高考物理一輪復(fù)習(xí) 第6章 靜電場 基礎(chǔ)課時(shí)18 電容器 帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)課件.ppt
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基礎(chǔ)課時(shí)18 電容器 帶電粒子在電 場中的運(yùn)動(dòng),[知識梳理],知識點(diǎn)一、常見電容器 電容器的電壓、電荷量和電容的關(guān)系 1.常見電容器 (1)組成:由兩個(gè)彼此_____又相互_____的導(dǎo)體組成。 (2)帶電荷量:一個(gè)極板所帶電荷量的_______。 (3)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的 _________,電容器中儲(chǔ)存________。 放電:使充電后的電容器失去電荷的過程,放電過程中_______轉(zhuǎn)化為其他形式的能。,絕緣,靠近,絕對值,異種電荷,電場能,電場能,2.電容 (1)定義:電容器所帶的_______Q與電容器兩極板間的電勢差U的比值。 (2)定義式:C=___。 (3)物理意義:表示電容器_________本領(lǐng)大小的物理量。 (4)單位:法拉(F) 1 F=___ μF=1012 pF,電荷量,容納電荷,106,3.平行板電容器 (1)影響因素:平行板電容器的電容與________________成正比,與電介質(zhì)的_____________成正比,與極板間距離成反比。,知識點(diǎn)二、帶電粒子在勻強(qiáng)電場中的運(yùn)動(dòng),極板的正對面積,相對介電常數(shù),[思考] 不同的帶電粒子從靜止開始經(jīng)過同一電場加速后再從同一偏轉(zhuǎn)電場射出時(shí)的偏轉(zhuǎn)角度的關(guān)系怎樣?說出理由?,知識點(diǎn)三、示波管 1.構(gòu)造及功能(如圖1所示),圖1 (1)電子槍:發(fā)射并加速電子。 (2)偏轉(zhuǎn)電極YY′:使電子束豎直偏轉(zhuǎn)(加信號電壓);偏轉(zhuǎn)電極XX′:使電子束水平偏轉(zhuǎn)(加掃描電壓)。,2.工作原理 偏轉(zhuǎn)電極XX′和YY′不加電壓,電子打到屏幕中心;若只在XX′之間加電壓,電子只在X方向偏轉(zhuǎn);若只在YY′之間加電壓,電子只在Y方向偏轉(zhuǎn);若XX′加掃描電壓,YY′加信號電壓,屏上會(huì)出現(xiàn)隨信號而變化的圖象。 [思考] 證明粒子經(jīng)電場偏轉(zhuǎn)后,合速度的反向延長線與初速度延長線的交點(diǎn)為粒子水平位移的中點(diǎn)。,[診斷自測],1.(多選)有一只電容器的規(guī)格是“1.5 μF,9 V”,那么( ) A.這只電容器上的電荷量不能超過1.5×10-5 C B.這只電容器上的電荷量不能超過1.35×10-5 C C.這只電容器的額定電壓為9 V D.這只電容器的擊穿電壓為9 V 解析 9 V為電容器的額定電壓(或工作電壓),正常工作時(shí)的帶電荷量Q=CU=1.5×10-6×9 C=1.35×10-5 C,選項(xiàng)B、C正確。 答案 BC,2.如圖2所示,平行板電容器與電源相接,充電后切斷電源,然后將電介質(zhì)插入電容器極板間,則兩板間的電勢差U及板間場強(qiáng)E的變化情況為( ),圖2 A.U變大,E變大 B.U變小,E變小 C.U不變,E不變 D.U變小,E不變,答案 B,3.(多選)(2015·江蘇單科,7)一帶正電的小球向右水平拋入范圍足夠大的勻強(qiáng)電場,電場方向水平向左。不計(jì)空氣阻力,則小球( ),圖3 A.做直線運(yùn)動(dòng) B.做曲線運(yùn)動(dòng) C.速率先減小后增大 D.速率先增大后減小,解析 對小球受力分析,小球受重力、電場力作用,合外力的方向與初速度的方向夾角為鈍角,故小球做曲線運(yùn)動(dòng),故A錯(cuò)誤,B正確;在運(yùn)動(dòng)的過程中合外力方向與速度方向間的夾角先為鈍角后為銳角,故合外力對小球先做負(fù)功后做正功,所以速率先減小后增大,選項(xiàng)C正確,D錯(cuò)誤。 答案 BC,4.(多選)(2016·廣州市綜合測試)如圖4所示的陰極射線管,無偏轉(zhuǎn)電場時(shí),電子束加速后打到熒屏中央形成亮斑。如果只逐漸增大M1M2之間的電勢差,則( ),圖4 A.在熒屏上的亮斑向上移動(dòng) B.在熒屏上的亮斑向下移動(dòng) C.偏轉(zhuǎn)電場對電子做的功增大 D.偏轉(zhuǎn)電場的電場強(qiáng)度減小,解析 電子束在偏轉(zhuǎn)電場中做類平拋運(yùn)動(dòng),沿垂直電場方向做勻速運(yùn)動(dòng),故在電場中運(yùn)動(dòng)時(shí)間不變。電子在偏轉(zhuǎn)電場中受向上的電場力,故向上偏轉(zhuǎn),A項(xiàng)正確,B項(xiàng)錯(cuò)誤;沿電場方向上,電子束做勻變速直線運(yùn)動(dòng),兩板間電壓增大,偏轉(zhuǎn)電場的場強(qiáng)增大,D項(xiàng)錯(cuò)誤;電子所受電場力增大,因此加速度增大,由位移公式可知,電子在電場中側(cè)移量增大,由功的定義式可知,電場力做功增大,C項(xiàng)正確。 答案 AC,圖5,【例1】 (2015·江西南昌二模)如圖6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。一帶電油滴位于兩板中央的P點(diǎn)且恰好處于平衡狀態(tài)?,F(xiàn)將平行板電容器的上極板豎直向下移動(dòng)一小段距離,則( ),圖6 A.帶電油滴將沿豎直方向向上運(yùn)動(dòng) B.帶電油滴將沿豎直方向向下運(yùn)動(dòng) C.P點(diǎn)的電勢將降低 D.電容器的電容減小,電容器的帶電量將減小,答案 A,【拓展延伸】 (1)在【例1】中,試分析帶電油滴運(yùn)動(dòng)過程中電勢能和重力勢能之和如何變化。 (2)在【例1】中,若電容器充電穩(wěn)定后,斷開電源,試分析當(dāng)電容器下極板豎直向上移動(dòng)一小段距離后,帶電油滴將如何運(yùn)動(dòng),其電勢能如何變化。 解析 (1)帶電油滴沿豎直方向向上運(yùn)動(dòng)的過程,只有電場力和重力做功,油滴的動(dòng)能、重力勢能和電勢能的總和不變,油滴的動(dòng)能增大,故電勢能和重力勢能之和減小。,答案 (1)見解析 (2)見解析,方法總結(jié) 兩類典型的動(dòng)態(tài)變化分析,【變式訓(xùn)練】 1.(2015·合肥質(zhì)檢)如圖7所示,M、N是兩塊水平放置的平行金屬板,R0為定值電阻,R1、R2為可變電阻,開關(guān)S閉合。質(zhì)量為m的帶正電的微粒從P點(diǎn)以水平速度v0射入金屬板間,沿曲線打在N板上的O點(diǎn),若經(jīng)下列調(diào)整后,微粒仍從P點(diǎn)以水平速度v0射入,則關(guān)于微粒打在N板上的位置說法正確的是( ),圖7,A.保持開關(guān)S閉合,增大R1,微粒打在O點(diǎn)左側(cè) B.保持開關(guān)S閉合,增大R2,微粒打在O點(diǎn)左側(cè) C.斷開開關(guān)S,M極板稍微上移,微粒打在O點(diǎn)右側(cè) D.斷開開關(guān)S,M極板稍微下移,微粒打在O點(diǎn)右側(cè),解析 閉合開關(guān),電路穩(wěn)定后,無電流通過電阻R2,故電容器兩極板間電壓與R0兩端電壓相同,故調(diào)整R2大小對兩板間電場無影響,B項(xiàng)錯(cuò)誤;由電路連接情況可知,兩板間電場方向豎直向上,故帶正電微粒所受電場力方向豎直向上,電阻R0與R1串聯(lián),根據(jù)串聯(lián)分壓規(guī)律可知,增大R1,R0兩端電壓減小,兩極板間電壓減小,粒子所受電場力減小,故微粒所受合外力豎直向下,且增大,,答案 A,【例2】 在真空中水平放置平行板電容器,兩極板間有一個(gè)帶電油滴,電容器兩板間距為d,當(dāng)平行板電容器的電壓為U0時(shí),油滴保持靜止?fàn)顟B(tài),如圖8所示。當(dāng)給電容器突然充電使其電壓增加ΔU1時(shí),油滴開始向上運(yùn)動(dòng);經(jīng)時(shí)間Δt后,電容器突然放電使其電壓減少ΔU2,又經(jīng)過時(shí)間Δt,油滴恰好回到原來位置。假設(shè)油滴在運(yùn)動(dòng)過程中沒有失去電荷,充電和放電的過程均很短暫,這段時(shí)間內(nèi)油滴的位移可忽略不計(jì)。重力加速度為g。求:,圖8,(1)帶電油滴所帶電荷量與質(zhì)量之比; (2)第一個(gè)Δt與第二個(gè)Δt時(shí)間內(nèi)油滴運(yùn)動(dòng)的加速度大小之比; (3)ΔU1與ΔU2之比。,規(guī)律方法 1.帶電體重力是否計(jì)入的判斷: (1)微觀粒子(如電子、質(zhì)子、離子等)和無特別說明的帶電粒子,一般都不計(jì)重力(并不是忽略質(zhì)量); (2)帶電微粒(如油滴、液滴、塵埃、小球等)除有特別說明或暗示外,一般要考慮重力; (3)原則上,所有未明確交代的帶電體,都應(yīng)根據(jù)題設(shè)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和過程,反推是否計(jì)重力(即隱含條件)。,2.帶電體在勻強(qiáng)電場中的直線運(yùn)動(dòng)問題的分析方法,【變式訓(xùn)練】 2.(2016·安徽池州聯(lián)考)如圖9所示,勻強(qiáng)電場水平向左,帶正電的物體沿絕緣、粗糙水平板向右運(yùn)動(dòng),經(jīng)A點(diǎn)時(shí)動(dòng)能為100 J,到B點(diǎn)時(shí)動(dòng)能減少到80 J,減少的動(dòng)能中有12 J轉(zhuǎn)化為電勢能,則它再經(jīng)過B點(diǎn)時(shí),動(dòng)能大小是( ),圖9 A.4 J B.16 J C.32 J D.64 J,答案 B,【例3】 (多選) (2015·天津理綜,7)如圖10所示,氕核、氘核、氚核三種粒子從同一位置無初速地飄入電場線水平向右的加速電場E1之后進(jìn)入電場線豎直向下的勻強(qiáng)電場E2發(fā)生偏轉(zhuǎn),最后打在屏上。整個(gè)裝置處于真空中,不計(jì)粒子重力及其相互作用,那么( ),圖10,A.偏轉(zhuǎn)電場E2對三種粒子做功一樣多 B.三種粒子打到屏上時(shí)的速度一樣大 C.三種粒子運(yùn)動(dòng)到屏上所用時(shí)間相同 D.三種粒子一定打到屏上的同一位置,答案 AD,【變式訓(xùn)練】 3.[帶電粒子的“電偏轉(zhuǎn)”](2014·山東理綜,18)如圖11所示,場強(qiáng)大小為E、方向豎直向下的勻強(qiáng)電場中有一矩形區(qū)域abcd,水平邊ab長為s,豎直邊ad長為h。質(zhì)量均為m、帶電量分別為+q和-q的兩粒子,由a、c兩點(diǎn)先后沿ab和cd方向以速率v0進(jìn)入矩形區(qū)(兩粒子不同時(shí)出現(xiàn)在電場中)。不計(jì)重力,若兩粒子軌跡恰好相切,則v0等于( ),圖11,答案 B,4.[帶電粒子的“電加速”+“電偏轉(zhuǎn)”](2016·江蘇泰州姜堰區(qū)期中)如圖12所示,離子發(fā)生器發(fā)射一束質(zhì)量為m、電荷量為+q的離子,從靜止經(jīng)PQ兩板間的加速電壓加速后,以初速度v0從a點(diǎn)沿ab方向進(jìn)入一勻強(qiáng)電場區(qū)域,abcd所圍成的正方形是該勻強(qiáng)電場的邊界,已知ab長為L,勻強(qiáng)電場的方向與ad邊平行且由a指向d。,圖12,(1)求加速電壓U0; (2)若離子恰從c點(diǎn)飛離電場,求a、c兩點(diǎn)間的電勢差Uac; (3)若離子從abcd邊界上某點(diǎn)飛出時(shí)的動(dòng)能為mv,求此時(shí)勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)大小E。,1.(2015·新課標(biāo)全國卷Ⅱ,14)如圖13,兩平行的帶電金屬板水平放置。若在兩板中間a點(diǎn)從靜止釋放一帶電微粒,微粒恰好保持靜止?fàn)顟B(tài),現(xiàn)將兩板繞過a點(diǎn)的軸(垂直于紙面)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)45°,再由a點(diǎn)從靜止釋放一同樣的微粒,該微粒將( ),圖13 A.保持靜止?fàn)顟B(tài) B.向左上方做勻加速運(yùn)動(dòng) C.向正下方做勻加速運(yùn)動(dòng) D.向左下方做勻加速運(yùn)動(dòng),解析 兩平行金屬板水平放置時(shí),帶電微粒靜止有mg=qE,現(xiàn)將兩板繞過a點(diǎn)的軸(垂直于紙面)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)45°后,兩板間電場強(qiáng)度方向逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)45°,電場力方向也逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)45°,但大小不變,此時(shí)電場力和重力的合力大小恒定,方向指向左下方,故該微粒將向左下方做勻加速運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)D正確。 答案 D,圖14 A.3∶2 B.2∶1 C.5∶2 D.3∶1,答案 A,3.(2016·浙江協(xié)作校期中)如圖15所示的實(shí)驗(yàn)裝置中,平行板電容器兩極板的正對面積為S,兩極板的間距為d,電容器所帶電荷量為Q,電容為C,靜電計(jì)指針的偏轉(zhuǎn)角為α,平行板中間懸掛了一個(gè)帶電小球,懸線與豎直方向的夾角為θ,下列說法正確的是( ),圖15,A.若增大d,則α減小,θ減小 B.若增大Q,則α減小,θ不變 C.將A板向上提一些,α增大,θ增大 D.在兩板間插入云母片,則α減小,θ不變,答案 C,4.如圖16所示,平行板電容器上極板帶正電,從上極板的端點(diǎn)A點(diǎn)釋放一個(gè)帶電荷量為+Q(Q>0)的粒子,粒子重力不計(jì),以水平初速度v0向右射出,當(dāng)它的水平速度與豎直速度的大小之比為1∶2時(shí),恰好從下端點(diǎn)B射出,則d與L之比為( ),圖16 A.1∶2 B.2∶1 C.1∶1 D.1∶3,答案 C,5.(2015·新課標(biāo)全國卷Ⅱ,24)如圖17所示,一質(zhì)量為m、電荷量為q(q>0)的粒子在勻強(qiáng)電場中運(yùn)動(dòng),A、B為其運(yùn)動(dòng)軌跡上的兩點(diǎn)。已知該粒子在A點(diǎn)的速度大小為v0,方向與電場方向的夾角為60°;它運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)速度方向與電場方向的夾角為30°。不計(jì)重力。求A、B兩點(diǎn)間的電勢差。,圖17,小結(jié)巧記 1個(gè)概念——電容 2類問題——平行板電容器兩類動(dòng)態(tài)分析問題 2種運(yùn)動(dòng)——帶電粒子在電場中的直線運(yùn)動(dòng)和偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 2種觀點(diǎn)——運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)和功能觀點(diǎn),- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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