2017年高考物理一轮复习课件 基础课时（18）电容器、带电粒子在电场中的运动

2017年高考物理一轮复习课件 基础课时（18）电容器、带电粒子在电场中的运动内容摘要：

1、基础课时 18 电容器 带电粒子在电 场中的运动 知识梳理 知识点一 、 常见电容器 电容器的电压 、 电荷量和电容的关系 (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。 绝缘 靠近 绝对值 异种电荷 电场能 电场能 (1)定义：电容器所带的 _的比值。 (2)定义式： C _。 (3)物理意义：表示电容器 _本领大小的物理量。 (4)单位：法拉 (F) 2、 1 F _ F 1012 荷量 容纳电荷 106 思考 对公式 C 能否理解为 C 与 Q 成正比，与 U 成反比。 (1)影响因素：平行板电容器的电容与 _成正比，与电介质的 _成正比，与极板间距离成反比。 (2) 决定式： C r k 为静电力常量。 知识点二 、 带电粒子在匀强电场中的运动 极板的正对面积 相对介电常数 思考 不同的带电粒子从静止开始经过同一电场加速后再从同一偏转电场射出时的偏转角度的关系怎样。 说出理由。 知识点三 、 示波管 如图 1所示 ) 图 1 (1)电子枪：发射并加速电子。 (2)偏转电极 使电子束竖直偏转 (加信号电压 )；偏转电极使电子束水平偏转 (加扫 3、描电压 )。 偏转电极 加电压 ， 电子打到屏幕中心；若只在间加电压 ， 电子只在 只在 间加电压 ， 电子只在 扫描电压 ， 信号电压 ，屏上会出现随信号而变化的图象。 思考 证明粒子经电场偏转后，合速度的反向延长线与初速度延长线的交点为粒子水平位移的中点。 诊断自测 1.(多选 )有一只电容器的规格是 “ F， 9 V” ， 那么 ( ) 10 5 C 10 5 C V V 解析 9 或工作电压 )， 正常工作时的带电荷量 Q 10 6 9 C 10 5 C， 选项 B、 答案 所示 ， 平行板电容器与电源相接 ， 充电后切断电源 ， 然后将电介质插入电容器极板间 ， 则两板间的电势差 4、的变化情况为 ( ) 图 2 解析 当平行板电容器充电后切断电源，极板所带电荷量 Q 保持不变，插入电介质后，电容器的电容 C 变大，则 U 由E 间场强 E 也将变小。 选项 B 正确。 答案 B 3.(多选 )(2015江苏单科 ， 7)一带正电的小球向右水平抛入范围足够大的匀强电场 ， 电场方向水平向左。 不计空气阻力 ， 则小球 ( ) 图 3 解析 对小球受力分析 ， 小球受重力 、 电场力作用 ， 合外力的方向与初速度的方向夹角为钝角 ， 故小球做曲线运动 ， 故 运动的过程中合外力方向与速度方向间的夹角先为钝角后为锐角 ， 故合外力对小球先做负功后做正功 ， 所以速率先减小后增大 5、 ， 选项 答案 .(多选 )(2016广州市综合测试 )如图 4所示的阴极射线管 ， 无偏转电场时 ， 电子束加速后打到荧屏中央形成亮斑。 如果只逐渐增大 则 ( ) 图 4 解析 电子束在偏转电场中做类平抛运动 ， 沿垂直电场方向做匀速运动 ， 故在电场中运动时间不变。 电子在偏转电场中受向上的电场力 ， 故向上偏转 ， 电场方向上 ， 电子束做匀变速直线运动 ， 两板间电压增大 ， 偏转电场的场强增大 ， 子所受电场力增大 ， 因此加速度增大 ， 由位移公式可知 ， 电子在电场中侧移量增大 ， 由功的定义式可知 ， 电场力做功增大 ， 答案 . 如图 5 所示， M 、 N 是组成电 6、容器的两块水平放置的平行金属极板， M 中间有一小孔。 M 、 N 分别接到电压恒定的电源两端( 未画出 )。 小孔正上方有一点 A ， A 与极板 N 的距离为 h ，与极板 M 距离为13h ，某时刻有 一带电微粒从 A 点由静止下落，到达极板 N 时速度刚好为零。 若将极板 N 向上平移29h ，该微粒再从 A 点由静止下落，求进入电场后速度为零的位置与极板 M 间的距离。 图 5 解析 设板间电压为 U ，由动能定理得 0 将下极板向上平移29h 后， U 不变，板间距离为 d 23h 29h 49h 则板间电场强度 E U4 上极板 x 处速度为零，则由动能定理得 13h x ) 0 7、联立解得 x 415h 答案 415 h 考点一 平行板电容器的动态分析 平行板电容器的动态分析思路 (1 ) 确定不变量，分析是电压不变还是所带电荷量不变。 ( 2) 根据决定式 C (3) 根据定义式 C (4) 根据 E 【 例 1】 (2015江西南昌二模 )如图 6所示 ， 平行板电容器与电动势为 内阻不计 )连接 ， 下极板接地。 一带电油滴位于两板中央的 现将平行板电容器的上极板竖直向下移动一小段距离 ， 则 ( ) 图 6 电容器的带电量将减小 解析 根据电容器的决定式 C 上极板向下移动时， 容变大，又 C 压 U 不变，因此电容器带电量增多， D 错误；根据电容器内部电场 8、强度 E d 减小，场强增 大，油滴受到向上的电场力增大，将向上运动， A 正确， B 错误；由于场强增大，由 U 知， P 与下极板电势差变大， C 错误。 答案 A 【 拓展延伸 】 (1)在 【 例 1】 中 ， 试分析带电油滴运动过程中电势能和重力势能之和如何变化。 (2)在 【 例 1】 中 ， 若电容器充电稳定后 ， 断开电源 ， 试分析当电容器下极板竖直向上移动一小段距离后 ， 带电油滴将如何运动 ， 其电势能如何变化。 解析 (1)带电油滴沿竖直方向向上运动的过程 ， 只有电场力和重力做功 ， 油滴的动能 、 重力势能和电势能的总和不变 ， 油滴的动能增大 ， 故电势能和重 9、力势能之和减小。 (2) 电容器充电稳定后，断开电源，两极板所带电荷量保持不变。 由 C C E E 4 电容器下极板竖直向上移动一小段距离时，场强不变，油滴受力情况不变，故油滴静止不动。 由带电油滴受力情况可以判断油滴带负电，由 U P 与下极板电势差变小， P 点电势降低，由 知带电油滴的电势能增加。 答案 (1)见解析 (2)见解析 方法总结 两类典型的动态变化分析 【 变式训练 】 1.(2015合肥质检 )如图 7所示， M、 关 量为 点以水平速度 曲线打在点，若经下列调整后，微粒仍从 关于微粒打在 ) 图 7 闭合 ， 增大 微粒打在 闭合 ， 增大 微粒打在 ， 微粒打在 ， 微 10、粒打在 解析 闭合开关，电路稳定后，无电流通过电阻 电容器两极板间电压与 调整 电路连接情况可知，两板间电场方向竖直向上，故带正电微粒所受电场力方向竖直向上，电阻 1串联，根据串联分压规律可知，增大 极板间电压减小，粒子所受电场力减小，故微粒所受合外力竖直向下，且增大， 由牛顿第二定律可知，微粒运动加速度增大，竖直方向上，2平方向上， x 两式可知，微粒水平位移减小， 微粒将打在 O 点左侧， A 项正确；断开开关，电容器所带电荷量 Q 不变，由电容的决定式 C 义式 C 强与电势差的关系式U 解以上各式可得 E 4 知改变板间距离不会改变两板间场强，所以粒子仍打在 O 点， C 、 D 项错 11、误。 答案 A 考点二 带电粒子 ( 或带电体 ) 在电场中的直线运动 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 . 用动力学观点分析 a F 合m， E 2 3 . 用功能观点分析 匀强电场中： W 12m 2m W 例 2】 在真空中水平放置平行板电容器 ， 两极板间有一个带电油滴 ， 电容器两板间距为 d， 当平行板电容器的电压为 油滴保持静止状态 ， 如图 8所示。 当给电容器突然充电使其电压增加 油滴开始向上运动；经时间 电容器突然放电使其电压减少 又经过时间 t， 油滴恰好回到原来位置。 假设油滴在运动过程中没有失去电荷 ， 充电和放电的过程均很短暂 ，这段时间内油滴的位移可忽略不计。 重力加速度为 g。 求： 图 8 (1)带电油滴所带电荷量与质量之比； (2)第一个 (3) 解析 (1) 油。