高考物理總復(fù)習(xí) 第六章第三節(jié) 電容器與電容　帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)課件 新人教版選修31

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1、第三節(jié)第三節(jié)電容器與電容電容器與電容帶電粒帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)一、靜電現(xiàn)象一、靜電現(xiàn)象1靜電平衡靜電平衡(1)概念概念:導(dǎo)體中導(dǎo)體中(包括表面包括表面)沒(méi)有電荷沒(méi)有電荷的的_的狀態(tài)的狀態(tài)基礎(chǔ)梳理自學(xué)導(dǎo)引基礎(chǔ)梳理自學(xué)導(dǎo)引定向移動(dòng)定向移動(dòng)處處為零處處為零等勢(shì)面等勢(shì)面垂直垂直導(dǎo)體表面導(dǎo)體表面2靜電現(xiàn)象的應(yīng)用靜電現(xiàn)象的應(yīng)用(1)靜電屏蔽：處于靜電平衡的空腔靜電屏蔽：處于靜電平衡的空腔導(dǎo)體，腔外電場(chǎng)對(duì)腔內(nèi)空間不產(chǎn)生影導(dǎo)體，腔外電場(chǎng)對(duì)腔內(nèi)空間不產(chǎn)生影響響(2)尖端放電：所帶電荷與導(dǎo)體尖端尖端放電：所帶電荷與導(dǎo)體尖端的電荷符號(hào)相反的粒子，由于被吸引的電荷符號(hào)相反的粒子，由于被吸引而奔向尖端

2、而奔向尖端,與尖端上的電荷與尖端上的電荷_的現(xiàn)象的現(xiàn)象中和中和二、電容器、電容二、電容器、電容1電容器電容器(1)組成：由兩個(gè)彼此組成：由兩個(gè)彼此_又相互又相互_的導(dǎo)體組成的導(dǎo)體組成(2)帶電量：一個(gè)極板所帶電量的帶電量：一個(gè)極板所帶電量的_絕緣絕緣靠近靠近絕對(duì)值絕對(duì)值(3)電容器的充、放電電容器的充、放電充電：使電容器帶電的過(guò)程，充電后充電：使電容器帶電的過(guò)程，充電后電容器兩板帶上等量的電容器兩板帶上等量的_,電電容器中儲(chǔ)存容器中儲(chǔ)存_放電：使充電后的電容器失去電荷的放電：使充電后的電容器失去電荷的過(guò)程，放電過(guò)程中過(guò)程，放電過(guò)程中_轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)化為其他形式的能其他形式的能異種電荷異種電荷電場(chǎng)能電

3、場(chǎng)能電場(chǎng)能電場(chǎng)能1063平行板電容器平行板電容器(1)影響因素：平行板電容器的電容影響因素：平行板電容器的電容與與_成正比，與介質(zhì)的成正比，與介質(zhì)的_成正比，與兩極板間成正比，與兩極板間_成反比成反比正對(duì)面積正對(duì)面積介電常數(shù)介電常數(shù)距離距離電壓電壓電荷量電荷量三、帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)三、帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)任何電場(chǎng)任何電場(chǎng)2帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)帶電粒子以垂直勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)方向帶電粒子以垂直勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)方向進(jìn)入電場(chǎng)后，做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)，軌跡為進(jìn)入電場(chǎng)后，做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)，軌跡為拋物線拋物線垂直于場(chǎng)強(qiáng)方向做垂直于場(chǎng)強(qiáng)方向做_運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng):vxv0，xv0t.勻速直線勻速直線勻加速

4、直線勻加速直線四、示波管四、示波管1示波管裝置示波管裝置示波管由電子槍、偏轉(zhuǎn)電極和熒光屏示波管由電子槍、偏轉(zhuǎn)電極和熒光屏組成，管內(nèi)抽成真空如圖組成，管內(nèi)抽成真空如圖632所示所示 圖圖6322工作原理工作原理示波器是可以用來(lái)觀察電信號(hào)隨時(shí)間示波器是可以用來(lái)觀察電信號(hào)隨時(shí)間變化情況的一種電子儀器如果在偏變化情況的一種電子儀器如果在偏轉(zhuǎn)電極轉(zhuǎn)電極XX上加橫向掃描電壓，同時(shí)上加橫向掃描電壓，同時(shí)加在偏轉(zhuǎn)電極加在偏轉(zhuǎn)電極YY上所要研究的信號(hào)上所要研究的信號(hào)電壓，電子束隨信號(hào)電壓的變化在縱電壓，電子束隨信號(hào)電壓的變化在縱向做豎直方向的掃描，其周期與偏轉(zhuǎn)向做豎直方向的掃描，其周期與偏轉(zhuǎn)電極電極XX的掃描電

5、壓的周期相同，在的掃描電壓的周期相同，在熒光屏上就顯示出信號(hào)電壓隨時(shí)間變熒光屏上就顯示出信號(hào)電壓隨時(shí)間變化的圖線化的圖線要點(diǎn)透析直擊高考要點(diǎn)透析直擊高考一、電容器的動(dòng)態(tài)問(wèn)題分析方法一、電容器的動(dòng)態(tài)問(wèn)題分析方法1先確定是先確定是Q還是還是U不變：電容器保不變：電容器保持與電源連接，持與電源連接，U不變；電容器充電不變；電容器充電后斷開(kāi)電源，后斷開(kāi)電源，Q不變不變4動(dòng)態(tài)分析如下表動(dòng)態(tài)分析如下表即時(shí)應(yīng)用即時(shí)應(yīng)用其他條件不變，這時(shí)兩極板間電勢(shì)差其他條件不變，這時(shí)兩極板間電勢(shì)差為為U2，板間場(chǎng)強(qiáng)為，板間場(chǎng)強(qiáng)為E2，下列說(shuō)法正確，下列說(shuō)法正確的是的是()AU2U1，E2E1BU22U1，E24E1CU2U

6、1，E22E1 DU22U1，E22E1二、帶電粒子在電場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)的幾個(gè)重二、帶電粒子在電場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)的幾個(gè)重要推論要推論2作粒子速度的反向延長(zhǎng)線，與初作粒子速度的反向延長(zhǎng)線，與初速度方向交于速度方向交于O點(diǎn)，點(diǎn)，O點(diǎn)與電場(chǎng)邊緣點(diǎn)與電場(chǎng)邊緣的距離為的距離為x，如圖，如圖633所示，則所示，則圖圖633即時(shí)應(yīng)用即時(shí)應(yīng)用2如圖如圖634所示，靜止的電子所示，靜止的電子在加速電壓為在加速電壓為U1的電場(chǎng)作用下從的電場(chǎng)作用下從O經(jīng)經(jīng)P板的小孔射出，又垂直進(jìn)入平行金板的小孔射出，又垂直進(jìn)入平行金屬板間的電場(chǎng)，在偏轉(zhuǎn)電壓為屬板間的電場(chǎng)，在偏轉(zhuǎn)電壓為U2的電的電場(chǎng)作用下偏轉(zhuǎn)一段距離現(xiàn)使場(chǎng)作用下偏轉(zhuǎn)一段距離現(xiàn)使U1

7、加倍，加倍，要想使電子的運(yùn)動(dòng)軌跡不發(fā)生變化，要想使電子的運(yùn)動(dòng)軌跡不發(fā)生變化，應(yīng)該應(yīng)該()圖圖634(2)帶電顆粒帶電顆粒:如液滴、油滴、塵埃、如液滴、油滴、塵埃、小球等，除有說(shuō)明或有明確的暗示以小球等，除有說(shuō)明或有明確的暗示以外，一般都不能忽略重力外，一般都不能忽略重力2帶電粒子在重力場(chǎng)和勻強(qiáng)電場(chǎng)中帶電粒子在重力場(chǎng)和勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)(1)由于帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中所受由于帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中所受電場(chǎng)力和重力都是恒力，不受約束的電場(chǎng)力和重力都是恒力，不受約束的粒子做的都是勻變速運(yùn)動(dòng)，因此可以粒子做的都是勻變速運(yùn)動(dòng)，因此可以采取正交分解法處理采取正交分解法處理即時(shí)應(yīng)用即時(shí)應(yīng)用3如圖如圖635所

8、示，水平放置的所示，水平放置的平行金屬板間有勻強(qiáng)電場(chǎng)一根長(zhǎng)為平行金屬板間有勻強(qiáng)電場(chǎng)一根長(zhǎng)為l的絕緣細(xì)繩一端固定在的絕緣細(xì)繩一端固定在O點(diǎn)點(diǎn),另一端另一端系有質(zhì)量為系有質(zhì)量為m并帶有一定電荷的小并帶有一定電荷的小球小球原來(lái)靜止在球小球原來(lái)靜止在C點(diǎn)當(dāng)給小球點(diǎn)當(dāng)給小球一個(gè)水平速度后，它能在豎直面內(nèi)繞一個(gè)水平速度后，它能在豎直面內(nèi)繞O點(diǎn)點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)若將兩板間的電壓增做勻速圓周運(yùn)動(dòng)若將兩板間的電壓增大為原來(lái)的大為原來(lái)的3倍，求：要使小球從倍，求：要使小球從C點(diǎn)點(diǎn)開(kāi)始在豎直面內(nèi)開(kāi)始在豎直面內(nèi)繞繞O點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)，點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)，至少要給小球多大的至少要給小球多大的水平速度？在這種情況下水平速度？在這種情

9、況下,在小球運(yùn)動(dòng)在小球運(yùn)動(dòng)過(guò)程中細(xì)繩所受的最大拉力是多大？過(guò)程中細(xì)繩所受的最大拉力是多大？圖圖635解析：設(shè)原來(lái)的電場(chǎng)強(qiáng)度為解析：設(shè)原來(lái)的電場(chǎng)強(qiáng)度為E，小球，小球帶電量帶電量q.由題意可知：由題意可知：qEmg，兩者方向相，兩者方向相反，反，當(dāng)板間電壓變?yōu)樵瓉?lái)的當(dāng)板間電壓變?yōu)樵瓉?lái)的3倍時(shí)，場(chǎng)強(qiáng)倍時(shí)，場(chǎng)強(qiáng)變?yōu)樵瓉?lái)的變?yōu)樵瓉?lái)的3倍倍則電場(chǎng)力與重力的合力則電場(chǎng)力與重力的合力F合合3qEmg2mg，方向向上，方向向上即等效重力的大小為即等效重力的大小為2mg，C點(diǎn)為等點(diǎn)為等效最高點(diǎn)要使小球恰好能在豎直平效最高點(diǎn)要使小球恰好能在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，必須有：面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，必須有：F向向2mgmv2/l

10、題型探究講練互動(dòng)題型探究講練互動(dòng)平行板電容器的動(dòng)態(tài)分析平行板電容器的動(dòng)態(tài)分析 平行板電容器的兩極板平行板電容器的兩極板A、B接于電池兩極，一帶正電小球懸掛在接于電池兩極，一帶正電小球懸掛在電容器內(nèi)部，閉合開(kāi)關(guān)電容器內(nèi)部，閉合開(kāi)關(guān)K，電容器充，電容器充電，這時(shí)懸線偏離豎直方向的夾角為電，這時(shí)懸線偏離豎直方向的夾角為，如圖，如圖636所示，則所示，則()圖圖636A保持開(kāi)關(guān)保持開(kāi)關(guān)K閉合，帶正電閉合，帶正電的的A板向板向B板靠近，則板靠近，則角增大角增大B保持開(kāi)關(guān)保持開(kāi)關(guān)K閉合，帶正電閉合，帶正電的的A板向板向B板靠近，則板靠近，則角不變角不變C開(kāi)關(guān)開(kāi)關(guān)K斷開(kāi)，帶正電的斷開(kāi)，帶正電的A板板向向B板

11、靠近，則板靠近，則角增大角增大D開(kāi)關(guān)開(kāi)關(guān)K斷開(kāi)，帶正電的斷開(kāi)，帶正電的A板板向向B板靠近，則板靠近，則角不變角不變【答案】【答案】AD變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練1如圖如圖637所示，平所示，平行板電容器與直流電源連接，下極板行板電容器與直流電源連接，下極板接地，一帶電油滴位接地，一帶電油滴位于電容器中的于電容器中的P點(diǎn)且點(diǎn)且處于靜止?fàn)顟B(tài)，現(xiàn)將處于靜止?fàn)顟B(tài)，現(xiàn)將上極板豎直向上移動(dòng)一小段距離，則上極板豎直向上移動(dòng)一小段距離，則()圖圖637A帶電油滴將沿豎直方向向上運(yùn)動(dòng)帶電油滴將沿豎直方向向上運(yùn)動(dòng)BP點(diǎn)電勢(shì)將降低點(diǎn)電勢(shì)將降低C電容器的電容減小，極板帶電荷電容器的電容減小，極板帶電荷量減小量減小D帶電油滴的電

12、勢(shì)能保持不變帶電油滴的電勢(shì)能保持不變解析解析:選選BC.因?yàn)殡娙萜髋c電源連接因?yàn)殡娙萜髋c電源連接,兩極板間的電勢(shì)差不變，將上極板豎兩極板間的電勢(shì)差不變，將上極板豎直向上移動(dòng)一小段距離，兩極板間距直向上移動(dòng)一小段距離，兩極板間距離增大，電容器電容將減小，由離增大，電容器電容將減小，由QCU,UEd可知極板帶電荷量減小可知極板帶電荷量減小,電電場(chǎng)強(qiáng)度減小，帶電油滴受到的電場(chǎng)力場(chǎng)強(qiáng)度減小，帶電油滴受到的電場(chǎng)力減小，帶電油滴將沿豎直方向減小，帶電油滴將沿豎直方向向下運(yùn)動(dòng)，此時(shí)電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)向下運(yùn)動(dòng)，此時(shí)電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能增大，選項(xiàng)能增大，選項(xiàng)A、D錯(cuò)誤，錯(cuò)誤，C正確；正確；下極板接地，電勢(shì)始終為

13、下極板接地，電勢(shì)始終為0，P點(diǎn)到下點(diǎn)到下極板距離恒定，所以極板距離恒定，所以P點(diǎn)與下極板電點(diǎn)與下極板電勢(shì)差降低，勢(shì)差降低，P點(diǎn)電勢(shì)將降低，選項(xiàng)點(diǎn)電勢(shì)將降低，選項(xiàng)B正確正確帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的直帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的直線運(yùn)動(dòng)線運(yùn)動(dòng) (2011高考福建卷高考福建卷)反射式速反射式速調(diào)管是常用的微波器件之一，它利用調(diào)管是常用的微波器件之一，它利用電子團(tuán)在電場(chǎng)中的振蕩來(lái)產(chǎn)生微波，電子團(tuán)在電場(chǎng)中的振蕩來(lái)產(chǎn)生微波，其振蕩原理與下述過(guò)程類(lèi)似如圖其振蕩原理與下述過(guò)程類(lèi)似如圖638所示，在虛線所示，在虛線MN兩側(cè)分別存在兩側(cè)分別存在著方向相反的兩個(gè)勻強(qiáng)電場(chǎng)，一帶電著方向相反的兩個(gè)勻強(qiáng)電場(chǎng)，一帶電微粒從微粒從A

14、點(diǎn)由靜止開(kāi)始，在電場(chǎng)力作點(diǎn)由靜止開(kāi)始，在電場(chǎng)力作用用下沿直線在下沿直線在A、B兩點(diǎn)間往返運(yùn)動(dòng)已兩點(diǎn)間往返運(yùn)動(dòng)已知電場(chǎng)強(qiáng)度的大小分別是知電場(chǎng)強(qiáng)度的大小分別是E12.0103N/C和和E24.0103N/C，方向如圖所示方向如圖所示,帶電微粒質(zhì)量帶電微粒質(zhì)量m1.01020kg,帶電量帶電量q1.0109C,A點(diǎn)距虛線點(diǎn)距虛線MN的距離的距離d11.0 cm,不計(jì)不計(jì)帶電微粒的重力，忽略相對(duì)論效帶電微粒的重力，忽略相對(duì)論效應(yīng)求：應(yīng)求：(1)B點(diǎn)距虛線點(diǎn)距虛線MN的距離的距離d2；(2)帶電微粒從帶電微粒從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)所點(diǎn)所經(jīng)歷的時(shí)間經(jīng)歷的時(shí)間t. 圖圖638又又tt1t2由式解得由式解得

15、t1.5108s.【答案答案】(1)0.50 cm(2)1.5108s【方法總結(jié)方法總結(jié)】解決帶電粒子在勻強(qiáng)解決帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的直線運(yùn)動(dòng)問(wèn)題，既可以用牛電場(chǎng)中的直線運(yùn)動(dòng)問(wèn)題，既可以用牛頓運(yùn)動(dòng)定律，也可以用能量觀點(diǎn)對(duì)頓運(yùn)動(dòng)定律，也可以用能量觀點(diǎn)對(duì)于涉及時(shí)間的，常用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解于涉及時(shí)間的，常用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決決圖圖639解析：選解析：選B.設(shè)粒子的速度方向、位移設(shè)粒子的速度方向、位移方向向右為正依題意得，粒子的速方向向右為正依題意得，粒子的速度方向時(shí)而為正度方向時(shí)而為正,時(shí)而為負(fù)時(shí)而為負(fù),最終打在最終打在A板上時(shí)位移為負(fù)板上時(shí)位移為負(fù),速度方向?yàn)樨?fù)速度方向?yàn)樨?fù)內(nèi)的總位移小于零；當(dāng)內(nèi)的總位

16、移小于零；當(dāng)t0T時(shí)情況類(lèi)時(shí)情況類(lèi)似因粒子最終打在似因粒子最終打在A板上，則要求板上，則要求粒子在每個(gè)周期內(nèi)的總位移應(yīng)小于零，粒子在每個(gè)周期內(nèi)的總位移應(yīng)小于零，對(duì)照各選項(xiàng)可知只有對(duì)照各選項(xiàng)可知只有B正確正確 (滿分樣板滿分樣板15分分)如圖如圖6310所示，真空室中速度所示，真空室中速度v01.6107 m/s的電子束，連續(xù)地沿兩水平金屬的電子束，連續(xù)地沿兩水平金屬板中心線板中心線OO射入射入,已知極板長(zhǎng)已知極板長(zhǎng)l4 cm,板間距離板間距離d1 cm，板右端距離，板右端距離熒光屏熒光屏PQ為為L(zhǎng)18 cm.電子電荷量電子電荷量q1.61019 C,質(zhì)量質(zhì)量m0.911030帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)

17、中的偏轉(zhuǎn)帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)圖圖6310【思路點(diǎn)撥思路點(diǎn)撥】由于電子經(jīng)過(guò)板間的由于電子經(jīng)過(guò)板間的時(shí)間極短，遠(yuǎn)小于交變電壓的周期，時(shí)間極短，遠(yuǎn)小于交變電壓的周期，因此，在電子經(jīng)過(guò)板間的過(guò)程中，可因此，在電子經(jīng)過(guò)板間的過(guò)程中，可認(rèn)為板間電壓不變，電子在板間的運(yùn)認(rèn)為板間電壓不變，電子在板間的運(yùn)動(dòng)可認(rèn)為是類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)，但不同電壓動(dòng)可認(rèn)為是類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)，但不同電壓值對(duì)應(yīng)電子不同的偏移量，沿金屬板值對(duì)應(yīng)電子不同的偏移量，沿金屬板邊緣射出的電子對(duì)應(yīng)屏上線段的最上邊緣射出的電子對(duì)應(yīng)屏上線段的最上端和最下端端和最下端解題樣板解題樣板圖圖6311變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練3如圖如圖6312所示，矩所示，矩形區(qū)域形區(qū)域ABCD內(nèi)存在豎直向下的勻強(qiáng)內(nèi)存在豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)，兩個(gè)帶正電的粒子電場(chǎng)，兩個(gè)帶正電的粒子a和和b以相以相同的水平速度射入電場(chǎng)，粒子同的水平速度射入電場(chǎng)，粒子a由頂由頂點(diǎn)點(diǎn)A射入，從射入，從BC的中點(diǎn)的中點(diǎn)P射出，粒子射出，粒子b由由AB的中點(diǎn)的中點(diǎn)O射入，從頂點(diǎn)射入，從頂點(diǎn)C射射出若不計(jì)重力，則出若不計(jì)重力，則a和和b的比荷的比荷(即即粒子的電荷量與質(zhì)量之比粒子的電荷量與質(zhì)量之比)之比是之比是()圖圖6312A12 B21C18 D81知能演練強(qiáng)化闖關(guān)知能演練強(qiáng)化闖關(guān)本部分內(nèi)容講解結(jié)束本部分內(nèi)容講解結(jié)束按按ESC鍵退出全屏播放鍵退出全屏播放