（浙江選考）2020版高考物理一輪復(fù)習(xí) 第6章 靜電場(chǎng) 第3講 電容器的電容 帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)課件.ppt

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1、第3講電容器的電容帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng),知識(shí)排查,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________。,絕緣,靠近,絕對(duì)值,(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(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。,異種電荷,電場(chǎng)能,電場(chǎng)能,2.電容,(1)定義：電容器所帶的_________與電容器兩極板間的電勢(shì)差U的比值。 (2)定

2、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______F1012 pF,106,電荷量Q,容納電荷,3.平行板電容器,(1)影響因素：平行板電容器的電容與極板的_____________成正比，與電介質(zhì)的_______________成正比，與極板間距離成反比。,正對(duì)面積,相對(duì)介電常數(shù),1.做直線運(yùn)動(dòng)的條件 (1)粒子所受合外力F合0，粒子或靜止，或做勻速直線運(yùn)動(dòng)。 (2)粒子所受合外力F合0，且與初速度方向在同一條直線上，帶電粒子將做勻加速直線運(yùn)動(dòng)或勻減速直線運(yùn)動(dòng)。 2.分析方法 (1)用動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)分析，(2)用功

3、能觀點(diǎn)分析。,帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng),3.帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn),(1)條件：以速度v0垂直于電場(chǎng)線方向飛入勻強(qiáng)電場(chǎng)，僅受電場(chǎng)力。 (2)運(yùn)動(dòng)性質(zhì)：_________運(yùn)動(dòng)。 (3)處理方法：運(yùn)動(dòng)的分解。 沿初速度方向：做___________運(yùn)動(dòng)。 沿電場(chǎng)方向：做初速度為零的____________運(yùn)動(dòng)。,類平拋,勻速直線,勻加速直線,(1)_________，(2)偏轉(zhuǎn)極板，(3)熒光屏。(如圖1所示),示波管的構(gòu)造,圖1,電子槍,小題速練,1.思考判斷 (1)電容器所帶的電荷量是指每個(gè)極板所帶電荷量的代數(shù)和() (2)放電后的電容器電荷量為零，電容也為零() (3)帶電粒子在勻強(qiáng)電

4、場(chǎng)中只能做類平拋運(yùn)動(dòng)() (4)帶電粒子在電場(chǎng)中，只受電場(chǎng)力時(shí)，也可以做勻速圓周運(yùn)動(dòng)() (5)一個(gè)電容器的電荷量增加1.0106 C時(shí)，兩板間電壓升高10 V，則電容器的電容C1.0107 F() 答案(1)(2)(3)(4)(5),2.人教版選修31P32T1改編(多選)如圖2所示，用靜電計(jì)可以測(cè)量已充電的平行板電容器兩極板之間的電勢(shì)差U，電容器已帶電，則下列判斷正確的是(),圖2 A.增大兩極板間的距離，指針張角變大 B.將A板稍微上移，靜電計(jì)指針張角變大 C.若將玻璃板插入兩板之間，則靜電計(jì)指針張角變大 D.若減小兩板間的距離，則靜電計(jì)指針張角變小,答案ABD,3.人教版選修31P39

5、T3先后讓一束電子和一束氫核通過同一對(duì)平行板形成的偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，進(jìn)入時(shí)速度方向與板面平行，初動(dòng)能相同，離開電場(chǎng)時(shí)電子偏角的正切與氫核偏角的正切之比為() A.11B.12 C.21 D.14,答案A,平行板電容器的動(dòng)態(tài)分析,1.平行板電容器動(dòng)態(tài)變化的兩種情況 (1)電容器始終與電源相連時(shí)，兩極板間的電勢(shì)差U保持不變。 (2)充電后與電源斷開時(shí)，電容器所帶的電荷量Q保持不變。 2.平行板電容器動(dòng)態(tài)問題的分析思路,【典例】一平行板電容器兩極板之間充滿云母介質(zhì)，接在恒壓直流電源上。若將云母介質(zhì)移出，則電容器() A.極板上的電荷量變大，極板間電場(chǎng)強(qiáng)度變大 B.極板上的電荷量變小，極板間電場(chǎng)強(qiáng)度變大 C.

6、極板上的電荷量變大，極板間電場(chǎng)強(qiáng)度不變 D.極板上的電荷量變小，極板間電場(chǎng)強(qiáng)度不變,答案D,【拓展延伸1】將【典例】中的電源斷開，當(dāng)把云母介質(zhì)從電容器中快速抽出后，下列說法正確的是() A.電容器的電容增大 B.極板間的電勢(shì)差變小 C.極板上的電荷量變大 D.極板間電場(chǎng)強(qiáng)度變大 答案D,【拓展延伸2】在【典例】中，若水平放置平行板電容器內(nèi)部空間有一帶電粒子P靜止在電容器中，云母介質(zhì)保持不動(dòng)，同時(shí)下極板接地，當(dāng)將上極板向右移動(dòng)一小段距離時(shí)，則下列說法正確的是() A.電容器所帶電荷量保持不變 B.極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度增大 C.粒子所在位置的電勢(shì)能不變 D.粒子將加速向下運(yùn)動(dòng),答案C,,分析平行板電容

7、器動(dòng)態(tài)變化的三點(diǎn)關(guān)鍵 (1)確定不變量：先明確動(dòng)態(tài)變化過程中的哪些量不變，是電荷量保持不變還是極板間電壓不變。,1.如圖所示是描述給定的電容器充電時(shí)極板上帶電荷量Q、極板間電壓U和電容C之間關(guān)系的圖象，其中錯(cuò)誤的是(),解析A圖所含的信息是：電容器電容的大小和電容器所帶的電荷量成正比，A錯(cuò)誤；B圖所含的信息是：電容器的電容并不隨兩極板間電壓的變化而改變，B正確；C圖所含的信息是：電容器所帶的電荷量與極板間的電壓的比值不變，即電容器的電容不變，C正確；D圖所含的信息是電容器的電容與電容器所帶的電荷量無關(guān)，D正確。 答案A,2.(2018紹興模擬)2015年4月16日，中國南車設(shè)計(jì)制造的全球首創(chuàng)超

8、級(jí)電容儲(chǔ)能式現(xiàn)代電車在寧波下線，不久將成為二三線城市的主要公交用車。這種超級(jí)電車的核心是我國自主研發(fā)、全球首創(chuàng)的“超級(jí)電容器”。如圖3所示，這種電容器安全性高，可反復(fù)充、放電100萬次以上，使用壽命長(zhǎng)達(dá)十二年，且容量超大(達(dá)到9 500 F)，能夠在10 s 內(nèi)完成充電。下列說法正確的是(),圖3,A.該“超級(jí)電容器”能儲(chǔ)存電荷 B.該“超級(jí)電容器”的電容隨電壓的增大而增大 C.該“超級(jí)電容器”放電過程中把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能 D.充電時(shí)電源的正極應(yīng)接“超級(jí)電容器”的負(fù)極 解析電容器能儲(chǔ)存電荷，A正確；電容器的電容反映電容器容納電荷的本領(lǐng)，由電容器本身決定，與電壓無關(guān)，B錯(cuò)誤；電容器放電過程把電能

9、轉(zhuǎn)化為其他形式的能，C錯(cuò)誤；電容器充電時(shí)，電源的正極接電容器的正極，D錯(cuò)誤。 答案A,3.如圖4所示，設(shè)兩極板正對(duì)面積為S，極板間的距離為d，靜電計(jì)指針偏角為。實(shí)驗(yàn)中，極板所帶電荷量不變，若(),圖4 A.保持S不變，增大d，則變大 B.保持S不變，增大d，則變小 C.保持d不變，減小S，則變小 D.保持d不變，減小S，則不變,答案A,4.如圖5所示的電路中，A、B是平行板電容器的兩金屬板。先將開關(guān)S閉合，等電路穩(wěn)定后將S斷開，并將B板向下平移一小段距離，保持兩板間的某點(diǎn)P與A板的距離不變。則下列說法錯(cuò)誤的是(),圖5 A.電容器的電容變小 B.電容器內(nèi)部電場(chǎng)強(qiáng)度大小變大 C.電容器內(nèi)部電場(chǎng)強(qiáng)

10、度大小不變 D.P點(diǎn)電勢(shì)升高,答案B,1.帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)重力的處理,(1)微觀粒子(如電子、質(zhì)子、粒子等)在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，通常不必考慮其重力及運(yùn)動(dòng)中重力勢(shì)能的變化。 (2)普通的帶電體(如油滴、塵埃、小球等)在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，除題中說明外，必須考慮其重力及運(yùn)動(dòng)中重力勢(shì)能的變化。,帶電粒子在電場(chǎng)中的加速,2.兩種觀點(diǎn)分析問題,【典例】如圖6所示，一電荷量為q、質(zhì)量為m的小物塊處于一傾角為37的光滑斜面上，當(dāng)整個(gè)裝置被置于一水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，小物塊恰好靜止。重力加速度取g，sin 370.6，cos 370.8。求：,圖6 (1)水平向右電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度；,FNcos 37mg,由牛頓第二

11、定律得mgsin 37qEcos 37ma 可得a0.3g,(3)電場(chǎng)強(qiáng)度變化后物塊下滑距離L時(shí)，重力做正功，電場(chǎng)力做負(fù)功，由動(dòng)能定理得mgLsin 37qELcos 37Ek0 可得Ek0.3mgL,1.如圖7所示，電子由靜止開始從A板向B板運(yùn)動(dòng)，到達(dá)B板的速度為v，保持兩板間的電壓不變，則(),A.當(dāng)增大兩板間的距離時(shí)，v增大 B.當(dāng)減小兩板間的距離時(shí)，v增大 C.當(dāng)改變兩板間的距離時(shí)，v不變 D.當(dāng)增大兩板間的距離時(shí)，電子在兩板間運(yùn)動(dòng)的時(shí)間不變,圖7,解析電子做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，,答案C,2.(20164月浙江選考)密立根油滴實(shí)驗(yàn)原理如圖8所示。兩塊水平放置的金屬板分別與電源的正、負(fù)極相接

12、，板間電壓為U，形成豎直向下場(chǎng)強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)。用噴霧器從上板中間的小孔噴入大小、質(zhì)量和電荷量各不相同的油滴。通過顯微鏡可找到懸浮不動(dòng)的油滴，若此懸浮油滴的質(zhì)量為m，則下列說法正確的是(),圖8,答案C,圖9,答案D,4.(20174月浙江選考)如圖10所示，在豎直放置間距為d的平行板電容器中，存在電場(chǎng)強(qiáng)度為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)。有一質(zhì)量為m，電荷量為q的點(diǎn)電荷從兩極板正中間處靜止釋放，重力加速度為g。則點(diǎn)電荷運(yùn)動(dòng)到負(fù)極板的過程(),圖10,答案B,,帶電體在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的直線運(yùn)動(dòng)問題的解題步驟,1.帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)規(guī)律,帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn),2.處理帶電粒子的偏轉(zhuǎn)問題的方法,(1)運(yùn)動(dòng)的分解法

13、 一般用分解的思想來處理，即將帶電粒子的運(yùn)動(dòng)分解為沿電場(chǎng)力方向上的勻加速直線運(yùn)動(dòng)和垂直電場(chǎng)力方向上的勻速直線運(yùn)動(dòng)。,【典例】如圖11所示為一真空示波管的示意圖，電子從燈絲K發(fā)出(初速度可忽略不計(jì))，經(jīng)燈絲與A板間的電壓U1加速，從A板中心孔沿中心線KO射出，然后進(jìn)入兩塊平行金屬板M、N形成的偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中(偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)可視為勻強(qiáng)電場(chǎng))，電子進(jìn)入M、N間電場(chǎng)時(shí)的速度與電場(chǎng)方向垂直，電子經(jīng)過偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)后打在熒光屏上的P點(diǎn)。已知M、N兩板間的電壓為U2，兩板間的距離為d，板長(zhǎng)為L(zhǎng)，電子的質(zhì)量為m，電荷量為e，不計(jì)電子受到的重力及它們之間的相互作用力。,圖11,(1)求電子穿過A板時(shí)速度的大??； (2)求電子從

14、偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)射出時(shí)的偏移量； (3)若要使電子打在熒光屏上P點(diǎn)的上方，可采取哪些措施？,解析(1)設(shè)電子經(jīng)電壓U1加速后的速度為v0，由動(dòng)能定理有,(2)電子以速度v0進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)后，垂直于電場(chǎng)方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，沿電場(chǎng)方向做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)。由牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有,1.(2018溫州模擬)如圖12所示，帶正電的粒子以一定的初速度v0沿兩板的中線進(jìn)入水平放置的平行金屬板內(nèi)，恰好沿下板的邊緣飛出，已知板長(zhǎng)為L(zhǎng)，板間的距離為d，板間電壓為U，帶電粒子的電荷量為q，粒子通過平行金屬板的時(shí)間為t(不計(jì)粒子的重力)，則(),圖12,答案B,2.如圖13所示，水平放置的平行板電容器與某一電源相

15、連，它的極板長(zhǎng)L0.4 m，兩板間距離d4103 m，有一束由相同帶電微粒組成的粒子流，以相同的速度v0從兩板中央平行極板射入，開關(guān)S閉合前，兩板不帶電，由于重力作用微粒能落到下極板的正中央，已知微粒質(zhì)量為m4105 kg，電荷量q1108 C，g10 m/s2。求：,圖13 (1)微粒入射速度v0為多少？ (2)為使微粒能從平行板電容器的右邊射出電場(chǎng)，電容器的上極板應(yīng)與電源的正極還是負(fù)極相連？所加的電壓U應(yīng)取什么范圍？,(2)電容器的上極板應(yīng)接電源的負(fù)極。 當(dāng)所加的電壓為U1時(shí)，微粒恰好從下板的右邊緣射出，即,當(dāng)所加的電壓為U2時(shí)，微粒恰好從上極板的右邊緣射出，,所以120 VU200 V。

16、 答案(1)10 m/s(2)與負(fù)極相連，120 V U200 V,3.如圖14所示的裝置放置在真空中，熾熱的金屬絲可以發(fā)射電子，金屬絲和豎直金屬板之間加一電壓U12 500 V，發(fā)射出的電子被加速后，從金屬板上的小孔S射出。裝置右側(cè)有兩個(gè)相同的平行金屬極板水平正對(duì)放置，板長(zhǎng)l6.0 cm，相距d2 cm，兩極板間加以電壓U2200 V的偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)。從小孔S射出的電子恰能沿平行于板面的方向由極板左端中間位置射入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)。已知電子的電荷量e1.61019 C，電子的質(zhì)量m0.91030 kg，設(shè)電子剛離開金屬絲時(shí)的速度為0，忽略金屬極板邊緣對(duì)電場(chǎng)的影響，不計(jì)電子受到的重力。求：,圖14 (1)電子

17、射入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)的動(dòng)能Ek； (2)電子射出偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)在豎直方向上的側(cè)移量y； (3)電子在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)運(yùn)動(dòng)的過程中電場(chǎng)力對(duì)它所做的功W。,解析(1)電子在加速電場(chǎng)中，根據(jù)動(dòng)能定理有eU1Ek 解得Ek4.01016 J (2)設(shè)電子在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t,電子在豎直方向做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，設(shè)其加速度為a,電子射出偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)在豎直方向上的側(cè)移量,(3)電子射出偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的位置與射入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)位置的電勢(shì)差,電場(chǎng)力所做的功WeU 解得W5.761018 J 答案(1)4.01016 J(2)0.36 cm(3)5.761018 J,科學(xué)思維電場(chǎng)中的力、電綜合問題,要善于把電學(xué)問題轉(zhuǎn)化為力學(xué)問題，建立帶電粒

18、子在電場(chǎng)中加速和偏轉(zhuǎn)的模型，能夠從帶電粒子的受力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系、功能關(guān)系和動(dòng)量關(guān)系等多角度進(jìn)行分析與研究。,【例1】如圖15所示，一質(zhì)量為m、電荷量為q(q0)的粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)方向的夾角為30。不計(jì)重力。求A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差。,命題角度1帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng),,,圖15,解析設(shè)帶電粒子在B點(diǎn)的速度大小為vB。粒子在垂直于電場(chǎng)方向的速度分量不變，即 vBsin 30v0sin 60,設(shè)A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為UAB，由動(dòng)能定理有,圖16,(1)小球的初速度v0和電場(chǎng)強(qiáng)度E

19、的大小； (2)小球落地時(shí)的動(dòng)能Ek。,解析(1)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的帶電小球，在水平方向上,(2)從拋出到落地由動(dòng)能定理得,【例3】(2018江蘇單科，5)如圖17所示，水平金屬板A、B分別與電源兩極相連，帶電油滴處于靜止?fàn)顟B(tài)?，F(xiàn)將B板右端向下移動(dòng)一小段距離，兩金屬板表面仍均為等勢(shì)面，則該油滴(),命題角度2帶電體在電場(chǎng)中平衡與運(yùn)動(dòng)問題,,,圖17 A.仍然保持靜止 B.豎直向下運(yùn)動(dòng) C.向左下方運(yùn)動(dòng) D.向右下方運(yùn)動(dòng),解析由于水平金屬板A、B分別與電源兩極相連，兩極板之間的電勢(shì)差不變，將B板右端向下移動(dòng)一小段距離，極板之間的電場(chǎng)強(qiáng)度將減小，油滴所受電場(chǎng)力減小，且電場(chǎng)力方向斜向右上方向，則油滴所受的

20、合外力斜向右下方，所以該油滴向右下方運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)D正確。 答案D,【例4】如圖18所示，有一質(zhì)量為m1 kg，帶電荷量為q1 C的小物塊以初速度v018 m/s沿粗糙水平地面從A處向右滑動(dòng)，經(jīng)過一定時(shí)間后又回到A點(diǎn)。已知空間存在向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)，其電場(chǎng)強(qiáng)度為E5 N/C，物塊與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.4，g取10 m/s2。求：,(1)物塊向右運(yùn)動(dòng)的最大距離； (2)物塊運(yùn)動(dòng)過程中經(jīng)歷的最大電勢(shì)差； (3)重新返回到位置A時(shí)的速度大小。,圖18,解析(1)對(duì)物塊受力分析，它的摩擦力大小 Ffmg0.4110 N4 N， 電場(chǎng)力大小qE5 N。,解得x18 m (2)物塊向右運(yùn)動(dòng)過程中，電場(chǎng)力一直做負(fù)功，直到運(yùn)動(dòng)到最遠(yuǎn)處時(shí)，做功最多，電勢(shì)差最大，故最大電勢(shì)差,(3)整個(gè)過程，電場(chǎng)力不做功，根據(jù)動(dòng)能定理得,解得v6 m/s 答案(1)18 m(2)90 V(3)6 m/s,