第十讲电容器电场中带电粒子的运动推选优秀ppt

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第十讲电容器电场(din chng)中带电粒子的运动,第一页，共22页。,一、电容器及其电容,1电容器,(1)组成：两个彼此 且又 的导体(dot),(2)带电荷量：一个极板所带电荷量的 ,(3)充、放电,充电：把电容器接在电源上后，电容器两个极板分别带上等量的 电荷的过程充电后，两极板上的电荷由于互相吸引而保存下来；两极板间有 存在充电过程中由电源获得的电能储存在电容器中,放电：用导线将充电后的电容器的两极板接通，两极板上的电荷 的过程放电后的两极板间不再有电场，电场能转化为 的能量,绝缘(juyun),相距(xingj)很近,绝对值,异号,电场,中和,其他形式,第二页，共22页。,2电容,(1)定义：电容器所带的 Q与电容器两极板间的 U的比值,(2)意义：表示电容器容纳电荷 的物理量,(3)定义式：C .,(4)单位：1法拉(fl)(F)微法(F)皮法(pF),电荷(dinh)量,电势差,本领(bnlng),10,6,10,12,第三页，共22页。,3平行板电容器的电容,(1)决定因素：平行板电容器的电容C跟板间电介质的相对(xingdu)介,电常数成 ，跟正对面积S成 ，跟极板间的距离,d成 ,(2)决定式：C .,(3)熟记两点,保持两极板与电源相连，则电容器两极板间 不变,充电后断开电源，则电容器所带的 不变,正比(zhngb),正比(zhngb),反比,电压,电荷量,第四页，共22页。,(1)电容由电容器本身决定，与极板的带电情况无关,(2)公式C 是电容的定义式，对任何电容器都适用(shyng)公式C 是平行板电容器的决定式，只对平行板电容器适用(shyng),第五页，共22页。,二、带电粒子在电场中的运动,1.带电粒子在电场中运动运动轨迹与电场线重合的条件,（1）电场线是直线(zhxin),（2）带电粒子只在电场力作用下运动,（3）运动的初速度为零或初速度方向与电场线共线,2带电粒子在电场中的加速,带电粒子在电场中加速，若不计粒子的重力，则电场力对带电粒子做的功等于带电粒子 的增量,(1)在匀强电场中：W qU mv2 mv02.,(2)在非匀强电场中：W mv2 mv02.,动能(dngnng),qEd,qU,第六页，共22页。,3带电粒子在电场(din chng)中的偏转,带电粒子以垂直匀强电场(din chng)的场强方向进入电场(din chng)后，做类,平抛运动，轨迹为抛物线,垂直于场强方向做 运动：vxv0，xv0t.,平行于场强方向做初速度为零的 运动：,匀速直线,匀加速(ji s)直线,vyat，y at2，,a .,侧移距离(jl)：y ，,偏转角：arctan ，,第七页，共22页。,1.运用电容(dinrng)的定义式和决定式分析电容(dinrng)器相关量变化的思路,(1)确定不变量，分析是电压不变还是所带电荷量不变,(2)用决定式C 分析平行板电容(dinrng)器电容(dinrng)的变化,(3)用定义式C 分析电容(dinrng)器所带电荷量或两极板间电,压的变化,(4)用E 分析电容(dinrng)器极板间场强的变化,第八页，共22页。,运动为研究方便可以将绝缘板A的运动简化成先匀加速接着匀,充电后断开电源，则电容器所带的 不变,带电粒子在电场中直线加速,场中，此时A、B均能静止，如图6312所示现将绝缘板A,偏转同一电场的，则,(1)组成：两个彼此 且又 的导体(dot),二、带电粒子在电场中的运动,(4)用E 分析电容(dinrng)器极板间场强的变化,(1)组成：两个彼此 且又 的导体(dot),(1)确定不变量，分析是电压不变还是所带电荷量不变,(1)在匀强电场中：W qU mv2 mv02.,2电容器两类问题(wnt)比较,分类,充电后与电池两极相连,充电后与电池两极断开,不变量,U,Q,d,变大,C,变小,Q,变小,E,变小,C,变小,U,变大,E,不变,S,变大,C,变大,Q,变大,E,不变,C,变大,U,变小,E,变小,变大,C,变大,Q,变大,E,不变,C,变大,U,变小,E,变小,第九页，共22页。,例1 (福建高考)如图633所示，平行板电容器与电动势为E的直流电源(内阻不计)连接，下极板接地一带电油滴位于电容器中的P点且恰好处于平衡(pnghng)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，则 (),A带电油滴将沿竖直方向向上运动,BP点的电势将降低,C带电油滴的电势能将减小,D若电容器的电容减小，则极板带电荷量将增大,答案(d n)B,第十页，共22页。,变式训练1.(西安部分学校联考)如图631所示为一只“极距变化型电容(dinrng)式传感器”的部分构件示意图当动极板和定极板之间的距离d变化时，电容(dinrng)C便发生变化，通过测量电容(dinrng)C的变化就可知道两极板之间距离d的变化情况在下列图中能正确反映C与d之间变化规律的图象是(),答案(d n)：A,第十一页，共22页。,1.研究对象,(1)基本粒子：如电子、质子、粒子、离子等除有说明或有,明确(mngqu)的暗示以外，一般都不考虑重力(但并不忽略质量),(2)带电颗粒：如液滴、油滴、尘埃、小球等，除有说明或有,明确(mngqu)的暗示以外，一般都不能忽略重力,第十二页，共22页。,（1）运动性质,带电粒子沿与电场线平行的方向进入匀强电场中，受到的电场力方向与运动方向 ，做 运动,（2）分析方法,用匀变速(bin s)直线运动的规律(电场必须是匀强电场)：,即qU,在一条(y tio)直线上,匀变速(bin s)直线,2.,带电粒子在电场中直线加速,第十三页，共22页。,1.粒子的偏转角问题,(1)已知带电粒子情况及初速度,如图637所示，设带电粒子质量为m，带电荷量为q，以初速度v0垂直于电场(din chng)线方向射入匀强偏转电场(din chng)，偏转电压为U1.若粒子飞出电场(din chng)时偏转角为,则tan ，式中vyat ,vxv0，代入得tan 结论：动能(dngnng)一定时tan与q成正比，电荷量相同时tan与动能(dngnng)成反比,第十四页，共22页。,(2)已知加速电压U0,若不同的带电粒子是从静止经过同一加速电压U0加速后进入同一偏转电场(din chng)的，则由动能定理有：,qU0 mv02,由式得：tan,结论：粒子的偏转角与粒子的q、m无关，仅取决于加速电场(din chng)和偏转电场(din chng)即不同的带电粒子从静止经过同一电场(din chng)加速后进入同一偏转电场(din chng)，它们在电场(din chng)中的偏转角度总是相同的,第十五页，共22页。,(1)Y,作粒子速度的反向延长线，设交于O点，O点与电场边缘的距离为x，则x .,结论：粒子从偏转(pinzhun)电场中射出时，就像是从极板间的l/2处沿直线射出,2粒子的偏转(pinzhun)量问题,第十六页，共22页。,(2)若不同的带电粒子是从静止经同一加速电压U0加速后进入,偏转同一电场的，则,y,结论：粒子的偏转角和偏转距离与粒子的q、m无关(wgun)，仅取决于加速电场和偏转电场即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，它们在电场中的偏转角度和偏转距离总是相同的,第十七页，共22页。,(1)组成：两个彼此 且又 的导体(dot),(2)在非匀强电场中：W mv2 mv02.,绝缘(juyun),(1)基本粒子：如电子、质子、粒子、离子等除有说明或有,(2)2.,25 m/s25 m/s2(2)0.,减速到静止的过程测量发现(fxin)竖直方向加速的时间为0.,y,用匀变速(bin s)直线运动的规律(电场必须是匀强电场)：,带电粒子在电场中直线加速,场中，此时A、B均能静止，如图6312所示现将绝缘板A,带电粒子以垂直匀强电场(din chng)的场强方向进入电场(din chng)后，做类,（3）运动的初速度为零或初速度方向与电场线共线,y,(3)用定义式C 分析电容(dinrng)器所带电荷量或两极板间电,(2)带电颗粒：如液滴、油滴、尘埃、小球等，除有说明或有,例3 两个半径均为R的圆形平板电极，平行(pngxng)正对放置，相距为d，极板间的电势差为U，板间电场可以认为是均匀的一个粒子从正极板边缘以某一初速度垂直于电场方向射入两极板之间，到达负极板时恰好落在极板中心已知质子带电荷量为e，质子和中子的质量均视为m，忽略重力和空气阻力的影响，求：,(1)极板间的电场强度E；,(2)粒子在极板间运动的加速度a；,(3)粒子的初速度v0.,第十八页，共22页。,变式训练4.如图633所示，有一带电粒子贴着A板沿水平方向射入(sh r)匀强电场，当偏转电压为U1时，带电粒子沿轨迹从两板正中间飞出；当偏转电压为U2时，带电粒子沿轨迹落到B板中间；设粒子两次射入(sh r)电场的水平速度相同，则两次偏转电压之比为(),AU1U218 BU1U214,CU1U212 DU1U211,答案(d n)：A,第十九页，共22页。,例4 足够长的粗糙绝缘板A上放一个质量为m、电荷量为q的,小滑块B.用手托 住A置于方向水平向左、场强大小为E的匀强电,场中，此时A、B均能静止，如图6312所示现将绝缘板A,从图中位置P垂直电场线移至位置Q，发现(fxin)小滑块B相对A发生了,运动为研究方便可以将绝缘板A的运动简化成先匀加速接着匀,减速到静止的过程测量发现(fxin)竖直方向加速的时间为0.8 s，减,速的时间为，P、Q位置高度差为0.5 m已知匀强电场的场,强E A、B之间动摩擦因数 0.4.g取10 m/s2.求：,考点4 带电粒子在重力场和电场组成(z chn)的复合场中运动,(1)绝缘(juyun)板A加速和减速的加速度分别为多大？,(2)滑块B最后停在离出发点水平距离多大处？,答案：,(1)1.25 m/s,2,5 m/s,2,(2)0.04 m,第二十页，共22页。,变式练习6 如图所示,真空(zhnkng)中相距d=5 cm的两块平行金属板A、B与电源相接(图中未画出),其中B板接地(电势为零),A板电势的变化规律如图乙所示.将一个质量m=2.010-27 kg,电荷量q=+1.610-19 C的带电粒子从紧邻B板处释放,不计重力.求:,(1)在t=0时刻释放该带电粒子,释放瞬间粒子加速度的大小.,(2)若A板电势变化周期T=1.010-5 s,在t=0时将带电粒子从紧邻B板处无初速度释放,粒子到达A板时的速度大小.,(3)A板电势变化频率多大时,在t=T/4到t=T/2时间内从紧邻B板处无初速度释放该带电粒子,粒子不能到达A板?,第二十一页，共22页。,答案(d n)(1)4.0109 m/s2,(2)2.0104 m/s,第二十二页，共22页。,