第三節(jié)電容器與電容帶電粒子在電場中的運動第三節(jié)電容器與電容帶電粒子在電場中的運動

課堂互動講練經(jīng)典題型探究知能優(yōu)化演練第三節(jié)電容器與電容帶電粒子在電場中的運動基礎知識梳理 課堂互動講練經(jīng)典題型探究知能優(yōu)化演練第三節(jié)電容器與電容基礎知識梳理一、電容器、電容1．電容器(1)組成：由兩個彼此_____又相互_____的導體組成．(2)帶電量：一個極板所帶電量的_______(3)電容器的充、放電充電：使電容器帶電的過程，充電后電容器兩板帶上等量的________，電容器中儲存_______．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．絕緣靠近絕對值異種電荷電場能電場能基礎知識梳理一、電容器、電容絕緣靠近絕對值異種電荷電場能電場2．電容(1)定義式：_______(2)單位：法拉(F)，1F＝____μF＝1012pF3．平行板電容器(1)影響因素：平行板電容器的電容與_________成正比，與介質(zhì)的__________成正比，與兩極板間_____成反比．106正對面積介電常數(shù)距離2．電容106正對面積介電常數(shù)距離(2)決定式：C＝，k為靜電力常量．①保持兩極板與電源相連，則電容器兩極板間______不變．②充電后斷開電源，則電容器所帶的_______不變．特別提示：(1)電容器的電容大小是由本身的特性決定的，與極板間電壓以及電容器帶電多少、帶不帶電荷無關．(2)電容器充、放電時，電流的方向可以由正電荷定向移動的方向來確定．電壓電荷量(2)決定式：C＝，k為靜電力常量．電二、帶電粒子在電場中的運動1．帶電粒子在電場中的加速(1)處理方法：利用動能定理：qU＝____________(2)適用范圍：__________．2．帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)帶電粒子以垂直勻強電場的場強方向進入電場后，做類平拋運動，軌跡為拋物線．垂直于場強方向做__________運動：vx＝v0，x＝v0t.任何電場勻速直線二、帶電粒子在電場中的運動任何電場勻速直線平行于場強方向做初速度為零的___________運動：勻加速直線圖6－3－1平行于場強方向做初速度為零的___________運動：勻加三、示波管1．示波管裝置示波管由電子槍、偏轉(zhuǎn)電極和熒光屏組成，管內(nèi)抽成真空．如圖6－3－2所示．圖6－3－2三、示波管圖6－3－22．工作原理示波器是可以用來觀察電信號隨時間變化情況的一種電子儀器．如果在偏轉(zhuǎn)電極XX′上加橫向掃描電壓，同時加在偏轉(zhuǎn)電極YY′上所要研究的信號電壓，電子束隨信號電壓的變化在縱向做豎直方向的掃描，其周期與偏轉(zhuǎn)電極XX′的掃描電壓的周期相同，在熒光屏上就顯示出信號電壓隨時間變化的圖線．2．工作原理課堂互動講練課堂互動講練4．動態(tài)分析如下表4．動態(tài)分析如下表即時應用

(即時突破，小試牛刀)1.(2010年高考北京理綜卷)用控制變量法，可以研究影響平行板電容器電容的因素(如圖6－3－3)．設兩極板正對面積為S，極板間的距離為d，靜電計指針偏角為θ.實驗中，極板所帶電荷量不變，若(

)圖6－3－3即時應用(即時突破，小試牛刀)圖6－3－3A．保持S不變，增大d，則θ變大B．保持S不變，增大d，則θ變小C．保持d不變，減小S，則θ變小D．保持d不變，減小S，則θ不變A．保持S不變，增大d，則θ變大結(jié)論：不同的帶電粒子從靜止經(jīng)過同一電場加速后進入同一偏轉(zhuǎn)電場，它們在電場中的偏轉(zhuǎn)角度和偏轉(zhuǎn)距離總是相同的．結(jié)論：不同的帶電粒子從靜止經(jīng)過同一電場加速后進入同一偏轉(zhuǎn)電場圖6－3－4圖6－3－4【課件】高三物理一輪復習課件第6章第三節(jié)《電容器與電容帶電粒子在電場中的運動》圖6－3－5圖6－3－5A．偏轉(zhuǎn)角度相同B．偏轉(zhuǎn)距離相同C．運動時間相同

D．動能相同答案：ABA．偏轉(zhuǎn)角度相同B．偏轉(zhuǎn)距離相同三、帶電粒子在復合場中的運動1．帶電粒子在電場中的運動是否考慮重力(1)基本粒子：如電子、質(zhì)子、α粒子、離子等除有說明或明確的暗示以外，一般都不考慮重力(但并不忽略質(zhì)量)．(2)帶電顆粒：如液滴、油滴、塵埃、小球等，除有說明或有明確的暗示以外，一般都不能忽略重力．三、帶電粒子在復合場中的運動【課件】高三物理一輪復習課件第6章第三節(jié)《電容器與電容帶電粒子在電場中的運動》即時應用

(即時突破，小試牛刀)3．如圖6－3－6所示，水平放置的平行金屬板間有勻強電場．一根長為l的絕緣細繩一端固定在O點，另一端系有質(zhì)量為m并帶有一定電荷的小球．小球原來靜止在C點．當給小球一個水平速度后，它能在豎直面內(nèi)繞O點做勻速圓周運動．圖6－3－6即時應用(即時突破，小試牛刀)圖6－3－6若將兩板間的電壓增大為原來的3倍，求：要使小球從C點開始在豎直面內(nèi)繞O點做圓周運動，至少要給小球多大的水平速度？在這種情況下，在小球運動過程中細繩所受的最大拉力是多大？解析：設原來的電場強度為E，小球帶電量q.由題意可知：qE＝mg，兩者方向相反，當板間電壓變?yōu)樵瓉淼?倍時，場強變?yōu)樵瓉淼?倍．則電場力與重力的合力F合＝3qE－mg＝2mg，方向向上．即等效重力的大小為2mg，C點為等效最高點．要使小球恰好能在豎直平面做圓周運動，必須有：F向＝2mg＝mv2/l若將兩板間的電壓增大為原來的3倍，求：要使小球從C點開始在豎【課件】高三物理一輪復習課件第6章第三節(jié)《電容器與電容帶電粒子在電場中的運動》經(jīng)典題型探究題型一有關電容器的動態(tài)分析例1(2010年高考重慶理綜卷)某電容式話筒的原理示意圖如圖6－3－7所示，E為電源，R為電阻，薄片P和Q為兩金屬極板，對著話筒說話時，P振動而Q可視為不動．在P、Q間距增大過程中(

)A．P、Q構成的電容器的電容增大B．P上電荷量保持不變C．M點的電勢比N點的低D．M點的電勢比N點的高圖6－3－7經(jīng)典題型探究題型一有關電容器的動態(tài)分析例1【答案】

D【答案】D【課件】高三物理一輪復習課件第6章第三節(jié)《電容器與電容帶電粒子在電場中的運動》變式訓練1一平行板電容器充電后與電源斷開，負極板接地，在兩極板間有一正電荷(電荷量很小)固定在P點，如圖6－3－8所示，以E表示兩極板間的場強，U表示電容器的電壓，W表示正電荷在P點的電勢能．若負極板不動，將正極板移到圖中虛線所示的位置(

)A．U變小，E不變B．E變大，W變大C．U變小，W不變

D．U不變，W不變圖6－3－8變式訓練1一平行板電容器充電后與電源斷開，負極板接地，在【課件】高三物理一輪復習課件第6章第三節(jié)《電容器與電容帶電粒子在電場中的運動》如圖6－3－9所示，在傾角θ＝37°的絕緣斜面所在空間存在著豎直向上的勻強電場，場強E＝4.0×103N/C，在斜面底端有一與斜面垂直的絕緣彈性擋板．質(zhì)量m＝0.20kg的帶電滑塊從斜面頂端由靜止開始滑下，滑到斜面底端與擋板相碰后以碰前的速率返回．已知斜面的高度h＝0.24m，滑塊與斜面間的動摩擦因數(shù)μ＝0.30，滑塊帶電荷q＝－0.50×10－4C．取重力加速度g＝10m/s2，sin37°＝0.60，cos37°＝0.80.求：題型二帶電體在勻強電場中的運動例2圖6－3－9如圖6－3－9所示，在傾角θ＝37°的(1)滑塊從斜面最高點滑到斜面底端時的速度大?。?2)滑塊被擋板彈回能夠沿斜面上升的最大高度．(3)滑塊從開始運動到最后停下來的整個過程中產(chǎn)生的熱量Q.(計算結(jié)果保留2位有效數(shù)字)(1)滑塊從斜面最高點滑到斜面底端時的速度大?。菊n件】高三物理一輪復習課件第6章第三節(jié)《電容器與電容帶電粒子在電場中的運動》(3)滑塊最終將靜止在斜面底端，因此重力勢能和電勢能的減少量等于克服摩擦力做的功，即等于產(chǎn)生的熱能，Q＝(mg＋qE)h＝0.96J.【答案】見解析(3)滑塊最終將靜止在斜面底端，因此重力勢能和電勢能的減少量【規(guī)律總結(jié)】

(1)由于帶電微粒在勻強電場中所受電場力與重力都是恒力，因此其處理方法可用正交分解法．先將復雜的運動分解為兩個互相正交的簡單的直線運動，而這兩個直線運動的規(guī)律我們可以掌握，然后再按運動合成的觀點，去求出復雜運動的相關物理量．(2)用能量觀點處理帶電粒子在復合場中的運動，從功能觀點出發(fā)分析帶電粒子的運動問題時，在對帶電粒子受力情況和運動情況進行分析的基礎上，再考慮應用恰當?shù)囊?guī)律(動能定理、能量轉(zhuǎn)化守恒定律等)解題．【規(guī)律總結(jié)】(1)由于帶電微粒在勻強電場中所受電場力與重力變式訓練2

(2011年長春調(diào)研)如圖6－3－10所示，兩塊平行金屬板M、N豎直放置，兩板間的電勢差U＝1.5×103V，現(xiàn)將一質(zhì)量m＝1×10－2kg、電荷量q＝4×10－5C的帶電小球從兩板上方的A點以v0＝4m/s的初速度水平拋出，且小球恰好從靠近M板上端處進入兩板間，沿直線運動碰到N板上的B點．已知A點距兩板上端的高度h＝0.2m，不計空氣阻力，取g＝10m/s2.求：圖6－3－10變式訓練2(2011年長春調(diào)研)如圖6－3－10所示，兩塊(1)M、N兩板間的距離d；(2)小球到達B點時的動能．(1)M、N兩板間的距離d；答案：(1)0.3m

(2)0.175J答案：(1)0.3m(2)0.175J題型三帶電粒子在交變電場中的運動例3(滿分樣板15分)如圖6－3－11所示，真空室中速度v0＝1.6×107m/s的電子束，連續(xù)地沿兩水平金屬板中心線OO′射入，已知極板長l＝4cm，板間距離d＝1cm，板右端距離熒光屏PQ為L＝18cm.圖6－3－11題型三帶電粒子在交變電場中的運動例3(滿分【思路點撥】由于電子經(jīng)過板間的時間極短，遠小于交變電壓的周期，因此，在電子經(jīng)過板間的過程中，可認為板間電壓不變，因此電子在板間的運動可認為是類平拋運動，但不同電壓值對應電子不同的偏移量，沿金屬板邊緣射出的電子對應屏上線段的最上端和最下端．【思路點撥】由于電子經(jīng)過板間的時間極短，遠小于交變電壓的周圖6－3－12圖6－3－12【課件】高三物理一輪復習課件第6章第三節(jié)《電容器與電容帶電粒子在電場中的運動》【答案】

10cm【規(guī)律總結(jié)】

(1)此題屬于帶電粒子在交變電場中的運動問題，但因粒子在電場中運動時間極短，粒子在電場中運動的過程中可認為電場是不變的．(2)打在屏上最上端和最下端的電子是否是沿金屬板邊緣飛出的電子應當通過計算做出判斷．【答案】10cm變式訓練3真空中足夠大的兩個相互平行的金屬板a和b之間的距離為d，兩板之間的電壓Uab按如圖6－3－13所示規(guī)律變化，其變化周期為T.在t＝0時刻，一帶電粒子(＋q)僅在該電場的作用下，由a板從靜止開始向b板運動，并于t＝nT(n為自然數(shù))時刻，恰好到達b板．求：若粒子在t＝T/6時刻才開始從a板運動，那么經(jīng)過同樣時間，它將運動到離a板多遠的地方？圖6－3－13變式訓練3真空中足夠大的兩個相互平行的金屬板a和b之間的距【課件】高三物理一輪復習課件第6章第三節(jié)《電容器與電容帶電粒子在電場中的運動》【課件】高三物理一輪復習課件第6章第三節(jié)《電容器與電容帶電粒子在電場中的運動》第三節(jié)電容器與電容帶電粒子在電場中的運動第三節(jié)電容器與電容帶電粒子在電場中的運動

課堂互動講練經(jīng)典題型探究知能優(yōu)化演練第三節(jié)電容器與電容帶電粒子在電場中的運動基礎知識梳理 課堂互動講練經(jīng)典題型探究知能優(yōu)化演練第三節(jié)電容器與電容基礎知識梳理一、電容器、電容1．電容器(1)組成：由兩個彼此_____又相互_____的導體組成．(2)帶電量：一個極板所帶電量的_______(3)電容器的充、放電充電：使電容器帶電的過程，充電后電容器兩板帶上等量的________，電容器中儲存_______．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．絕緣靠近絕對值異種電荷電場能電場能基礎知識梳理一、電容器、電容絕緣靠近絕對值異種電荷電場能電場2．電容(1)定義式：_______(2)單位：法拉(F)，1F＝____μF＝1012pF3．平行板電容器(1)影響因素：平行板電容器的電容與_________成正比，與介質(zhì)的__________成正比，與兩極板間_____成反比．106正對面積介電常數(shù)距離2．電容106正對面積介電常數(shù)距離(2)決定式：C＝，k為靜電力常量．①保持兩極板與電源相連，則電容器兩極板間______不變．②充電后斷開電源，則電容器所帶的_______不變．特別提示：(1)電容器的電容大小是由本身的特性決定的，與極板間電壓以及電容器帶電多少、帶不帶電荷無關．(2)電容器充、放電時，電流的方向可以由正電荷定向移動的方向來確定．電壓電荷量(2)決定式：C＝，k為靜電力常量．電二、帶電粒子在電場中的運動1．帶電粒子在電場中的加速(1)處理方法：利用動能定理：qU＝____________(2)適用范圍：__________．2．帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)帶電粒子以垂直勻強電場的場強方向進入電場后，做類平拋運動，軌跡為拋物線．垂直于場強方向做__________運動：vx＝v0，x＝v0t.任何電場勻速直線二、帶電粒子在電場中的運動任何電場勻速直線平行于場強方向做初速度為零的___________運動：勻加速直線圖6－3－1平行于場強方向做初速度為零的___________運動：勻加三、示波管1．示波管裝置示波管由電子槍、偏轉(zhuǎn)電極和熒光屏組成，管內(nèi)抽成真空．如圖6－3－2所示．圖6－3－2三、示波管圖6－3－22．工作原理示波器是可以用來觀察電信號隨時間變化情況的一種電子儀器．如果在偏轉(zhuǎn)電極XX′上加橫向掃描電壓，同時加在偏轉(zhuǎn)電極YY′上所要研究的信號電壓，電子束隨信號電壓的變化在縱向做豎直方向的掃描，其周期與偏轉(zhuǎn)電極XX′的掃描電壓的周期相同，在熒光屏上就顯示出信號電壓隨時間變化的圖線．2．工作原理課堂互動講練課堂互動講練4．動態(tài)分析如下表4．動態(tài)分析如下表即時應用

(即時突破，小試牛刀)1.(2010年高考北京理綜卷)用控制變量法，可以研究影響平行板電容器電容的因素(如圖6－3－3)．設兩極板正對面積為S，極板間的距離為d，靜電計指針偏角為θ.實驗中，極板所帶電荷量不變，若(

)圖6－3－3即時應用(即時突破，小試牛刀)圖6－3－3A．保持S不變，增大d，則θ變大B．保持S不變，增大d，則θ變小C．保持d不變，減小S，則θ變小D．保持d不變，減小S，則θ不變A．保持S不變，增大d，則θ變大結(jié)論：不同的帶電粒子從靜止經(jīng)過同一電場加速后進入同一偏轉(zhuǎn)電場，它們在電場中的偏轉(zhuǎn)角度和偏轉(zhuǎn)距離總是相同的．結(jié)論：不同的帶電粒子從靜止經(jīng)過同一電場加速后進入同一偏轉(zhuǎn)電場圖6－3－4圖6－3－4【課件】高三物理一輪復習課件第6章第三節(jié)《電容器與電容帶電粒子在電場中的運動》圖6－3－5圖6－3－5A．偏轉(zhuǎn)角度相同B．偏轉(zhuǎn)距離相同C．運動時間相同

D．動能相同答案：ABA．偏轉(zhuǎn)角度相同B．偏轉(zhuǎn)距離相同三、帶電粒子在復合場中的運動1．帶電粒子在電場中的運動是否考慮重力(1)基本粒子：如電子、質(zhì)子、α粒子、離子等除有說明或明確的暗示以外，一般都不考慮重力(但并不忽略質(zhì)量)．(2)帶電顆粒：如液滴、油滴、塵埃、小球等，除有說明或有明確的暗示以外，一般都不能忽略重力．三、帶電粒子在復合場中的運動【課件】高三物理一輪復習課件第6章第三節(jié)《電容器與電容帶電粒子在電場中的運動》即時應用

(即時突破，小試牛刀)3．如圖6－3－6所示，水平放置的平行金屬板間有勻強電場．一根長為l的絕緣細繩一端固定在O點，另一端系有質(zhì)量為m并帶有一定電荷的小球．小球原來靜止在C點．當給小球一個水平速度后，它能在豎直面內(nèi)繞O點做勻速圓周運動．圖6－3－6即時應用(即時突破，小試牛刀)圖6－3－6若將兩板間的電壓增大為原來的3倍，求：要使小球從C點開始在豎直面內(nèi)繞O點做圓周運動，至少要給小球多大的水平速度？在這種情況下，在小球運動過程中細繩所受的最大拉力是多大？解析：設原來的電場強度為E，小球帶電量q.由題意可知：qE＝mg，兩者方向相反，當板間電壓變?yōu)樵瓉淼?倍時，場強變?yōu)樵瓉淼?倍．則電場力與重力的合力F合＝3qE－mg＝2mg，方向向上．即等效重力的大小為2mg，C點為等效最高點．要使小球恰好能在豎直平面做圓周運動，必須有：F向＝2mg＝mv2/l若將兩板間的電壓增大為原來的3倍，求：要使小球從C點開始在豎【課件】高三物理一輪復習課件第6章第三節(jié)《電容器與電容帶電粒子在電場中的運動》經(jīng)典題型探究題型一有關電容器的動態(tài)分析例1(2010年高考重慶理綜卷)某電容式話筒的原理示意圖如圖6－3－7所示，E為電源，R為電阻，薄片P和Q為兩金屬極板，對著話筒說話時，P振動而Q可視為不動．在P、Q間距增大過程中(

)A．P、Q構成的電容器的電容增大B．P上電荷量保持不變C．M點的電勢比N點的低D．M點的電勢比N點的高圖6－3－7經(jīng)典題型探究題型一有關電容器的動態(tài)分析例1【答案】

D【答案】D【課件】高三物理一輪復習課件第6章第三節(jié)《電容器與電容帶電粒子在電場中的運動》變式訓練1一平行板電容器充電后與電源斷開，負極板接地，在兩極板間有一正電荷(電荷量很小)固定在P點，如圖6－3－8所示，以E表示兩極板間的場強，U表示電容器的電壓，W表示正電荷在P點的電勢能．若負極板不動，將正極板移到圖中虛線所示的位置(

)A．U變小，E不變B．E變大，W變大C．U變小，W不變

D．U不變，W不變圖6－3－8變式訓練1一平行板電容器充電后與電源斷開，負極板接地，在【課件】高三物理一輪復習課件第6章第三節(jié)《電容器與電容帶電粒子在電場中的運動》如圖6－3－9所示，在傾角θ＝37°的絕緣斜面所在空間存在著豎直向上的勻強電場，場強E＝4.0×103N/C，在斜面底端有一與斜面垂直的絕緣彈性擋板．質(zhì)量m＝0.20kg的帶電滑塊從斜面頂端由靜止開始滑下，滑到斜面底端與擋板相碰后以碰前的速率返回．已知斜面的高度h＝0.24m，滑塊與斜面間的動摩擦因數(shù)μ＝0.30，滑塊帶電荷q＝－0.50×10－4C．取重力加速度g＝10m/s2，sin37°＝0.60，cos37°＝0.80.求：題型二帶電體在勻強電場中的運動例2圖6－3－9如圖6－3－9所示，在傾角θ＝37°的(1)滑塊從斜面最高點滑到斜面底端時的速度大?。?2)滑塊被擋板彈回能夠沿斜面上升的最大高度．(3)滑塊從開始運動到最后停下來的整個過程中產(chǎn)生的熱量Q.(計算結(jié)果保留2位有效數(shù)字)(1)滑塊從斜面最高點滑到斜面底端時的速度大小．【課件】高三物理一輪復習課件第6章第三節(jié)《電容器與電容帶電粒子在電場中的運動》(3)滑塊最終將靜止在斜面底端，因此重力勢能和電勢能的減少量等于克服摩擦力做的功，即等于產(chǎn)生的熱能，Q＝(mg＋qE)h＝0.96J.【答案】見解析(3)滑塊最終將靜止在斜面底端，因此重力勢能和電勢能的減少量【規(guī)律總結(jié)】

(1)由于帶電微粒在勻強電場中所受電場力與重力都是恒力，因此其處理方法可用正交分解法．先將復雜的運動分解為兩個互相正交的簡單的直線運動，而這兩個直線運動的規(guī)律我們可以掌握，然后再按運動合成的觀點，去求出復雜運動的相關物理量．(2)用能量觀點處理帶電粒子在復合場中的運動，從功能觀點出發(fā)分析帶電粒子的運動問題時，在對帶電粒子受力情況和運動情況進行分析的基礎上，再考慮應用恰當?shù)囊?guī)律(動能定理、能量轉(zhuǎn)化守恒定律等)解題．【規(guī)律總結(jié)】(1)由于帶電微粒在勻強電場中所受電場力與重力變式訓練2

(2011年長春調(diào)研)如圖6－3－10所示，兩塊平行金屬板M、N豎直放置，兩板間的電勢差U＝1.5×103V，現(xiàn)將一質(zhì)量m＝1×10－2kg、電荷量q＝4×10－5C的帶電小球從兩板上方的A點以v0＝4m/s的初速度水平拋出，且小球恰好從靠近M板上端處進入兩板間，沿直線運動碰到N板上的B點．已知A點距兩板上端的高度h＝0.2m，不計空氣