高考物理大一輪復(fù)習(xí) 6.3電容器與電容帶電粒子在電場中的運(yùn)動課件 新人教版.ppt

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,,,,,考點(diǎn)一 平行板電容器的動態(tài)分析,考點(diǎn)二 帶電粒子在勻強(qiáng)電場中的直線運(yùn)動問題,考點(diǎn)三 帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)問題,考 點(diǎn),高三物理一輪復(fù)習(xí),第3節(jié) 電容器與電容 帶電粒子在電場中的運(yùn)動,,第六章 靜電場,,電容器的電容的大小與其本身因素有關(guān)，與帶電量的多少、兩極板電壓的大小無關(guān)，A、B、C錯誤，D正確．,解析,答案,基礎(chǔ)自測,D,2.(電容器的動態(tài)分析)(多選)如圖所示為一平行板電容器，兩板之間的距離d和兩板正對面積S都可以調(diào)節(jié)，電容器兩板與電池相連接．Q表示電容器的帶電荷量，E表示兩板間的電場強(qiáng)度．則( ) A．當(dāng)d增大，S不變時，Q減小，E減小 B．當(dāng)S增大，d不變時，Q增大，E增大 C．當(dāng)d減小，S增大時，Q增大，E增大 D．當(dāng)S減小，d增大時，Q不變，E增大,,基礎(chǔ)自測,解析,答案,圖片顯/隱,AC,3.(帶電粒子在電場中的加速問題)兩平行金屬板相距為d，電勢差為U，一電子質(zhì)量為m，電荷量為e，從O點(diǎn)沿垂直于 極板的方向射出，最遠(yuǎn)到達(dá)A點(diǎn)，然后 返回，如右圖所示，OA＝h，此電子具 有的初動能是( ),,基礎(chǔ)自測,解析,答案,圖片顯/隱,D,4.(帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)問題)如圖所示，有一帶電粒子貼著A板沿水平方向射入勻強(qiáng)電場，當(dāng)偏轉(zhuǎn)電壓為U1時，帶電粒子沿①軌跡從兩板正中間飛出；當(dāng)偏轉(zhuǎn)電壓為U2時，帶電粒子沿②軌跡落到B板中間．設(shè)粒子兩次射入電場的水平速度相同，則兩次偏轉(zhuǎn)電壓之比為( ) A．U1∶U2＝1∶8 B．U1∶U2＝1∶4 C．U1∶U2＝1∶2 D．U1∶U2＝1∶1,,基礎(chǔ)自測,解析,答案,A,圖片顯/隱,一、電容器、電容 1．電容器 (1)組成：由兩個彼此_____又相互_____的導(dǎo)體組成． (2)帶電量：一個極板所帶電量的_______． (3)電容器的充、放電 充電：使電容器帶電的過程，充電后電容器兩極板帶上等量的_________，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_______轉(zhuǎn)化為其他形式的能．,教材梳理,絕緣,靠近,絕對值,異種電荷,電場能,電場能,2．電容 (1)定義式：________． (2)單位：法拉(F)，1 F＝___ μF＝1012 pF 3．平行板電容器的電容 (1)影響因素：平行板電容器的電容與_________成正比，與介質(zhì)的_________成正比，與兩極板間_____成反比． ①保持兩極板與電源相連，則電容器兩極板間_____不變． ②充電后斷開電源，則電容器所帶的________不變．,教材梳理,106,正對面積,介電常數(shù),距離,電壓,電荷量,二、帶電粒子在電場中的運(yùn)動 1．帶電粒子在電場中的加速 (1)處理方法：利用動能定理：qU＝_____________． (2)適用范圍：_________． 2．帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn) 帶電粒子以垂直勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)方向進(jìn)入電場后，做類平拋運(yùn)動，軌跡為拋物線． 垂直于場強(qiáng)方向做_________運(yùn)動： vx＝v0，x＝v0t. 平行于場強(qiáng)方向做初速度為零的___________運(yùn)動：,教材梳理,任何電場,勻速直線,勻加速直線,,教材梳理,三、示波管 1．示波管裝置 示波管由電子槍、偏轉(zhuǎn)電極和熒光屏組成，管內(nèi)抽成真空．如圖所示．,教材梳理,2．工作原理 示波器是可以用來觀察電信號隨時間變化情況的一種電子儀器．如果在偏轉(zhuǎn)電極XX′上加橫向掃描電壓．同時加在偏轉(zhuǎn)電極YY′上所要研究的信號電壓，電子束隨信號電壓的變化在縱向做豎直方向的掃描，其周期與偏轉(zhuǎn)電極XX′的掃描電壓的周期相同，在熒光屏上就顯示出信號電壓隨時間變化的圖線．,教材梳理,1．分析比較的思路： (1)先確定是Q還是U不變：電容器保持與電源連接，U不變；電容器充電后與電源斷開，Q不變．,考點(diǎn)一 平行板電容器的動態(tài)分析,考點(diǎn)闡釋,2．平行板電容器動態(tài)分析的兩類題型：,考點(diǎn)闡釋,考點(diǎn)一 平行板電容器的動態(tài)分析,A．U2＝U1，E2＝E1 B．U2＝2U1，E2＝4E1 C．U2＝U1，E2＝2E1 D．U2＝2U1，E2＝2E1,題組設(shè)計(jì),解析,答案,考點(diǎn)一 平行板電容器的動態(tài)分析,C,,2.(多選)如右圖所示的電路，閉合開關(guān)，水平放置 的平行板電容器中有一個帶電液滴正好處于靜止 狀態(tài)．為了使液滴豎直向上運(yùn)動，下列操作可行 的是( ) A．?dāng)嚅_開關(guān)，將兩板間的距離拉大一些 B．?dāng)嚅_開關(guān)，將兩板水平地向相反方向移開一些 C．保持開關(guān)閉合，將兩板間的距離減小一些 D．保持開關(guān)閉合，以兩板各自的左側(cè)板沿為軸，同時向上(即逆時針方向)轉(zhuǎn)過一個小角度,題組設(shè)計(jì),解析,答案,圖片顯/隱,考點(diǎn)一 平行板電容器的動態(tài)分析,BC,,解電容器問題的常用技巧 (1)在電荷量保持不變的情況下，電場強(qiáng)度與板間的距離無關(guān)． (3)涉及平行板間帶電物體的受力及運(yùn)動問題分析的核心是分析平行板間電場強(qiáng)度的變化．,規(guī)律總結(jié),考點(diǎn)一 平行板電容器的動態(tài)分析,1．帶電粒子在電場中運(yùn)動時重力的處理 (1)基本粒子：如電子、質(zhì)子、α粒子、離子等，除有說明或明確的暗示以外，一般都不考慮重力(但并不忽略質(zhì)量)． (2)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．,考點(diǎn)二 帶電粒子在勻強(qiáng)電場中的直線運(yùn)動問題,考點(diǎn)闡釋,2．帶電體在勻強(qiáng)電場中的直線運(yùn)動問題的分析方法,考點(diǎn)闡釋,考點(diǎn)二 帶電粒子在勻強(qiáng)電場中的直線運(yùn)動問題,1．(多選)如圖所示，平行板電容器的兩個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電容器，則在此過程中，該粒子( ) A．所受重力與電場力平衡 B．電勢能逐漸增加 C．動能逐漸增加 D．做勻變速直線運(yùn)動,直線運(yùn)動的條件是垂直于速度方 向上受力平衡，本題中是重力和 電場力的一個分力平衡．對帶電 粒子受力分析如圖所示，F(xiàn)合≠0， 故A錯誤．由圖可知電場力與重 力的合力應(yīng)與v0反向，F(xiàn)合對粒子做負(fù)功，其中mg不做功，qE做負(fù)功，故粒子動能減少，電勢能增加，B正確、C錯誤．F合恒定，且F合與v0方向相反，粒子做勻減速運(yùn)動，D正確．,題組設(shè)計(jì),解析,答案,圖片顯/隱,考點(diǎn)二 帶電粒子在勻強(qiáng)電場中的直線運(yùn)動問題,BD,2.(2014·高考安徽卷)如圖所示，充電后的 平行板電容器水平放置，電容為C，極板 間距離為d，上極板正中有一小孔．質(zhì)量 為m、電荷量為＋q的小球從小孔正上方 高h(yuǎn)處由靜止開始下落，穿過小孔到達(dá)下 極板處速度恰為零(空氣阻力忽略不計(jì)，極板間電場可視為勻強(qiáng)電場，重力加速度為g)．求： (1)小球到達(dá)小孔處的速度； (2)極板間電場強(qiáng)度大小和電容器所帶電荷量； (3)小球從開始下落運(yùn)動到下極板處的時間．,題組設(shè)計(jì),考點(diǎn)二 帶電粒子在勻強(qiáng)電場中的直線運(yùn)動問題,,題組設(shè)計(jì),解析,答案,考點(diǎn)二 帶電粒子在勻強(qiáng)電場中的直線運(yùn)動問題,,解決帶電粒子在電場中的直線運(yùn)動問題的兩種思路 (1)根據(jù)帶電粒子受到的電場力，用牛頓第二定律求出加速度，結(jié)合運(yùn)動學(xué)公式確定帶電粒子的運(yùn)動情況．此方法只適用于勻強(qiáng)電場． (2)根據(jù)電場力對帶電粒子所做的功等于帶電粒子動能的變化求解．此方法既適用于勻強(qiáng)電場，也適用于非勻強(qiáng)電場．,規(guī)律總結(jié),考點(diǎn)二 帶電粒子在勻強(qiáng)電場中的直線運(yùn)動問題,1．帶電粒子在勻強(qiáng)電場中的偏轉(zhuǎn) (1)研究情況：帶電粒子垂直于電場方向進(jìn)入勻強(qiáng)電場． (2)運(yùn)動形式：類平拋運(yùn)動． (3)處理方法：應(yīng)用運(yùn)動的合成與分解．,考點(diǎn)三 帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)問題,考點(diǎn)闡釋,2．兩個結(jié)論 (1)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)電場射出時的偏轉(zhuǎn)角度總是相同的．,考點(diǎn)闡釋,考點(diǎn)三 帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)問題,題組一 僅在偏轉(zhuǎn)電場中運(yùn)動的問題 1.(多選)三個電子從同一地點(diǎn)同時沿同 一方向垂直進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場，出現(xiàn)如圖所 示的軌跡，則可以判斷( ) A．它們在電場中運(yùn)動時間相同 B．A、B在電場中運(yùn)動時間相同，C先飛離電場 C．C進(jìn)入電場時的速度最大，A最小 D．電場力對C做功最小,,題組設(shè)計(jì),解析,答案,圖片顯/隱,考點(diǎn)三 帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)問題,BCD,2.(2015·武漢模擬)如圖所示，矩形區(qū)域ABCD內(nèi)存在豎直向下的勻強(qiáng)電場，兩個帶正電的粒子a和b以相同的水平速度射入電場，粒子a由頂點(diǎn)A射入，從BC的中點(diǎn)P射出，粒子b由AB的中點(diǎn)O射入，從頂點(diǎn)C射出．若不計(jì)重力，則a和b的比荷之比是( ) A．1∶2 B．2∶1 C．1∶8 D．8∶1,,題組設(shè)計(jì),解析,答案,圖片顯/隱,考點(diǎn)三 帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)問題,D,題組二 加速偏轉(zhuǎn)的綜合問題 3.(2015·杭州模擬)如圖所示為說明示波器工作原理的示意圖，已知兩平行板間的距離為d、板長為l，電子經(jīng)電壓為U1的電場加速后從兩平行板間的中央處垂直進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場，設(shè)電子質(zhì)量為me、電荷量為e. (1)求經(jīng)電場加速后電子速度v的大小； (2)要使電子離開偏轉(zhuǎn)電場時的偏轉(zhuǎn)角度最大，兩平行板間的電壓U2應(yīng)是多少？電子動能多大？,,題組設(shè)計(jì),解析,圖片顯/隱,考點(diǎn)三 帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)問題,,,題組設(shè)計(jì),解析,答案,考點(diǎn)三 帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)問題,分析帶電粒子在勻強(qiáng)電場中的偏轉(zhuǎn)問題的關(guān)鍵 (1)條件分析：不計(jì)重力，且?guī)щ娏Ｗ拥某跛俣葀0與電場方向垂直，則帶電粒子將在電場中只受電場力作用做類平拋運(yùn)動． (2)運(yùn)動分析：一般用分解的思想來處理，即將帶電粒子的運(yùn)動分解為沿電場力方向上的勻加速直線運(yùn)動和垂直電場力方向上的勻速直線運(yùn)動． (3)時間分析,規(guī)律總結(jié),考點(diǎn)三 帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)問題,,規(guī)律總結(jié),考點(diǎn)三 帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)問題,,,,1．平行板電容器分析的“三公式”、“兩類型”,■名師·微點(diǎn)撥…………………………………………,,,,2．關(guān)于帶電粒子在電場中運(yùn)動的三點(diǎn)注意： (1)靜止的帶電粒子在勻強(qiáng)電場中只受電場力作用將做勻加速直線運(yùn)動． (2)當(dāng)初速度與電場線(直線)共線且只受電場力作用時，做變速直線運(yùn)動． (3)當(dāng)初速度與電場線垂直且只受電場力作用時，做類平拋運(yùn)動，處理方法是運(yùn)動的合成與分解．,,,,,3．處理偏轉(zhuǎn)問題的“兩技巧” (1)確定最終偏移距離,,,,,(2)確定偏轉(zhuǎn)后的動能(或速度),“等效法”解決帶電體在復(fù)合場中運(yùn)動問題 【方法概述】 (1)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)過的等效電阻、分力與合力、合運(yùn)動與分運(yùn)動等都體現(xiàn)了等效思維方法．常見的等效法有“分解”、“合成”、“等效類比”、“等效替換”、“等效變換”、“等效簡化”等，從而化繁為簡，化難為易． (2)帶電粒子在勻強(qiáng)電場和重力場組成的復(fù)合場中做圓周運(yùn)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(yùn)算量大．若采用“等效法”求解，則能避開復(fù)雜的運(yùn)算，過程比較簡捷．,思想方法,【方法應(yīng)用】 (1)求出重力與電場力的合力，將這個合力視為一個“等效重力”． (3)將物體在重力場中做圓周運(yùn)動的規(guī)律遷移到等效重力場中分析求解．,思想方法,【典例1】 在水平向右的勻強(qiáng)電場中，有一質(zhì)量為m、帶正電的小球，用長為l的絕緣細(xì)線懸掛于O點(diǎn)，當(dāng)小球靜止時，細(xì)線與豎直方向夾角為θ，小球位于B點(diǎn)，A點(diǎn)與B點(diǎn)關(guān)于O點(diǎn)對稱，如圖所示，現(xiàn)給小球一個垂直于懸線的初速度，小球恰能在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動，試問： (1)小球在做圓周運(yùn)動的過程中，在哪一位置速度最??？速度最小值多大？ (2)小球在B點(diǎn)的初速度多大？,,思想方法,解析,圖片顯/隱,,思想方法,解析,答案,,帶電粒子在交變電場中運(yùn)動問題 【方法概述】 帶電粒子在交變電場中的運(yùn)動，通常只討論電壓的大小不變、方向做周期性變化(如方波)且不計(jì)粒子重力的情形．在兩個相互平行的金屬板間加交變電壓時，在兩板中間便可獲得交變電場．此類電場從空間看是勻強(qiáng)的，即同一時刻，電場中各個位置處電場強(qiáng)度的大小、方向都相同；從時間看是變化的，即電場強(qiáng)度的大小、方向都隨時間而變化．,思想方法,【方法應(yīng)用】 (1)注重全面分析(分析受力特點(diǎn)和運(yùn)動規(guī)律)，抓住粒子的運(yùn)動具有周期性和在空間上具有對稱性的特征，求解粒子運(yùn)動過程中的速度、位移等，并確定與物理過程相關(guān)的邊界條件． (2)分析時從兩條思路出發(fā)：一是力和運(yùn)動的關(guān)系，根據(jù)牛頓第二定律及運(yùn)動學(xué)規(guī)律分析；二是功能關(guān)系．,思想方法,(1)粒子通過電場區(qū)域的時間； (2)粒子離開電場時的位置坐標(biāo)； (3)粒子通過電場區(qū)域后沿x軸方向的速度大?。?思想方法,圖片顯/隱,,思維建模,解析,答案,(1)4×10－3 s (2)(－2×10－5 m，2 m) (3)4×10－3 m/s,思想方法,