《高考物理一輪復(fù)習(xí) 靜電場第3講 電容器和電容 帶電粒子在電場中的運動課件 教科版選修31》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高考物理一輪復(fù)習(xí) 靜電場第3講 電容器和電容 帶電粒子在電場中的運動課件 教科版選修31（44頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、第第3講講 電容器和電容電容器和電容 帶電粒子在電帶電粒子在電場中的運動場中的運動2013屆高考一輪物理復(fù)習(xí)課件選修屆高考一輪物理復(fù)習(xí)課件選修3-1靜電場靜電場(教科版教科版)常見電容器常見電容器(1)組成：由兩個彼此組成：由兩個彼此_又相互又相互_的導(dǎo)體組成的導(dǎo)體組成(2)帶電荷量：一個極板所帶電荷量的帶電荷量：一個極板所帶電荷量的_(3)電容器的充、放電電容器的充、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充電：使電容器帶電的過程，充電后電容器兩板帶上等量的的_，電容器中儲存，電容器中儲存_放電：使充電后的電容器失去電荷的過程，放電過程中放電：使充電后的電容器失去電荷的過程，放
2、電過程中_轉(zhuǎn)化為其他形式的能轉(zhuǎn)化為其他形式的能常見電容器電容器的電壓、電荷量和電容的關(guān)系常見電容器電容器的電壓、電荷量和電容的關(guān)系(考綱要求考綱要求)1.絕緣絕緣靠近靠近絕對值絕對值異種電荷異種電荷電場能電場能電場能電場能電容電容(1)定義定義：電容器所帶的：電容器所帶的_與電容器兩極板間的電勢與電容器兩極板間的電勢差差U的比值的比值(2)定義式定義式： .(3)物理意義物理意義：表示電容器：表示電容器_本領(lǐng)大小的物理量本領(lǐng)大小的物理量(4)單位單位：法拉：法拉(F)1 F_ F1012 pF.2電荷量電荷量Q容納電荷容納電荷106 平行板電容器平行板電容器(1)影響因素：平行板電容器的電影響
3、因素：平行板電容器的電容與容與_成正比，與介質(zhì)的成正比，與介質(zhì)的_成正比，與成正比，與_成反比成反比3正對面積正對面積介電常數(shù)介電常數(shù)兩板間的距兩板間的距離離1.帶電粒子在電場中的加速帶電粒子在電場中的加速 帶電粒子沿與電場線平行的方向進入電場，帶電粒子將帶電粒子沿與電場線平行的方向進入電場，帶電粒子將 做做_運動有兩種分析方法：運動有兩種分析方法：帶電粒子在勻強電場中的運動帶電粒子在勻強電場中的運動(考綱要求考綱要求) )加加(減減)速速帶電粒子在勻強電場中的偏轉(zhuǎn)帶電粒子在勻強電場中的偏轉(zhuǎn)(1)研究條件研究條件：帶電粒子垂直于電場方向進入勻強電場：帶電粒子垂直于電場方向進入勻強電場(2)處理
4、方法處理方法：類似于平拋運動，應(yīng)用運動的：類似于平拋運動，應(yīng)用運動的_的方法的方法沿初速度方向做沿初速度方向做_運動，運動時間運動，運動時間t沿電場力方向，做沿電場力方向，做_運動運動2合成與分解合成與分解勻速直線勻速直線勻加速直線勻加速直線1. 構(gòu)造構(gòu)造：(1)_，(2) _，(3) _2工作原理工作原理(如圖如圖631所示所示)示波管示波管(考綱要求考綱要求)圖圖631電子槍電子槍偏轉(zhuǎn)電極偏轉(zhuǎn)電極熒光屏熒光屏(1)如果在偏轉(zhuǎn)電極如果在偏轉(zhuǎn)電極XX和和YY之間都沒有加電壓，則電子槍之間都沒有加電壓，則電子槍射出的電子沿直線運動，打在熒光屏射出的電子沿直線運動，打在熒光屏_，在那里產(chǎn)生一，在那
5、里產(chǎn)生一個亮斑個亮斑(2)YY上加的是待顯示的上加的是待顯示的_，XX上是機器自身產(chǎn)上是機器自身產(chǎn)生的鋸齒形電壓，叫做掃描電壓，若所加掃描電壓和信號生的鋸齒形電壓，叫做掃描電壓，若所加掃描電壓和信號電壓的周期相同，就可以在熒光屏上得到待測信號在一個電壓的周期相同，就可以在熒光屏上得到待測信號在一個周期內(nèi)變化的穩(wěn)定圖像周期內(nèi)變化的穩(wěn)定圖像中心中心信號電壓信號電壓一圖二結(jié)論一圖二結(jié)論下列關(guān)于電容的說法正確的是下列關(guān)于電容的說法正確的是 ()A電容器簡稱電容電容器簡稱電容B電容器電容器A的電容比的電容比B的大，說明的大，說明A的帶電荷量比的帶電荷量比B多多C電容在數(shù)值上等于使兩極板間的電勢差為電容在
6、數(shù)值上等于使兩極板間的電勢差為1 V時電容時電容 器需要帶的電荷量器需要帶的電荷量1解析解析電容器和電容是兩個不同的概念，電容器和電容是兩個不同的概念，A錯；電容器錯；電容器A的電容比的電容比B的大，只能說明電容器的大，只能說明電容器A容納電荷的本領(lǐng)比容納電荷的本領(lǐng)比B大，大，與是否帶電無關(guān)，與是否帶電無關(guān)，B錯；電容器的電容大小和它的兩極板錯；電容器的電容大小和它的兩極板所帶的電荷量、兩極板間的電勢差、電容器的體積等無關(guān)，所帶的電荷量、兩極板間的電勢差、電容器的體積等無關(guān)，D錯錯答案答案C(2011徐州高三檢測徐州高三檢測)如圖如圖632所示，用靜電計可以測所示，用靜電計可以測量已充電的平行
7、板電容器兩極板之間的電勢差量已充電的平行板電容器兩極板之間的電勢差U，現(xiàn)使，現(xiàn)使B板帶正電，則下列判斷正確的是板帶正電，則下列判斷正確的是 ()2圖圖632A增大兩極板之間的距離，靜電計指針張角變大增大兩極板之間的距離，靜電計指針張角變大B將將A板稍微上移，靜電計指針張角將變大板稍微上移，靜電計指針張角將變大C若將玻璃板插入兩板之間，則靜電計指針張角變大若將玻璃板插入兩板之間，則靜電計指針張角變大D若將若將A板拿走，則靜電計指針張角變?yōu)榱惆迥米撸瑒t靜電計指針張角變?yōu)榱愦鸢复鸢窤B一個帶電小球，用細繩懸掛在水平方向的勻強電場中，當(dāng)小一個帶電小球，用細繩懸掛在水平方向的勻強電場中，當(dāng)小球靜止后把懸
8、繩燒斷，小球?qū)⒆銮蜢o止后把懸繩燒斷，小球?qū)⒆?()A自由落體運動自由落體運動B勻變速曲線運動方向勻變速曲線運動方向C沿懸繩的延長線方向做勻加速直線運動沿懸繩的延長線方向做勻加速直線運動D變加速直線運動變加速直線運動解析解析重力和電場力均為恒力，合力方向與細繩的拉力方向重力和電場力均為恒力，合力方向與細繩的拉力方向相反，大小與細繩的拉力大小相等剪斷細繩后小球初速度相反，大小與細繩的拉力大小相等剪斷細繩后小球初速度為零，合力恒定，故做勻加速直線運動，正確答案為為零，合力恒定，故做勻加速直線運動，正確答案為C.答案答案C3電子以初速度電子以初速度v0沿垂直電場強度方向射入兩平行金屬板間沿垂直電場強度
9、方向射入兩平行金屬板間的勻強電場中，現(xiàn)增大兩極板間的電壓，但仍使電子能夠的勻強電場中，現(xiàn)增大兩極板間的電壓，但仍使電子能夠穿過平行金屬板，則電子穿過平行金屬板所需要的時間穿過平行金屬板，則電子穿過平行金屬板所需要的時間 ()A隨電壓的增大而減小隨電壓的增大而減小B隨電壓的增大而增大隨電壓的增大而增大C加大兩板間距離，時間將減小加大兩板間距離，時間將減小D與電壓及兩板間距離均無關(guān)與電壓及兩板間距離均無關(guān)4答案答案D(2011長春調(diào)研長春調(diào)研)如圖如圖633所示，所示，靜止的電子在加速電壓為靜止的電子在加速電壓為U1的電場作的電場作用下從用下從O經(jīng)經(jīng)P板的小孔射出，又垂直板的小孔射出，又垂直進入平
10、行金屬板間的電場，在偏轉(zhuǎn)電進入平行金屬板間的電場，在偏轉(zhuǎn)電壓為壓為U2的電場作用下偏轉(zhuǎn)一段距離的電場作用下偏轉(zhuǎn)一段距離圖圖6335現(xiàn)使現(xiàn)使U1加倍，要想使電子的運動軌跡加倍，要想使電子的運動軌跡不發(fā)生變化，應(yīng)該不發(fā)生變化，應(yīng)該 ()答案答案A考點一考點一平行板電容器的動態(tài)分析平行板電容器的動態(tài)分析2電容器兩類問題比較電容器兩類問題比較分類分類充電后與電池充電后與電池兩極相連兩極相連充電后與電池充電后與電池兩極斷開兩極斷開不變量不變量UQd變大變大C變小變小Q變小變小E變小變小 C變小變小U變大變大E不變不變S變大變大C變大變大Q變大變大E不變不變 C變大變大U變小變小E變小變小變大變大C變大變
11、大Q變大變大E不變不變 C變大變大U變小變小E變小變小M、N兩金屬板豎直放置，使其帶電，懸掛兩金屬板豎直放置，使其帶電，懸掛其中的帶電小球其中的帶電小球P如圖如圖634所示，偏離豎所示，偏離豎直方向下列哪一項措施會使直方向下列哪一項措施會使OP懸線與豎懸線與豎直方向的夾角增大？直方向的夾角增大？(P球不與金屬極板接觸球不與金屬極板接觸) ()A增大增大MN兩極板間的電勢差兩極板間的電勢差B減小減小MN兩極板的帶電荷量兩極板的帶電荷量【典例【典例1】圖圖634C保持板間間距不變，將保持板間間距不變，將M、N板一起向右平移板一起向右平移D保持板間間距不變，將保持板間間距不變，將M、N板一起向左平移
12、板一起向左平移解析解析小球受向右的電場力處于平衡狀態(tài)，增大兩板間的小球受向右的電場力處于平衡狀態(tài)，增大兩板間的電勢差則電場強度增大，電場力增大，小球向右偏角增大，電勢差則電場強度增大，電場力增大，小球向右偏角增大，A對；減小電容器的帶電荷量則兩板間電勢差減小，電場對；減小電容器的帶電荷量則兩板間電勢差減小，電場強度減小，電場力減小，偏角減小，強度減小，電場力減小，偏角減小，B錯；錯；C、D中電場強中電場強度不會變化，偏角不變，故度不會變化，偏角不變，故C、D錯錯答案答案A 運用電容的定義式和決定式分析電容器運用電容的定義式和決定式分析電容器相關(guān)量變化的思路相關(guān)量變化的思路(2012深圳調(diào)研深圳
13、調(diào)研)如圖如圖635所示，平所示，平行板電容器與電動勢為行板電容器與電動勢為E的直流電源的直流電源(內(nèi)阻不計內(nèi)阻不計)連接，下極板接地一帶電連接，下極板接地一帶電油滴位于電容器中的油滴位于電容器中的P點且恰好處于平點且恰好處于平衡狀態(tài)現(xiàn)將平行板電容器的上極板衡狀態(tài)現(xiàn)將平行板電容器的上極板【變式【變式1】圖圖635豎豎直向上移動一小段距離直向上移動一小段距離 ()A帶電油滴將沿豎直方向向上運動帶電油滴將沿豎直方向向上運動BP點的電勢將降低點的電勢將降低C帶電油滴的電勢能將減少帶電油滴的電勢能將減少D若電容器的電容減小，則極板帶電量將增大若電容器的電容減小，則極板帶電量將增大解析解析因為電容器兩板
14、電壓不變，當(dāng)兩板間距離因為電容器兩板電壓不變，當(dāng)兩板間距離d增大，增大，電場強度電場強度E減小，減小，PExP減小，減小，P點的電勢降低，故選項點的電勢降低，故選項A錯錯B對；又根據(jù)帶電油滴平衡可判斷其帶負電，它在對；又根據(jù)帶電油滴平衡可判斷其帶負電，它在P點點的電勢能增大，選項的電勢能增大，選項C錯誤；電容器的電容減小，則極板錯誤；電容器的電容減小，則極板帶電荷量將減小，選項帶電荷量將減小，選項D錯，故答案為錯，故答案為B.答案答案B首先對帶電粒子進行受力分析，弄清帶電粒子的運動狀態(tài)，首先對帶電粒子進行受力分析，弄清帶電粒子的運動狀態(tài)，然后再選用恰當(dāng)?shù)奈锢硪?guī)律求解如果應(yīng)用牛頓運動定律，然后再
15、選用恰當(dāng)?shù)奈锢硪?guī)律求解如果應(yīng)用牛頓運動定律，要弄清帶電粒子的受力情況和運動情況，再靈活運用運動要弄清帶電粒子的受力情況和運動情況，再靈活運用運動學(xué)公式求解；如果運用動能定理，關(guān)鍵要弄清帶電粒子的學(xué)公式求解；如果運用動能定理，關(guān)鍵要弄清帶電粒子的初、末狀態(tài)及哪些力做功初、末狀態(tài)及哪些力做功考點二考點二帶電體在勻強電場中做直線運動問題的分析帶電體在勻強電場中做直線運動問題的分析(2012濟南模擬濟南模擬)如圖如圖636所示，一所示，一帶電荷量為帶電荷量為q、質(zhì)量為、質(zhì)量為m的小物塊處的小物塊處于一傾角為于一傾角為37的光滑斜面上，當(dāng)整的光滑斜面上，當(dāng)整個裝置被置于一水平向右的勻強電場個裝置被置于一
16、水平向右的勻強電場中，小物塊恰好靜止重力加速度取中，小物塊恰好靜止重力加速度取g，sin 370.6，cos 370.8.求：求：(1)水平向右電場的電場強度；水平向右電場的電場強度；【典例【典例2】圖圖636(3)電場強度變化后物塊下滑距離電場強度變化后物塊下滑距離L時的動能時的動能解析解析(1)小物塊靜止在斜面上，受重力、小物塊靜止在斜面上，受重力、電場力和斜面支持力，受力圖如圖電場力和斜面支持力，受力圖如圖所示，則有所示，則有FNsin 37qEFNcos 37mg由牛頓第二定律得由牛頓第二定律得mgsin 37qEcos 37ma可得可得a0.3g.(3)電場強度變化后物塊下滑距離電場
17、強度變化后物塊下滑距離L時，時，重力做正功，電場力做負功，重力做正功，電場力做負功，由動能定理得由動能定理得mgLsin 37qELcos 37Ek0可得可得Ek0.3mgL. 帶電體在勻強電場中做直線運動問題的帶電體在勻強電場中做直線運動問題的分析方法分析方法在一個水平面上建立在一個水平面上建立x軸，在過軸，在過原點原點O右側(cè)空間有一個勻強電場，右側(cè)空間有一個勻強電場，電場強度大小電場強度大小E6105 N/C，方向與方向與x軸正方向相同，在軸正方向相同，在O處處放一個電荷量放一個電荷量q5108【變式【變式2】圖圖637C、質(zhì)量、質(zhì)量m0.010 kg的帶負電絕緣物塊物塊與水平面間的帶負電
18、絕緣物塊物塊與水平面間的動摩擦因數(shù)的動摩擦因數(shù)0.2，沿，沿x軸正方向給物塊一個初速度軸正方向給物塊一個初速度v02 m/s，如圖，如圖637所示，求：所示，求：(1)物塊最終停止時的位置；物塊最終停止時的位置；(g取取10 m/s2)(2)物塊在電場中運動過程的機械能增量物塊在電場中運動過程的機械能增量解析解析(1)第一個過程：物塊向右做勻減速運動到速度為第一個過程：物塊向右做勻減速運動到速度為零零FfmgFqEFfFma2as1v02s10.4 m第二個過程：物塊向左做勻加速運動，第二個過程：物塊向左做勻加速運動，離開電場后再做勻減速運動直到停止離開電場后再做勻減速運動直到停止由動能定理得
19、：由動能定理得：Fs1Ff(s1s2)0得得s20.2 m，則物塊停止在原點，則物塊停止在原點O左側(cè)左側(cè)0.2 m處處(2)物塊在電場中運動過程的機械能增量物塊在電場中運動過程的機械能增量EWf2mgs10.016 J.答案答案(1)原點原點O左側(cè)左側(cè)0.2 m處處(2)0.016 J求解帶電粒子偏轉(zhuǎn)問題的兩種思路求解帶電粒子偏轉(zhuǎn)問題的兩種思路考點三考點三帶電粒子在勻強電場中偏轉(zhuǎn)問題帶電粒子在勻強電場中偏轉(zhuǎn)問題圖圖638在示波管模型中，帶電粒子經(jīng)加在示波管模型中，帶電粒子經(jīng)加速電場速電場U1加速，再經(jīng)偏轉(zhuǎn)電場加速，再經(jīng)偏轉(zhuǎn)電場U2偏轉(zhuǎn)后，需再經(jīng)歷一段勻速直線偏轉(zhuǎn)后，需再經(jīng)歷一段勻速直線運動才會
20、打到熒光屏上而顯示亮運動才會打到熒光屏上而顯示亮點點P.如圖如圖638所示所示.(1)確定最終偏移距離確定最終偏移距離OP的兩種方法的兩種方法思路思路1：思路思路2：(2)確定粒子經(jīng)偏轉(zhuǎn)電場后的動能確定粒子經(jīng)偏轉(zhuǎn)電場后的動能(或速度或速度)的兩種方法的兩種方法思路思路1：思路思路2：如圖如圖639所示，在兩條平行的所示，在兩條平行的虛線內(nèi)存在著寬度為虛線內(nèi)存在著寬度為L、電場強度、電場強度為為E的勻強電場，在與右側(cè)虛線相的勻強電場，在與右側(cè)虛線相距也為距也為L處有一與電場平行的處有一與電場平行的屏現(xiàn)有一電荷量為屏現(xiàn)有一電荷量為q、質(zhì)量為、質(zhì)量為m的帶電粒子的帶電粒子(重力不計重力不計)，以垂直
21、，以垂直于電場線方向的初速度于電場線方向的初速度v0射入電場射入電場【典例【典例3】圖圖639中，中，v0方向的延長線與屏的交點為方向的延長線與屏的交點為O.試求：試求：(1)粒子從射入到打到屏上所用的時間；粒子從射入到打到屏上所用的時間；(2)粒子剛射出電場時的速度方向與初速度方向間夾角的正粒子剛射出電場時的速度方向與初速度方向間夾角的正切值切值tan ；(3)粒子打到屏上的點粒子打到屏上的點P到到O點的距離點的距離x.如圖如圖6310所示，金屬板所示，金屬板A、金屬網(wǎng)、金屬網(wǎng)B、熒光屏熒光屏C彼此平行，彼此平行，A、B之間的距離之間的距離d19 cm，B、C之間的距離之間的距離d218 c
22、m，電源，電源電動勢電動勢E20 V，內(nèi)阻，內(nèi)阻r2 ，滑動變阻，滑動變阻器在器在018 之間可調(diào)，圖中滑動片置于之間可調(diào)，圖中滑動片置于電阻的中點，從電阻的中點，從S孔向各個方向以速孔向各個方向以速【變式【變式3】圖圖6310度度v01105 m/s向電場中射入電子，電子的比荷向電場中射入電子，電子的比荷 1.81011C/kg，不計重力，不計重力(1)求求A、B之間的電場強度的大?。恢g的電場強度的大?。?2)設(shè)所有電子都能打在熒光屏上，求屏上亮圓的半徑設(shè)所有電子都能打在熒光屏上，求屏上亮圓的半徑(2)先求豎直向上發(fā)射的電子到達先求豎直向上發(fā)射的電子到達B板板上上P點的速度如圖所示點的速度
23、如圖所示答案答案(1)100 V/m(2)2 cm帶電體在重力場、電場中的運動問題的帶電體在重力場、電場中的運動問題的“等效法等效法”處理處理 等效思維方法就是將一個復(fù)雜的物理問題，等效為一等效思維方法就是將一個復(fù)雜的物理問題，等效為一個熟知的物理模型或問題的方法例如我們學(xué)習(xí)過的等效個熟知的物理模型或問題的方法例如我們學(xué)習(xí)過的等效電阻、分力與合力、合運動與分運動等都體現(xiàn)了等效思維電阻、分力與合力、合運動與分運動等都體現(xiàn)了等效思維方法常見的等效法有方法常見的等效法有“分解分解”、“合成合成”、“等效類比等效類比”、“等等效替換效替換”、“等效變換等效變換”、“等效簡化等效簡化”等，從而化繁為簡，
24、化等，從而化繁為簡，化難為易難為易 帶電粒子在勻強電場和重力場組成的復(fù)合場中做圓周帶電粒子在勻強電場和重力場組成的復(fù)合場中做圓周運動的問題是高中物理教學(xué)中一類重要而典型的題型對運動的問題是高中物理教學(xué)中一類重要而典型的題型對于這類問題，若采用常規(guī)方法求解，過程復(fù)雜，運算量于這類問題，若采用常規(guī)方法求解，過程復(fù)雜，運算量大若采用大若采用“等效法等效法”求解，則能避開復(fù)雜的運算，過程比求解，則能避開復(fù)雜的運算，過程比較簡捷較簡捷.3.等效思維法等效思維法【典例典例】 如圖如圖6311所示，絕緣光所示，絕緣光 滑軌道滑軌道AB部分為傾角為部分為傾角為30的斜的斜 面，面，AC部分為豎直平面上半徑為部
25、分為豎直平面上半徑為 R的圓軌道，斜面與圓軌道相切的圓軌道，斜面與圓軌道相切 整個裝置處于場強為整個裝置處于場強為E、方向水平向右的勻強電場、方向水平向右的勻強電場 中現(xiàn)有一個質(zhì)量為中現(xiàn)有一個質(zhì)量為m的小球，帶正電荷量為的小球，帶正電荷量為 要使小球能安全通過圓軌道，在要使小球能安全通過圓軌道，在O點的初速度應(yīng)為多點的初速度應(yīng)為多 大？大？圖圖6311解析解析小球先在斜面上運動，受重小球先在斜面上運動，受重力、電場力、支持力，然后在圓軌力、電場力、支持力，然后在圓軌道上運動，受重力、電場力、軌道道上運動，受重力、電場力、軌道作用力，如右圖所示，類比重力場，將電場力與重力的作用力，如右圖所示，類比重力場，將電場力與重力的合力視為等效重力合力視為等效重力mg，大小為，大小為mg當(dāng)我們研究某一新問題時，如果它和某一學(xué)過的問題類當(dāng)我們研究某一新問題時，如果它和某一學(xué)過的問題類似，就可以利用等效和類比的方法進行分析似，就可以利用等效和類比的方法進行分析.用等效法解用等效法解本題的關(guān)鍵在于正確得出等效重力場，然后再利用對比本題的關(guān)鍵在于正確得出等效重力場，然后再利用對比正常重力場下小球做圓周運動的規(guī)律正常重力場下小球做圓周運動的規(guī)律. 等效法的應(yīng)用等效法的應(yīng)用
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