板間的電勢(shì)差U的變化情況是() AC和U均增大BC增大，U減小 CC減

5、小，U增大DC和U均減小 答案：B,答案：A,平行板電容器的動(dòng)態(tài)分析,2電容器兩類動(dòng)態(tài)變化的分析比較 (1)第一類動(dòng)態(tài)變化：兩極板間電壓U恒定不變 (2)第二類動(dòng)態(tài)變化：電容器所帶電荷量Q恒定不變,【典例1】如圖所示，平行板電容器與電動(dòng)勢(shì)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電容器中的P點(diǎn)且恰好處于平衡狀態(tài)現(xiàn)將平行板電容器的上極板豎直向上移動(dòng)一小段距離，則() A帶電油滴將沿豎直方向向上運(yùn)動(dòng) BP點(diǎn)的電勢(shì)將降低 C帶電油滴的電勢(shì)能將減小 D電容器的電容減小，極板帶電荷量增大 思路點(diǎn)撥解答本題應(yīng)注意以下兩點(diǎn)： (1)確定兩種情況下的不變量，是電壓不變還是電荷量不變； (2)選擇

6、合適公式分析場(chǎng)強(qiáng)怎樣變化,答案B,1(2014年安慶模擬)將平行板電容器兩極板之間的距離、電壓、電場(chǎng)強(qiáng)度大小和極板所帶的電荷量分別用d、U、E和Q表示下列說(shuō)法正確的是() A保持U不變，將d變?yōu)樵瓉?lái)的兩倍，則E變?yōu)樵瓉?lái)的一半 B保持E不變，將d變?yōu)樵瓉?lái)的一半，則U變?yōu)樵瓉?lái)的兩倍 C保持d不變，將Q變?yōu)樵瓉?lái)的兩倍，則U變?yōu)樵瓉?lái)的一半 D保持d不變，將Q變?yōu)樵瓉?lái)的一半，則E變?yōu)樵瓉?lái)的兩倍,答案：A,【互動(dòng)探究】 1帶電體在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，其重力什么情況下可以忽略，什么情況下不能忽略？ 2分析帶電體在電場(chǎng)中的直線運(yùn)動(dòng)問(wèn)題時(shí)需要注意什么問(wèn)題，基本思路是什么？ 【核心突破】 1帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)重力的

7、處理,帶電體在電場(chǎng)中的平衡與加速,2.帶電粒子在電場(chǎng)中的平衡 解題步驟：選取研究對(duì)象；進(jìn)行受力分析，注意靜電力的方向特點(diǎn)；由平衡條件列方程求解 3帶電粒子在電場(chǎng)中的變速直線運(yùn)動(dòng)： 可用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式和牛頓第二定律求解或從功能角度用動(dòng)能定理或能量守恒定律求解 特別提醒帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中所受靜電力恒定，方向與電場(chǎng)線平行，所受重力恒定，方向豎直向下，因此粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)與重力場(chǎng)的復(fù)合場(chǎng)中一定做勻變速運(yùn)動(dòng)軌跡可能為直線，也可能為曲線,【典例2】反射式速調(diào)管是常用的微波器件之一，它利用電子團(tuán)在電場(chǎng)中的振蕩來(lái)產(chǎn)生微波，其振蕩原理與下述過(guò)程類似如圖所示，在虛線MN兩側(cè)分別存在著方向相反的兩個(gè)勻強(qiáng)電場(chǎng)，一帶電微粒

8、從A點(diǎn)由靜止開(kāi)始，在靜電力作用下沿直線在A、B兩點(diǎn)間往返運(yùn)動(dòng)已知電場(chǎng)強(qiáng)度的大小分別是E12.0103 N/C和E24.0103 N/C，方向如圖所示帶電微粒質(zhì)量m1.01020 kg，帶電量q1.0109 C，A點(diǎn)距虛線MN的距離d11.0 cm，不計(jì)帶電微粒的重力，忽略相對(duì)論效應(yīng)求： (1)B點(diǎn)距虛線MN的距離d2； (2) 帶電微粒從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)所經(jīng)歷的時(shí)間t.,思路點(diǎn)撥(1)明確帶電微粒的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，微粒在兩個(gè)場(chǎng)強(qiáng)大小、方向都不同的電場(chǎng)中先做勻加速后做勻減速直線運(yùn)動(dòng) (2)由動(dòng)能定理、牛頓第二定律列方程求解,答案(1)0.50 cm(2)1.5108 s,2(2012年高考新課標(biāo)全國(guó)卷改

9、編)如圖，平行板電容器的兩個(gè)極板與水平地面成一角度，兩極板與一直流電源相連若一帶電粒子恰能沿圖中所示水平直線通過(guò)電容器，則在此過(guò)程中，該粒子() A所受重力與電場(chǎng)力平衡 B電勢(shì)能逐漸減小 C動(dòng)能逐漸增加 D做勻變速直線運(yùn)動(dòng),解析：帶電粒子在平行板電容器之間受到兩個(gè)力的作用，一是重力mg，方向豎直向下，二是電場(chǎng)力FEq，方向垂直于極板向上因二力均為恒力，已知帶電粒子做直線運(yùn)動(dòng)，所以此二力的合力一定在粒子運(yùn)動(dòng)的直線軌跡上，根據(jù)牛頓第二定律可知，該粒子做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)D正確，選項(xiàng)A、C錯(cuò)誤；從粒子運(yùn)動(dòng)的方向和電場(chǎng)力的方向可判斷出，電場(chǎng)力對(duì)粒子做負(fù)功，粒子的電勢(shì)能增加，選項(xiàng)B錯(cuò)誤 答案：D,帶電

10、粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)問(wèn)題,思路點(diǎn)撥兩平行板間的電場(chǎng)為勻強(qiáng)電場(chǎng)，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,3(2014年馬鞍山模擬)如圖所示，電子在電勢(shì)差為U1的加速電場(chǎng)中由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，然后射入電勢(shì)差為U2的兩塊水平的平行極板間的偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中，入射方向跟極板平行，整個(gè)裝置處在真空中，重力可忽略在滿足電子能射出平行板區(qū)域的條件下，下列四種情況中，一定能使電子的偏轉(zhuǎn)角變大的是() AU1變大、U2變大 BU1變小、U2變大 CU1變大、U2變小 DU1變小、U2變小,答案：B,力電綜合問(wèn)題的規(guī)范求解,問(wèn)題特點(diǎn) 高考對(duì)帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的考查頻率很高，題目通常

11、結(jié)合力學(xué)知識(shí)和電學(xué)知識(shí)綜合考查，主要考查辨析能力和綜合分析能力，題目難度中等偏上，考生得分一般較低 解題思路 1帶電體運(yùn)動(dòng)的過(guò)程若包含多個(gè)運(yùn)動(dòng)階段，要分段處理 2對(duì)帶電體在不同運(yùn)動(dòng)階段進(jìn)行正確的受力分析，求加速度 3找出各階段的內(nèi)在聯(lián)系，如速度關(guān)系，位移關(guān)系，能量關(guān)系等,【典例】(2014年鹽城模擬，19分)如圖所示，ABCD為固定在豎直平面內(nèi)的軌道，AB段光滑水平，BC段為光滑圓弧 ，對(duì)應(yīng)的圓心角37，半徑r2.5 m，CD段平直傾斜且粗糙，各段軌道均平滑連接 ，傾斜軌道所在區(qū)域有場(chǎng)強(qiáng)大小為E2105 N/C、方向垂直于斜軌向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)質(zhì)量m5102 kg、電荷量q1106 C的小物體(視

12、為質(zhì)點(diǎn))被彈簧槍發(fā)射后，沿水平軌道向左滑行，在C點(diǎn)以速度v03 m/s沖上斜軌以小物體通過(guò)C點(diǎn)時(shí)為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，0.1 s以后，場(chǎng)強(qiáng)大小不變，方向反向 .已知斜軌與小物體間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.25.設(shè)小物體的電荷量保持不變，g取10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8. (1)求彈簧槍對(duì)小物體所做的功； (2)設(shè)在斜軌上小物體能到達(dá)的最高 點(diǎn)為P，求CP的長(zhǎng)度,審題突破 摩擦不計(jì)，沒(méi)有機(jī)械能的損失 經(jīng)過(guò)軌道連接處時(shí)無(wú)碰撞，沒(méi)有能量損失 靜電力的方向改變，物體與斜面的正壓力改變，摩擦力大小改變，物體的加速度改變 要確定彈簧槍對(duì)小物體做的功，可在AC段應(yīng)用動(dòng)能定理求解 畫圖尋法,規(guī)范解答(1)設(shè)彈簧槍對(duì)小物體做的功為W，由動(dòng)能定理得： Wmgr(1cos )mv，(2分)