第三节《电容器与电容-带电粒子在电场中的运动》-(2)分解

第三节电容器与电容带电粒子第三节电容器与电容带电粒子在电场中的运动在电场中的运动课堂互动讲练课堂互动讲练经典题型探究经典题型探究知能优化演练知能优化演练第三节电容器与电容带电第三节电容器与电容带电粒子在电场中的运动粒子在电场中的运动基础知识梳理基础知识梳理基础知识梳理基础知识梳理一、电容器、电容一、电容器、电容1电容器电容器(1)组成：由两个彼此组成：由两个彼此_又相互又相互_的导体组的导体组成成(2)带电量：一个极板所带电量的带电量：一个极板所带电量的_(3)电容器的充、放电电容器的充、放电充电：使电容器带电的过程，充电后电容器两板充电：使电容器带电的过程，充电后电容器两板带上等量的带上等量的_，电容器中储存，电容器中储存_放电：使充电后的电容器失去电荷的过程，放电放电：使充电后的电容器失去电荷的过程，放电过程中过程中_转化为其他形式的能转化为其他形式的能绝缘绝缘靠近靠近绝对值绝对值异种电荷异种电荷电场能电场能电场能电场能2电容电容(1)定义式：定义式：_(2)单位：法拉单位：法拉(F)，1 F_F1012pF3平行板电容器平行板电容器(1)影响因素：平行板电容器的电容与影响因素：平行板电容器的电容与_成正成正比，与介质的比，与介质的_成正比，与两极板间成正比，与两极板间_成反比成反比106正对面积正对面积介电常数介电常数距离距离(2)决定式：决定式：C ，k为静电力常量为静电力常量保持两极板与电源相连，则电容器两极板间保持两极板与电源相连，则电容器两极板间_不变不变充电后断开电源，则电容器所带的充电后断开电源，则电容器所带的_不不变变特别提示：特别提示：(1)电容器的电容大小是由本身的特性决电容器的电容大小是由本身的特性决定的，与极板间电压以及电容器带电多少、带不带定的，与极板间电压以及电容器带电多少、带不带电荷无关电荷无关(2)电容器充、放电时，电流的方向可以由正电荷定电容器充、放电时，电流的方向可以由正电荷定向移动的方向来确定向移动的方向来确定电压电压电荷量电荷量二、带电粒子在电场中的运动二、带电粒子在电场中的运动1带电粒子在电场中的加速带电粒子在电场中的加速(1)处理方法：利用动能定理：处理方法：利用动能定理：qU_(2)适用范围：适用范围：_2带电粒子在电场中的偏转带电粒子在电场中的偏转带电粒子以垂直匀强电场的场强方向进入电场后，做类带电粒子以垂直匀强电场的场强方向进入电场后，做类平抛运动，轨迹为抛物线平抛运动，轨迹为抛物线垂直于场强方向做垂直于场强方向做_运动：运动：vxv0，xv0t.任何电场任何电场匀速直线匀速直线平行于场强方向做初速度为零的平行于场强方向做初速度为零的_运动：运动：匀加速直线匀加速直线图图631三、示波管三、示波管1示波管装置示波管装置示波管由电子枪、偏转电极和荧光屏组成，管内抽成真示波管由电子枪、偏转电极和荧光屏组成，管内抽成真空如图空如图632所示所示图图6322工作原理工作原理示波器是可以用来观察电信号随时间变化情况的一种示波器是可以用来观察电信号随时间变化情况的一种电子仪器如果在偏转电极电子仪器如果在偏转电极XX上加横向扫描电压，上加横向扫描电压，同时加在偏转电极同时加在偏转电极YY上所要研究的信号电压，电子上所要研究的信号电压，电子束随信号电压的变化在纵向做竖直方向的扫描，其周束随信号电压的变化在纵向做竖直方向的扫描，其周期与偏转电极期与偏转电极XX的扫描电压的周期相同，在荧光屏的扫描电压的周期相同，在荧光屏上就显示出信号电压随时间变化的图线上就显示出信号电压随时间变化的图线课堂互动讲练课堂互动讲练4动态分析如下表动态分析如下表即时应用即时应用 (即时突破，小试牛刀即时突破，小试牛刀)1.(2010年高考北京理综卷年高考北京理综卷)用控制变量法，可以研究影用控制变量法，可以研究影响平行板电容器电容的因素响平行板电容器电容的因素(如图如图633)设两极板设两极板正对面积为正对面积为S，极板间的距离为，极板间的距离为d，静电计指针偏角为，静电计指针偏角为.实验中，极板所带电荷量不变，若实验中，极板所带电荷量不变，若()图图633A保持保持S不变，增大不变，增大d，则，则变大变大B保持保持S不变，增大不变，增大d，则，则变小变小C保持保持d不变，减小不变，减小S，则，则变小变小D保持保持d不变，减小不变，减小S，则，则不变不变结论：结论：不同的带电粒子从静止经过同一电场不同的带电粒子从静止经过同一电场加速后进入同一偏转电场，它们在电场中的加速后进入同一偏转电场，它们在电场中的偏转角度和偏转距离总是相同的偏转角度和偏转距离总是相同的图图634图图635A偏转角度相同偏转角度相同B偏转距离相同偏转距离相同C运动时间相同运动时间相同 D动能相同动能相同答案：答案：AB三、带电粒子在复合场中的运动三、带电粒子在复合场中的运动1带电粒子在电场中的运动是否考虑重力带电粒子在电场中的运动是否考虑重力(1)基本粒子：如电子、质子、基本粒子：如电子、质子、粒子、离子等除有说粒子、离子等除有说明或明确的暗示以外，一般都不考虑重力明或明确的暗示以外，一般都不考虑重力(但并不忽但并不忽略质量略质量)(2)带电颗粒：如液滴、油滴、尘埃、小球等，除有带电颗粒：如液滴、油滴、尘埃、小球等，除有说明或有明确的暗示以外，一般都不能忽略重力说明或有明确的暗示以外，一般都不能忽略重力即时应用即时应用 (即时突破，小试牛刀即时突破，小试牛刀)3如图如图636所示，水平放置的平行金属板间有匀强所示，水平放置的平行金属板间有匀强电场一根长为电场一根长为l的绝缘细绳一端固定在的绝缘细绳一端固定在O点，另一端系点，另一端系有质量为有质量为m并带有一定电荷的小球小球原来静止在并带有一定电荷的小球小球原来静止在C点当给小球一个水平速度后，它能在竖直面内绕点当给小球一个水平速度后，它能在竖直面内绕O点点做匀速圆周运动做匀速圆周运动图图636若将两板间的电压增大为原来的若将两板间的电压增大为原来的3倍，求：要使小球从倍，求：要使小球从C点开始在竖直面内绕点开始在竖直面内绕O点做圆周运动，至少要给小球点做圆周运动，至少要给小球多大的水平速度？在这种情况下，在小球运动过程中细多大的水平速度？在这种情况下，在小球运动过程中细绳所受的最大拉力是多大？绳所受的最大拉力是多大？解析：解析：设原来的电场强度为设原来的电场强度为E，小球带电量，小球带电量q.由题意可由题意可知：知：qEmg，两者方向相反，当板间电压变为原来的，两者方向相反，当板间电压变为原来的3倍时，场强变为原来的倍时，场强变为原来的3倍则电场力与重力的合力倍则电场力与重力的合力F合合3qEmg2mg，方向向上即等效重力的大小为，方向向上即等效重力的大小为2mg，C点为等效最高点要使小球恰好能在竖直平面点为等效最高点要使小球恰好能在竖直平面做圆周运动，必须有：做圆周运动，必须有：F向向2mgmv2/l经典题型探究经典题型探究有关电容器的动态分析有关电容器的动态分析 (2010年高考重庆理综卷年高考重庆理综卷)某电容式话筒的原某电容式话筒的原理示意图如图理示意图如图637所示，所示，E为电源，为电源，R为电阻，为电阻，薄片薄片P和和Q为两金属极板，对着话筒说话时，为两金属极板，对着话筒说话时，P振动振动而而Q可视为不动在可视为不动在P、Q间距增大过程中间距增大过程中()AP、Q构成的电容器的电容增大构成的电容器的电容增大BP上电荷量保持不变上电荷量保持不变CM点的电势比点的电势比N点的低点的低DM点的电势比点的电势比N点的高点的高图图637【答案答案】D 变式训练变式训练1一平行板电容器充电后与电源断开，负极一平行板电容器充电后与电源断开，负极板接地，在两极板间有一正电荷板接地，在两极板间有一正电荷(电荷量很小电荷量很小)固定在固定在P点，如图点，如图638所示，以所示，以E表示两极板间的场强，表示两极板间的场强，U表表示电容器的电压，示电容器的电压，W表示正电荷在表示正电荷在P点的电势能若负点的电势能若负极板不动，将正极板移到图中虚线所示的位置极板不动，将正极板移到图中虚线所示的位置()AU变小，变小，E不变不变BE变大，变大，W变大变大CU变小，变小，W不变不变 DU不变，不变，W不变不变图图638 如图如图639所示，在倾角所示，在倾角37的绝缘斜面所在的绝缘斜面所在空间存在着竖直向上的匀强电场，场强空间存在着竖直向上的匀强电场，场强E4.0103 N/C，在斜面底端有一与斜面垂直的绝缘弹性挡板质量在斜面底端有一与斜面垂直的绝缘弹性挡板质量m0.20 kg的带电滑块从斜面顶端由静止开始滑下，滑到斜面的带电滑块从斜面顶端由静止开始滑下，滑到斜面底端与挡板相碰后以碰前的速率返回已知斜面的高度底端与挡板相碰后以碰前的速率返回已知斜面的高度h0.24 m，滑块与斜面间的动摩擦因数，滑块与斜面间的动摩擦因数0.30，滑块带，滑块带电荷电荷q0.50104 C取重力加速度取重力加速度g10 m/s2，sin370.60，cos370.80.求：求：带电体在匀强电场中的运动带电体在匀强电场中的运动例例2图图639(1)滑块从斜面最高点滑到斜面底端时的速度大小滑块从斜面最高点滑到斜面底端时的速度大小(2)滑块被挡板弹回能够沿斜面上升的最大高度滑块被挡板弹回能够沿斜面上升的最大高度(3)滑块从开始运动到最后停下来的整个过程中产生的滑块从开始运动到最后停下来的整个过程中产生的热量热量Q.(计算结果保留计算结果保留2位有效数字位有效数字)(3)滑块最终将静止在斜面底端，因此重力势能和电势滑块最终将静止在斜面底端，因此重力势能和电势能的减少量等于克服摩擦力做的功，即等于产生的热能的减少量等于克服摩擦力做的功，即等于产生的热能，能，Q(mgqE)h0.96 J.【答案答案】见解析见解析【规律总结规律总结】(1)由于带电微粒在匀强电场中所受电由于带电微粒在匀强电场中所受电场力与重力都是恒力，因此其处理方法可用正交分解场力与重力都是恒力，因此其处理方法可用正交分解法先将复杂的运动分解为两个互相正交的简单的直线法先将复杂的运动分解为两个互相正交的简单的直线运动，而这两个直线运动的规律我们可以掌握，然后再运动，而这两个直线运动的规律我们可以掌握，然后再按运动合成的观点，去求出复杂运动的相关物理量按运动合成的观点，去求出复杂运动的相关物理量(2)用能量观点处理带电粒子在复合场中的运动，从功用能量观点处理带电粒子在复合场中的运动，从功能观点出发分析带电粒子的运动问题时，在对带电粒子能观点出发分析带电粒子的运动问题时，在对带电粒子受力情况和运动情况进行分析的基础上，再考虑应用恰受力情况和运动情况进行分析的基础上，再考虑应用恰当的规律当的规律(动能定理、能量转化守恒定律等动能定理、能量转化守恒定律等)解题解题变式训练变式训练2如图如图6310所示，两块平行金属板所示，两块平行金属板M、N竖竖直放置，两板间的电势差直放置，两板间的电势差U1.5103 V，现将一质量，现将一质量m1102 kg、电荷量、电荷量q4105 C的带电小球从两板上方的带电小球从两板上方的的A点以点以v04 m/s的初速度水平抛出，且小球恰好从靠近的初速度水平抛出，且小球恰好从靠近M板上端处进入两板间，板上端处进入两板间，沿直线运动碰到沿直线运动碰到N板上的板上的B点点已知已知A点距两板上端的高度点距两板上端的高度h0.2 m，不计空气阻力，不计空气阻力，取取g10 m/s2.求：求：图图6310(1)M、N两板间的距离两板间的距离d；(2)小球到达小球到达B点时的动能点时的动能答案：答案：(1)0.3 m(2)0.175 J带电粒子在交变电场中的运动带电粒子在交变电场中的运动例例3 如图如图6311所示，真空室所示，真空室中速度中速度v01.6107 m/s的电子束，的电子束，连续地沿两水平金属板中心线连续地沿两水平金属板中心线OO射入，已知极板长射入，已知极板长l4 cm，板间，板间距离距离d1 cm，板右端距离荧光屏，板右端距离荧光屏PQ为为L18 cm.图图6311【思路点拨思路点拨】由于电子经过板间的时间极短，远小由于电子经过板间的时间极短，远小于交变电压的周期，因此，在电子经过板间的过程中，于交变电压的周期，因此，在电子经过板间的过程中，可认为板间电压不变，因此电子在板间的运动可认为可认为板间电压不变，因此电子在板间的运动可认为是类平抛运动，但不同电压值对应电子不同的偏移量，是类平抛运动，但不同电压值对应电子不同的偏移量，沿金属板边缘射出的电子对应屏上线段的最上端和最沿金属板边缘射出的电子对应屏上线段的最上端和最下端下端图图6312【答案答案】10 cm【规律总结规律总结】(1)此题属于带电粒子在交变电此题属于带电粒子在交变电场中的运动问题，但因粒子在电场中运动时间场中的运动问题，但因粒子在电场中运动时间极短，粒子在电场中运动的过程中可认为电场极短，粒子在电场中运动的过程中可认为电场是不变的是不变的(2)打在屏上最上端和最下端的电子是否是沿金打在屏上最上端和最下端的电子是否是沿金属板边缘飞出的电子应当通过计算做出判断属板边缘飞出的电子应当通过计算做出判断变式训练变式训练3真空中足够大的两个相互平行的金属板真空中足够大的两个相互平行的金属板a和和b之间的距离为之间的距离为d，两板之间的电压，两板之间的电压Uab按如图按如图6313所示规律变化，其变化周期为所示规律变化，其变化周期为T.在在t0时刻，一带电粒时刻，一带电粒子子(q)仅在该电场的作用下，由仅在该电场的作用下，由a板从静止开始向板从静止开始向b板板运动，并于运动，并于tnT(n为自然数为自然数)时刻，恰好到达时刻，恰好到达b板求：板求：若粒子在若粒子在tT/6时刻才开始从时刻才开始从a板运动，那板运动，那么经过同样时间，它将运么经过同样时间，它将运动到离动到离a板多远的地方？板多远的地方？图图6313带电粒子在电场中的运动综合运用带电粒子在电场中的运动综合运用电容、电容器电容、电容器(考纲要求考纲要求)带电粒子在匀强电场中的运动带电粒子在匀强电场中的运动(考纲要求考纲要求)(单选单选)下列关于电容器和电容的说法中，错误的是下列关于电容器和电容的说法中，错误的是 ()A电容器电容器A的体积比的体积比B大，说明大，说明A的电容一定比的电容一定比B的大的大B对于确定的电容器，其带的电荷与两板间的电压对于确定的电容器，其带的电荷与两板间的电压(小于小于 击穿电压且不为零击穿电压且不为零)成正比成正比C无论电容器的电压如何变化无论电容器的电压如何变化(小于击穿电压且不为零小于击穿电压且不为零)，它所带的电荷与电压比值恒定不变它所带的电荷与电压比值恒定不变D电容器的电容是表示电容器容纳电荷本领大小的物理电容器的电容是表示电容器容纳电荷本领大小的物理 量，其大小与加在两板上的电压无关量，其大小与加在两板上的电压无关(多选多选如图如图631所示，在等势面沿竖直方向的匀强所示，在等势面沿竖直方向的匀强电场中，一带负电的微粒以一定初速度射入电场，并电场中，一带负电的微粒以一定初速度射入电场，并沿直线沿直线AB运动，由此可知运动，由此可知 ()A电场中电场中A点的电势高于点的电势高于B点的电势点的电势B微粒在微粒在A点时的动能大于在点时的动能大于在B点时的动能，在点时的动能，在A点时的点时的 电势能小于在电势能小于在B点时的电势能点时的电势能C微粒在微粒在A点时的动能小于在点时的动能小于在B点时的动能，在点时的动能，在A点时的点时的 电势能大于在电势能大于在B点时的电势能点时的电势能D微粒在微粒在A点时的动能与电势能之和等于在点时的动能与电势能之和等于在B点时的动能点时的动能 与电势能之和与电势能之和图图631一图二结论一图二结论AC和和U均增大均增大 BC增大，增大，U减小减小CC减小，减小，U增大增大 DC和和U均减小均减小考点一考点一平行板电容器的动态分析平行板电容器的动态分析【典例典例1】(单选单选)(2012江苏卷江苏卷，2)一充电后的平行板电容器保一充电后的平行板电容器保持两极板的正对面积、间距和电荷量不变，在两极板间插入持两极板的正对面积、间距和电荷量不变，在两极板间插入一电介质，其电容一电介质，其电容C和两极板间的电势差和两极板间的电势差U的变化情况是的变化情况是 ()教你审题教你审题审题时关键要抓住审题时关键要抓住“动动”与与“不动不动”，就是要确定，就是要确定“变量变量”和和“不变不变量量”，最后确定，最后确定“目标量目标量”，判断，判断答案答案B【变式跟踪变式跟踪1】(单选单选)如图如图632所示，平行板所示，平行板电容器与电动势为电容器与电动势为E的直流电源的直流电源(内阻不计内阻不计)连接，下极板接地一带电油滴位于电容器连接，下极板接地一带电油滴位于电容器中的中的P点且恰好处于平衡状态现将平行板点且恰好处于平衡状态现将平行板电容器的上极板竖直向上移动一小段距离电容器的上极板竖直向上移动一小段距离 ()图图632A带电油滴将沿竖直方向向上运动带电油滴将沿竖直方向向上运动BP点的电势将降低点的电势将降低C带电油滴的电势能将减少带电油滴的电势能将减少D若电容器的电容减小，则极板带电荷量将增大若电容器的电容减小，则极板带电荷量将增大解析解析因为电容器两板电压不变，当两板间距离因为电容器两板电压不变，当两板间距离d增大，增大，电场强度电场强度E减小，减小，PExP减小，减小，P点的电势降低，故选项点的电势降低，故选项A错错B对；又根据带电油滴平衡可判断其带负电，它在对；又根据带电油滴平衡可判断其带负电，它在P点点的电势能增大，选项的电势能增大，选项C错误；电容器的电容减小，则极板错误；电容器的电容减小，则极板带电荷量将减小，选项带电荷量将减小，选项D错，故答案为错，故答案为B.答案答案B【典例典例2】(多选多选)(2012课标全国卷课标全国卷，18)如图如图633所示，平行板电容器的两个极板与水平地所示，平行板电容器的两个极板与水平地面成一角度，两极板与一直流电源相连若面成一角度，两极板与一直流电源相连若一带电粒子恰能沿图中所示水平直线通过电一带电粒子恰能沿图中所示水平直线通过电容器，则在此过程中，该粒子容器，则在此过程中，该粒子()考点二考点二带电体在匀强电场中的直线运动问题带电体在匀强电场中的直线运动问题图图633A所受重力与电场力平衡所受重力与电场力平衡 B电势能逐渐增加电势能逐渐增加C动能逐渐增加动能逐渐增加 D做匀变速直线运动做匀变速直线运动解析解析带电粒子在平行板电容器之间受到两个力的作用，带电粒子在平行板电容器之间受到两个力的作用，一是重力一是重力mg，方向竖直向下；二是电场力，方向竖直向下；二是电场力FEq，方向垂，方向垂直于极板向上因二力均为恒力，已知带电粒子做直线运直于极板向上因二力均为恒力，已知带电粒子做直线运动，所以此二力的合力一定在粒子运动的直线轨迹上，根动，所以此二力的合力一定在粒子运动的直线轨迹上，根据牛顿第二定律可知，该粒子做匀减速直线运动，选项据牛顿第二定律可知，该粒子做匀减速直线运动，选项D正确，选项正确，选项A、C错误；从粒子运动的方向和电场力的方错误；从粒子运动的方向和电场力的方向可判断出，电场力对粒子做负功，粒子的电势能增加，向可判断出，电场力对粒子做负功，粒子的电势能增加，选项选项B正确正确答案答案BD【变式跟踪变式跟踪2】如图如图634甲所示，在真空中足够大的绝缘水平地面甲所示，在真空中足够大的绝缘水平地面上，一个质量为上，一个质量为m0.2 kg、带电荷量为、带电荷量为q2.0106 C的小物的小物块处于静止状态，小物块与地面间的动摩擦因数块处于静止状态，小物块与地面间的动摩擦因数0.1.从从t0时刻时刻开始，在空间加上一个如图乙所示的场强大小和方向呈周期性变开始，在空间加上一个如图乙所示的场强大小和方向呈周期性变化的电场化的电场(取水平向右为正方向，取水平向右为正方向，g取取10 m/s2)求：求：图图634(1)在第在第15 s末小物块的速度大小；末小物块的速度大小；(2)在在015 s内小物块的位移大小内小物块的位移大小位移位移x2x14 m，在第，在第4 s末小物块的速度为末小物块的速度为v40，因此小物块做周期为因此小物块做周期为4 s的运动，在第的运动，在第14 s末的速度为末的速度为v144 m/s，在第，在第15 s末小物块的速度为末小物块的速度为v15v14a2t2 m/s，方向向右方向向右(t1 s)(2)在在015 s内小物块的位移大小可以看做是上述内小物块的位移大小可以看做是上述3个周期个周期加上加上x1和第和第15 s内的位移，则：内的位移，则：答案答案(1)2 m/s方向向右方向向右(2)31 m带电体在匀强电场中的直线运动问题的分析方法带电体在匀强电场中的直线运动问题的分析方法以题说法以题说法【典例典例3】如图如图635所示，在两所示，在两条平行的虚线内存在着宽度为条平行的虚线内存在着宽度为L、电场强度为电场强度为E的匀强电场，在与右的匀强电场，在与右侧虚线相距也为侧虚线相距也为L处有一与电场平处有一与电场平行的屏现有一电荷量为行的屏现有一电荷量为q、质、质量为量为m的带电粒子的带电粒子(重力不计重力不计)，以，以垂直于电场线方向的初速度垂直于电场线方向的初速度v0射入射入电场中，电场中，v0方向的延长线与屏的交方向的延长线与屏的交点为点为O.试求：试求：考点三考点三带电粒子在匀强电场中的偏转问题带电粒子在匀强电场中的偏转问题图图635(1)粒子从射入到打到屏上所用的时间；粒子从射入到打到屏上所用的时间；(2)粒子刚射出电场时的速度方向与初速度方向间夹角的正切值粒子刚射出电场时的速度方向与初速度方向间夹角的正切值tan；(3)粒子打到屏上的点粒子打到屏上的点P到到O点的距离点的距离x.【变式跟踪变式跟踪3】如图如图637所示，水平放置的所示，水平放置的平行板电容器，原来平行板电容器，原来AB两板不带电，两板不带电，B极极板接地，它的极板长板接地，它的极板长l0.1 m，两板间距离，两板间距离d0.4 cm，现有一微粒质量，现有一微粒质量m2.0106 kg，带电荷量，带电荷量q图图6371.0108 C，以一定初速度从两板中央平行于极板，以一定初速度从两板中央平行于极板射入，由于重力作用微粒恰好能落到射入，由于重力作用微粒恰好能落到A板的中点板的中点O处，取处，取g10 m/s2.试求：试求：(1)带电粒子入射初速度带电粒子入射初速度v0的大小：的大小：(2)现使电容器带上电荷，使带电微粒能从平行板电容器的现使电容器带上电荷，使带电微粒能从平行板电容器的右侧射出，则带电后右侧射出，则带电后A板的电势为多少？板的电势为多少？答案答案(1)2.5 m/s(2)6 VA10 V(1)确定最终偏移距离确定最终偏移距离思路思路图图636思路思路(2)确定偏转后的动能确定偏转后的动能(或速度或速度)思路思路思路思路考情分析考情分析 带电粒子在交变电场中的运动更是高考的难点今后对带电粒带电粒子在交变电场中的运动更是高考的难点今后对带电粒子在电场包括交变电场中的运动与力学结合或与磁场结合应是命题子在电场包括交变电场中的运动与力学结合或与磁场结合应是命题的方向的方向试题类型试题类型 此类题型一般有三种情况：此类题型一般有三种情况：(1)粒子做单向直线运动粒子做单向直线运动(一般用牛顿运动定律求解一般用牛顿运动定律求解)；(2)粒子做往返运动粒子做往返运动(一般分段研究一般分段研究)；(3)粒子做偏转运动粒子做偏转运动(一般根据交变电场特点分段研究一般根据交变电场特点分段研究)疑难突破疑难突破5带电粒子在交变电场中的运动问题带电粒子在交变电场中的运动问题注重全面分析注重全面分析(分析受力特点和运动规律分析受力特点和运动规律)，抓住粒子的运动具有周，抓住粒子的运动具有周期性和在空间上具有对称性的特征，求解粒子运动过程中的速度、期性和在空间上具有对称性的特征，求解粒子运动过程中的速度、位移、做功或确定与物理过程相关的边界条件位移、做功或确定与物理过程相关的边界条件(1)力和运动的关系，根据牛顿第二定律及运动学规律分析；力和运动的关系，根据牛顿第二定律及运动学规律分析；(2)功能关系功能关系.突破策略突破策略1抓住周期性和空间上的对称性抓住周期性和空间上的对称性2分析时从两条思路出发：分析时从两条思路出发：(单选单选)如图如图638(a)所示，两平行正对的金属板所示，两平行正对的金属板A、B间间加有如图加有如图638(b)所示的交变电压，一重力可忽略不计所示的交变电压，一重力可忽略不计的带正电粒子被固定在两板的正中间的带正电粒子被固定在两板的正中间P处若在处若在t0时刻释时刻释放该粒子，粒子会时而向放该粒子，粒子会时而向A板运动，时而向板运动，时而向B板运动，并板运动，并最终打在最终打在A板上则板上则t0可能属于的时间段是可能属于的时间段是 ()图图638典例典例 解析解析设粒子的速度方向、位移方向向右为正依设粒子的速度方向、位移方向向右为正依题意得，粒子的速度方向时而为正，时而为负，最题意得，粒子的速度方向时而为正，时而为负，最终打在终打在A板上时位移为负，速度方向为负板上时位移为负，速度方向为负答案答案B【预测预测】如图如图639甲所示，热电子甲所示，热电子由阴极飞出时的初速度忽略不计，由阴极飞出时的初速度忽略不计，电子发射装置的加速电压为电子发射装置的加速电压为U0，电，电容器板长和板间距离均为容器板长和板间距离均为L10 cm，下极板接地，电容器右端到荧光屏下极板接地，电容器右端到荧光屏的距离也是的距离也是L10 cm，在电容器两，在电容器两极板间接一交变电压，上极板的电极板间接一交变电压，上极板的电势随时间变化的图象如图乙所势随时间变化的图象如图乙所示示(每个电子穿过平行板的时间都每个电子穿过平行板的时间都极短，可以认为电压是不变的极短，可以认为电压是不变的)求：求：图图639(1)在在t0.06 s时刻，电子打在荧光屏上的何处时刻，电子打在荧光屏上的何处(2)荧光屏上有电子打到的区间有多长？荧光屏上有电子打到的区间有多长？答案答案(1)打在屏上的点位于打在屏上的点位于O点上方，距点上方，距O点点13.5 cm(2)30cm一、电容器的动态分析问题一、电容器的动态分析问题1(单选单选)如图如图6310所示，所示，A、B为平行为平行板电容器的金属板，板电容器的金属板，G为静电计开始为静电计开始时开关时开关S闭合，静电计指针张开一定角闭合，静电计指针张开一定角度为了使指针张开角度增大一些，应度为了使指针张开角度增大一些，应该采取的措施是该采取的措施是 ()图图6310A断开开关断开开关S后，将后，将A、B两极板靠近一些两极板靠近一些B断开开关断开开关S后，将后，将A、B两极板分开一些两极板分开一些C保持开关保持开关S闭合，将闭合，将A、B两极板靠近一些两极板靠近一些D保持开关保持开关S闭合，将闭合，将A、B两极板分开一些两极板分开一些答案答案BA保持保持U不变，将不变，将d变为原来的两倍，变为原来的两倍，则则E变为原来的一半变为原来的一半B保持保持E不变，将不变，将d变为原来的一半，变为原来的一半，则则U变为原来的两倍变为原来的两倍C保持保持d不变，将不变，将Q变为原来的两倍，变为原来的两倍，则则U变为原来的一半变为原来的一半D保持保持d不变，将不变，将Q变为原来的一半，变为原来的一半，则则E变为原来的一半变为原来的一半2(多选多选)(2012海南卷海南卷，9)将平行板电容器两极板之间的距将平行板电容器两极板之间的距离、电压、电场强度大小和极板所带的电荷量分别用离、电压、电场强度大小和极板所带的电荷量分别用d、U、E和和Q表示下列说法正确的是表示下列说法正确的是()答案答案AD二、带电体在电场中的直线运动问题二、带电体在电场中的直线运动问题3(多选多选)如图如图6311所示，在绝缘光滑水平所示，在绝缘光滑水平面上固定两个等量同种电荷面上固定两个等量同种电荷图图6311A、B，在，在AB连线上的连线上的P点由静止释放一带电滑块，则滑块会点由静止释放一带电滑块，则滑块会在在A、B之间往复运动，则以下判断正确的是之间往复运动，则以下判断正确的是 ()A滑块一定带的是与滑块一定带的是与A、B异种的电荷异种的电荷B滑块一定带的是与滑块一定带的是与A、B同种的电荷同种的电荷C滑块在由滑块在由P向向B运动过程中，电势能一定是先减小后增大运动过程中，电势能一定是先减小后增大D滑块的动能与电势能之和一定减小滑块的动能与电势能之和一定减小解析解析根据从根据从P点由静止释放的带电滑块在点由静止释放的带电滑块在A、B之间往复之间往复运动可以判断，开始时运动可以判断，开始时A对滑块向右的作用力大于对滑块向右的作用力大于B向左向左的作用力，所以滑块一定带与的作用力，所以滑块一定带与A、B相同的电荷，选项相同的电荷，选项A错错B对；由于对；由于A、B带等量同种电荷，所以其连线中点场强为带等量同种电荷，所以其连线中点场强为零，滑块在由零，滑块在由P向向B运动过程中，电场力先做正功后做负运动过程中，电场力先做正功后做负功，电势能一定是先减小后增大，选项功，电势能一定是先减小后增大，选项C正确；在整个运正确；在整个运动过程中只有电场力做功，所以滑块的动能与电势能之和动过程中只有电场力做功，所以滑块的动能与电势能之和一定不变，一定不变，D选项错选项错答案答案BC4(多选多选)(2013重庆联考重庆联考)如图如图6312所示，所示，一质量为一质量为m、电荷量为、电荷量为q的小球在电场强度的小球在电场强度为为E、区域足够大的匀强电场中，以初速度、区域足够大的匀强电场中，以初速度v0沿沿ON在竖直面内做匀变速直线运动在竖直面内做匀变速直线运动ON与水平面的夹角为与水平面的夹角为30，重力加速度为，重力加速度为g，且且mgEq，则，则 ()图图6312解析解析由于带电小球在竖直面内做匀变由于带电小球在竖直面内做匀变速直线运动，其合力沿速直线运动，其合力沿ON方向，而方向，而mgqE，由三角形定则，可知电场方向，由三角形定则，可知电场方向与与ON方向成方向成120角，角，A错误；由图中错误；由图中几何关系，可知其合力为几何关系，可知其合力为mg，由牛顿，由牛顿答案答案BD三、带电粒子在电场中的偏转问题三、带电粒子在电场中的偏转问题5(多选多选)a、b、c三个三个粒子由同一点同时垂粒子由同一点同时垂直场强方向进入偏转电场，其轨迹如图直场强方向进入偏转电场，其轨迹如图6313所示，其中所示，其中b恰好飞出电场，由恰好飞出电场，由此可以肯定此可以肯定()图图6313A在在b飞离电场的同时，飞离电场的同时，a刚好打在负极板上刚好打在负极板上Bb和和c同时飞离电场同时飞离电场C进入电场时，进入电场时，c的速度最大，的速度最大，a的速度最小的速度最小D动能的增量相比，动能的增量相比，c的最小，的最小，a和和b的一样大的一样大答案答案ACD6示波器的示意图如图示波器的示意图如图6314所示，金所示，金属丝发射出来的电子被加速后从金属板属丝发射出来的电子被加速后从金属板上的小孔穿出，进入偏转电场电子在上的小孔穿出，进入偏转电场电子在穿出偏转电场后沿直线前进，最后打在穿出偏转电场后沿直线前进，最后打在荧光屏上设加速电压荧光屏上设加速电压U11 640 V，偏转极板偏转极板图图6314长长l4 cm，偏转极板间距，偏转极板间距d1 cm，当电子加速后从两偏，当电子加速后从两偏转极板的中央沿板平行方向进入偏转电场转极板的中央沿板平行方向进入偏转电场(1)偏转电压为多大时，电子束打在荧光屏上偏转距离最偏转电压为多大时，电子束打在荧光屏上偏转距离最大？大？(2)如果偏转极板右端到荧光屏的距离如果偏转极板右端到荧光屏的距离L20 cm，则电子束，则电子束打在荧光屏上最大偏转距离为多少？打在荧光屏上最大偏转距离为多少？答案答案(1)205 V(2)0.055 m