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2012高三物理二輪復習專題專題八 電容器與電容 帶電粒子在電場中的運動教案

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2012高三物理二輪復習專題專題八 電容器與電容 帶電粒子在電場中的運動教案

專題八 電容器與電容、帶電粒子在電場中的運動【考綱知識梳理】一。電容器1. 構(gòu)成:兩個互相靠近又彼此絕緣的導體構(gòu)成電容器。2電容器帶的電荷量:是指每個極板上所帶電荷量的絕對值3.電容器的電壓:(1)額定電壓:是指電容器的對大正常工作即電容器銘牌上的標定數(shù)值。(2)擊穿電壓:是指把電容器的電介質(zhì)擊穿導電使電容器損壞的極限電壓。二.電容1定義:電容器所帶的電荷量Q與兩極板間的電壓U的比值2定義式:3電容的單位:法拉,符號:F 。4物理意義:電容是描述電容器容納電荷本領(lǐng)大小的物理量,在數(shù)值上等于電容器兩板間的電勢差增加1V所需的電荷量。5制約因素:電容器的電容與Q、U的大小無關(guān),是由電容器本身的結(jié)構(gòu)決定的。對一個確定的電容器,它的電容是一定的,與電容器是否帶電及帶電多少無關(guān)。三.平行板電容器1平行板電容器的電容的決定式:即平行板電容器的電容與介質(zhì)的介電常數(shù)成正比,與兩板正對的面積成正比,與兩板間距成反比。2平行板電容器兩板間的電場:可認為是勻強電場,E=U/d四.帶電粒子在電場中的運動1.帶電粒子的加速:對于加速問題,一般從能量角度,應用動能定理求解。若為勻變速直線運動,可用牛頓運動定律與運動學公式求解。2. 帶電粒子在勻強電場中的偏轉(zhuǎn):對于帶電粒子以垂直勻強電場的方向進入電場后,受到的電場力恒定且與初速度方向垂直,做勻變速曲線運動(類平拋運動)。處理方法往往是利用運動的合成與分解的特性:分合運動的獨立性、分合運動的等時性、分運動與合運動的等效性。沿初速度方向為勻速直線運動、沿電場力方向為初速度為零的勻加速運動?;娟P(guān)系:x方向:勻速直線運動Y方向:初速度為零的勻加速直線運動離開電場時側(cè)向偏轉(zhuǎn)量:離開電場時的偏轉(zhuǎn)角: 推論1.粒子從偏轉(zhuǎn)電場中射出時,其速度反向延長線與初速度方向交一點,此點平分沿初速度方向的位移。 推論2.位移和速度不在同一直線上,且tan=2tan??键c一、電容器動態(tài)變化1用控制變量法,可以研究影響平行板電容器的因素(如圖)。設兩極板正對面積為,極板間的距離為,靜電計指針偏角為。實驗中,極板所帶電荷量不變,若A. 保持S不變,增大d,則變大B. 保持S不變,增大d,則變小C. 保持d不變,增大S,則變小D. 保持d不變,增大S,則不變【答案】A【解析】由知保持S不變,增大d,電容減小,電容器帶電能力降低,電容器電量減小,靜電計所帶電量增加,變大;保持d不變,減小S,電容減小,變大。正確答案A。2.如圖所示,相距為0.2m的平行金屬板A、B上加電壓U=40V,在兩板正中沿水平方向射入一帶負電小球,經(jīng)0.2s小球到達B板,若要小球始終沿水平方向運動而不發(fā)生偏轉(zhuǎn),A、B兩板間的距離應調(diào)節(jié)為多少?(g取10m/s2)答案:考點二 帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)3、a、b、c三個粒子由同一點垂直場強方向進入偏轉(zhuǎn)電場,其軌跡如圖所示,其中b恰好飛出電場,由此可以肯定在b飛離電場的同時,a剛好打在負極板上b和c同時飛離電場進入電場時,c的速度最大,a的速度最小動能的增量相比,c的最小,a和b的一樣大A.B.C.D. 答案: D根據(jù)類平拋運動的豎直方向分運動可知,加速度相同,豎向位移c最小,a、b相同,得a、b飛行時間相等,c時間最短,故速度c比b大; b射程大于a,故b的速度大于a比較豎向位移可知電場力做功c的最小,a和b的一樣大選對4.如圖所示,電子在電勢差為U1的加速電場中由靜止開始運動,然后射入電勢差為U2的兩塊平行極板間的電場中,射入方向跟極板平行,整個裝置處在真空中,重力可忽略,在滿足電子能射出平行板區(qū)的條件下,下述四種情況中,一定能使電子的偏轉(zhuǎn)角變大的是A. U1變大、U2變大B. U1變小、U2變大C. U1變大、U2變小D. U1變小、U2變小答案:B 故B對5(2010山東高考)題如圖所示,以兩虛線為邊界,中間存在平行紙面且與邊界垂直的水平電場,寬度為d,兩側(cè)為相同的勻強磁場,方向垂直紙面向里。一質(zhì)量為、帶電量+q、重力不計的帶電粒子,以初速度垂直邊界射入磁場做勻速圓周運動,后進入電場做勻加速運動,然后第二次進入磁場中運動,此后粒子在電場和磁場中交替運動。已知粒子第二次在磁場中運動的半徑是第一次的二倍,第三次是第一次的三倍,以此類推。求粒子第一次經(jīng)過電場子的過程中電場力所做的功。粒子第n次經(jīng)過電場時電場強度的大小。粒子第n次經(jīng)過電場子所用的時間。假設粒子在磁場中運動時,電場區(qū)域場強為零。請畫出從粒子第一次射入磁場至第三次離開電場的過程中,電場強度隨時間變化的關(guān)系圖線(不要求寫出推導過程,不要求標明坐標明坐標刻度值)。解析:(1)根據(jù),因為,所以,所以,(2)=,所以。(3),所以。(4)圖乙圖甲6.(2009山東高考)如圖甲所示,建立Oxy坐標系,兩平行極板P、Q垂直于y軸且關(guān)于x軸對稱,極板長度和板間距均為,在第一、四象限有磁感應強度為B的勻強磁場,方向垂直于Oxy平面向里。位于極板左側(cè)的粒子源沿x軸向右連續(xù)發(fā)射質(zhì)量為m、電量為+q、速度相同、重力不計的帶電粒子。在03t0時間內(nèi)兩板間加上如圖乙所示的電壓(不考慮極板邊緣的影響)。已知t=0時刻進入兩板間的帶電粒子恰好在t0時刻經(jīng)極板邊緣射入磁場。上述m、q、t0、B為已知量。(不考慮粒子間相互影響及返回極板間的情況)(1) 求電壓U0的大小。(2) 求t0時刻進入兩板間的帶電粒子在磁場中做圓周運動的半徑。(3) 何時進入兩板間的帶電粒子在磁場中的運動時間最短?求此最短時間。25. (1)時刻進入兩極板的帶電粒子在電場中做勻變速曲線運動,時刻剛好從極板邊緣射出,在y軸負方向偏移的距離為,則有,聯(lián)立以上三式,解得兩極板間偏轉(zhuǎn)電壓為。(2)時刻進入兩極板的帶電粒子,前時間在電場中偏轉(zhuǎn),后時間兩極板沒有電場,帶電粒子做勻速直線運動。帶電粒子沿x軸方向的分速度大小為,帶電粒子離開電場時沿y軸負方向的分速度大小為,帶電粒子離開電場時的速度大小為,設帶電粒子離開電場進入磁場做勻速圓周運動的半徑為R,則有,聯(lián)立式解得。(3)時刻進入兩極板的帶電粒子在磁場中運動時間最短。帶電粒子離開磁場時沿y軸正方向的分速度為,設帶電粒子離開電場時速度方向與y軸正方向的夾角為,則,聯(lián)立式解得,帶電粒子在磁場運動的軌跡圖如圖所示,圓弧所對的圓心角為,所求最短時間為,帶電粒子在磁場中運動的周期為,聯(lián)立以上兩式解得。

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