2019版高考物理总复习 第七章 静电场 基础课3 电容器 带电粒子在电场中的运动课件.ppt

基础课3电容器带电粒子在电场中的运动 常见电容器电容器的电压 电荷量和电容的关系 1 常见电容器 知识排查 1 组成 由两个彼此又相互的导体组成 2 带电荷量 一个极板所带电荷量的 3 电容器的充 放电充电 使电容器带电的过程 充电后电容器两板带上等量的 电容器中储存 放电 使充电后的电容器失去电荷的过程 放电过程中转化为其他形式的能 电荷量Q 容纳电荷 106 正对面积 相对介电常数 带电粒子在匀强电场中的运动 1 做直线运动的条件 1 粒子所受合外力F合 0 粒子或静止 或做匀速直线运动 2 粒子所受合外力F合 0 且与初速度方向在同一条直线上 带电粒子将做匀加速直线运动或匀减速直线运动 2 分析方法 1 用动力学观点分析 2 用功能观点分析 3 带电粒子在匀强电场中的偏转 1 条件 以速度v0垂直于电场线方向飞入匀强电场 仅受电场力 2 运动性质 运动 3 处理方法 运动的分解 沿初速度方向 做运动 沿电场方向 做初速度为零的运动 示波管的构造 1 2 偏转极板 3 荧光屏 如图1所示 图1 电子枪 1 放电后的电容器电荷量为零 电容也为零 2 一个电容器的电荷量增加1 0 10 6C时 两板间电压升高10V 则电容器的电容C 1 0 10 7F 3 带电粒子在匀强电场中可以做匀加速直线运动 答案 1 2 3 小题速练 1 思考判断 2 人教版选修3 1 P32 T1改编 多选 如图2所示 用静电计可以测量已充电的平行板电容器两极板之间的电势差U 电容器已带电 则下列判断正确的是 A 增大两极板间的距离 指针张角变大B 将A板稍微上移 静电计指针张角变大C 若将玻璃板插入两板之间 则静电计指针张角变大D 若减小两板间的距离 则静电计指针张角变小 图2 答案ABD 3 人教版选修3 1 P39 T3 先后让一束电子和一束氢核通过同一对平行板形成的偏转电场 进入时速度方向与板面平行 在下列两种情况下 分别求出离开时电子偏角的正切与氢核偏角的正切之比 1 电子与氢核的初速度相同 2 电子与氢核的初动能相同 答案见解析 平行板电容器的动态分析 1 电容器始终与恒压电源相连 电容器两极板间的电势差U保持不变 2 电容器充电后与电源断开 电容器两极所带的电荷量Q保持不变 1 两类典型问题 2 动态分析思路 典例 2016 全国卷 14 一平行板电容器两极板之间充满云母介质 接在恒压直流电源上 若将云母介质移出 则电容器 A 极板上的电荷量变大 极板间电场强度变大B 极板上的电荷量变小 极板间电场强度变大C 极板上的电荷量变大 极板间电场强度不变D 极板上的电荷量变小 极板间电场强度不变 答案D 拓展延伸1 多选 将 典例 中的电源断开 当把云母介质从电容器中快速抽出后 下列说法正确的是 A 电容器的电容增大B 极板间的电势差增大C 极板上的电荷量变大D 极板间电场强度变大答案BD 拓展延伸2 多选 在 典例 中 若水平放置平行板电容器内部空间有一带电粒子P静止在电容器中 云母介质保持不动 同时下极板接地 当将上极板向右移动一小段距离时 则下列说法正确的是 A 电容器所带电荷量保持不变B 极板间的电场强度保持不变C 粒子所在初位置的电势能保持不变D 粒子将加速向下运动 答案BC 1 下列说法正确的是 A 电容器的电容越大 则所带的电荷量越多B 电容器不带电荷时 其电容为零C 对于一个确定的电容器来说 其电容与其带电情况无关 是个定值D 平行板电容器极板的正对面积越小 极板间距离越远 电容器的电容越大 解析电容器所带电荷量的多少与电容器电容和两极板间电压均有关 选项A错误 对于一个确定的电容器来说 电容为定值 与电容器所带的电荷量 电容器两极板间的电势差无关 电容器不带电荷时 电容也不变 故选项B错误 C正确 平行板电容器的电容与极板的正对面积成正比 与两板间的距离成反比 故选项D错误 答案C 2 多选 如图3所示 平行板电容器A B间有一带电油滴P正好静止在极板正中间 现将B极板匀速向下移动到虚线位置 其他条件不变 则在B极板移动的过程中 A 油滴将向下做匀加速运动B 电流计中电流由b流向aC 油滴运动的加速度逐渐变大D 极板带的电荷量减少 图3 答案CD 带电粒子在电场中的直线运动 A 3 2B 2 1C 5 2D 3 1 图4 答案A 2 多选 如图5所示 带电小球自O点由静止释放 经C孔进入两水平位置的平行金属板之间 由于电场的作用 刚好下落到D孔时速度减为零 对于小球从C到D的运动过程 已知从C运动到CD中点位置用时t1 从C运动到速度等于C点速度一半的位置用时t2 下列说法正确的是 A 小球带负电B t1t2D 将B板向上平移少许后小球可能从D孔落下 图5 答案AB 3 2017 湖南长沙模拟 如图6所示 在A点固定一正电荷 电荷量为Q 在离A高度为H的C处由静止释放某带同种电荷的液珠 开始运动瞬间向上的加速度大小恰好等于重力加速度g 已知静电力常量为k 两电荷均可看成点电荷 不计空气阻力 求 图6 解析 1 设液珠的电荷量为q 质量为m 带电体在匀强电场中的直线运动问题的解题步骤 1 带电粒子在电场中的偏转规律 带电粒子在电场中的偏转运动 2 处理带电粒子的偏转问题的方法 典例 如图7所示 水平放置的平行板电容器与某一电源相连 它的极板长L 0 4m 两板间距离d 4 10 3m 有一束由相同带电微粒组成的粒子流 以相同的速度v0从两板中央平行极板射入 开关S闭合前 两板不带电 由于重力作用微粒能落到下极板的正中央 已知微粒质量为m 4 10 5kg 电荷量q 1 10 8C g 10m s2 求 1 微粒入射速度v0为多少 2 为使微粒能从平行板电容器的右边射出电场 电容器的上极板应与电源的正极还是负极相连 所加的电压U应取什么范围 图7 2 电容器的上极板应接电源的负极 当所加的电压为U1时 微粒恰好从下板的右边缘射出 即 所以120V U 200V 答案 1 10m s 2 与负极相连 120V U 200V 当所加的电压为U2时 微粒恰好从上极板的右边缘射出 1 多选 如图8所示 带电荷量之比为qA qB 1 3的带电粒子A B以相等的速度v0从同一点出发 沿着跟电场强度垂直的方向射入平行板电容器中 分别打在C D点 若OC CD 忽略粒子重力的影响 则 A A和B在电场中运动的时间之比为1 2B A和B运动的加速度大小之比为4 1C A和B的质量之比为1 12D A和B的位移大小之比为1 1 图8 答案ABC 2 如图9所示 两个平行带电金属板M N相距为d M板上距左端为d处有一个小孔A 有甲 乙两个相同的带电粒子 甲粒子从两板左端连线中点O处以初速度v1平行于两板射入 乙粒子从A孔以初速度v2垂直于M板射入 二者在电场中的运动时间相同 并且都打到N板的中点B处 则初速度v1与v2的关系正确的是 图9 答案C 3 多选 如图10所示的直角坐标系中 第一象限内分布着均匀辐向的电场 坐标原点与四分之一圆弧的荧光屏间电压为U 第三象限内分布着竖直向下的匀强电场 场强大小为E 大量电荷量为 q q 0 质量为m的粒子 某时刻起从第三象限不同位置连续以相同的初速度v0沿x轴正方向射入匀强电场 若粒子只能从坐标原点进入第一象限 其他粒子均被坐标轴上的物质吸收并导出而不影响原来的电场分布 不计粒子的重力及它们间的相互作用 下列说法正确的是 图10 答案CD 等效法 在电场中的应用 迁移变通能力的培养 处理带电粒子在 等效力场 中的运动 要关注以下两点 一是对带电粒子进行受力分析时 注意带电粒子受到的电场力的方向与运动方向所成的夹角是锐角还是钝角 从而决定电场力做功情况 二是注意带电粒子的初始运动状态 2 物理最高点与几何最高点 在 等效力场 做圆周运动的小球 经常遇到小球在竖直平面内做圆周运动的临界速度问题 小球能维持圆周运动的条件是能过最高点 而这里的最高点不一定是几何最高点 而应是物理最高点 图11 图12 针对训练 如图13所示 在竖直平面内固定的圆形绝缘轨道的圆心为O 半径为r 内壁光滑 A B两点分别是圆轨道的最低点和最高点 该区间存在方向水平向右的匀强电场 一质量为m 带负电的小球在轨道内侧做完整的圆周运动 电荷量不变 经过C点时速度最大 O C连线与竖直方向的夹角 60 重力加速度为g 1 求小球所受的电场力大小 2 求小球在A点的速度v0为多大时 小球经过B点时对圆轨道的压力最小 图13 在小球从圆轨道上的A点运动到D点的过程中 有