高考物理一輪總復(fù)習 專題七 第3講 電容器與電容 帶電粒子在電場中的運動課件.pptVIP

第3講電容器與電容帶電粒子在電場中的運動 考點1 電容 平行板電容器的動態(tài)分析 1 電容器 1 組成 由兩個彼此絕緣且又相互靠近的導體組成 2 帶電量 一個極板所帶電量的絕對值 2 電容 1 定義 電容器所帶的電量與兩極板間電勢差的比值 2 公式 c 3 物理意義 電容是描述電容器容納電荷本領(lǐng)大小的物理量 電容c由電容器本身的構(gòu)造因素決定 與u q無關(guān) 4 單位 1法拉 f 微法 f 皮法 pf 3 平行板電容器的電容 106 1012 1 影響因素 平行板電容器的電容與兩極板的 成正比 與兩極板的 成反比 并且跟板間插入的電 介質(zhì)有關(guān) 正對面積 距離 2 公式 c s4 kd 4 平行板電容器的動態(tài)分析 電壓 電量 1 兩種情況 保持兩極板與電源相連 則電容器兩極板間 不變 充電后斷開電源 則電容器的 不變 3 方法 找不變量與變化量之間的公式來決定要比較的量的變化關(guān)系 如 q不變 d變小 比較e的變化 則q cu 跟蹤訓練 d a 電容器電容越大 電容器所帶電荷量就越多b 電容器的兩極板間電勢差越大 電容越大c 電容器的電容與其所帶電荷量成正比 與兩極板間的電勢差成反比d 電容器的電容不隨所帶電荷量及兩極板間的電勢差的變化而變化 2 雙選 圖7 3 1所示的是一個由電池 電阻r 電鍵s與平行板電容器組成的串聯(lián)電路 電鍵閉合 在增大電容器 兩極板間距離的過程中 a 電阻r中沒有電流b 電容器的電容變小c 電阻r中有從a流向b的電流 d 電阻r中有從b流向a的電流 圖7 3 1 解析 圖中電容器被充電 a極板帶正電 b極板帶負電 兩極板間距離d時 電容c變小 由于電容器始終與電池相連 當c減小時電容器兩極板所帶電荷量q減小 a極板所帶正電荷的一部分從a到b經(jīng)電阻r流向電源正極 即電阻r中有從a流向b的電流 答案 bc 3 2010年北京卷 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7 3 2 設(shè)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 實驗中 極板所帶電荷量 不變 若 圖7 3 2 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 考點2 帶電粒子在電場中的運動 示波管 1 帶電粒子在電場中的直線運動 1 運動狀態(tài)分析 帶電粒子沿與電場線平行的方向進入勻強電場 受到的電場力與運動方向在同一條直線上 做勻變速直線運動 2 用功能觀點分析 電場力對帶電粒子所做的功等于粒子 動能的變化 即qu 2 帶電粒子的偏轉(zhuǎn)分析 1 運動狀態(tài) 帶電粒子受到恒定的與初速度方向垂直的電 場力作用而做類平拋運動 勻速 勻加速 2 處理方法 類似于平拋運動的處理方法 如圖7 3 3 圖7 3 3 圖7 3 4 3 兩個推論如圖7 3 4所示 設(shè)帶電粒子質(zhì)量為m 電荷量為q 以速度v0垂直于電場線射入勻強電場 偏轉(zhuǎn)電壓為u1 若粒子 1 若不同的帶電粒子是從靜止經(jīng)同一加速電壓u0加速后 由此式可知 粒子的偏轉(zhuǎn)角 與粒子的q m無關(guān) 僅決定于加速電場和偏轉(zhuǎn)電場 即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 它們在偏轉(zhuǎn)電場中的偏轉(zhuǎn)角度總是相同的 4 示波管 1 構(gòu)造 電子槍 偏轉(zhuǎn)電極 熒光屏 如圖7 3 5 所示 圖7 3 5 2 工作原理 如果在偏轉(zhuǎn)電極xx 和yy 之間都沒有加電壓 則電子槍射出的電子沿直線運動 打在熒光屏中心 在那里產(chǎn)生一個亮斑 yy 上加的是待顯示的信號電壓 xx 上是機器自身的鋸齒形電壓 叫做掃描電壓 若所加掃描電壓和信號電壓的周期相同 就可以在熒光屏上得到待測信號在一個周期內(nèi)變化的圖象 跟蹤訓練 4 2011年江蘇模擬 如圖7 3 6所示 平行板電容器與恒定電源相連 負極板接地 在兩板間有一正電荷 電荷量很少且不變 固定在p點 以u表示電容兩極板間的電壓 e表示兩極板間的場強 ep表示正電荷在p點的電勢能 若保持負極板 不動 而將正極板向上移至某位置 則 圖7 3 6 a u不變 ep變小c e變小 ep變大 b u不變 ep不變d e變大 ep不變 解析 向上移動正極板 電源電壓不變 則電容器兩端電壓不變 u不變 d變大 則電容c變小 由q cu知q變小 故兩極板間場強變小 ep變小 a選項正確 答案 a 與加速電場 偏轉(zhuǎn)電場的關(guān)系 下列說法中正 5 雙選 如圖7 3 7所示 示波器的示波管可以視為加速電場與偏轉(zhuǎn)電場的組合 若已知加速電壓為u1 偏轉(zhuǎn)電壓為u2 偏轉(zhuǎn)極板長為l 板間距為d 且電子被加速前的初速度可忽略 則關(guān)于示波器的靈敏度 即偏轉(zhuǎn)電場中每單位偏轉(zhuǎn)電壓所 引起的偏轉(zhuǎn)量 hu2 確的是 圖7 3 7 a l越大 靈敏度越高b d越大 靈敏度越高c u1越大 靈敏度越小d u2越大 靈敏度越小 答案 ac 6 真空室中有如圖7 3 8所示的裝置 電極k發(fā)出的電子 初速度不計 經(jīng)過加速電場后 由小孔o沿水平放置的偏轉(zhuǎn)板m n間的中心軸線oo 射入 m n板長為l 兩板間加有恒定電壓 它們間的電場可看做勻強電場 偏轉(zhuǎn)板右端邊緣到熒光屏p的距離為s 當加速電壓為u1時 電子恰好打在n板中央的a點 當加速電壓為u2時 電子打在熒光屏的b點 已知a b點到中心軸線oo 的距離相等 求u1 u2 圖7 3 8 解 設(shè)電子電量為e 質(zhì)量為m 由題意 電子在偏轉(zhuǎn)電場中做類平拋運動 加速度為a且 保持不變 當加速電壓為u1時 設(shè)電子進入偏轉(zhuǎn)電場時的速度為v1 有 熱點1 電容器問題的動態(tài)分析 例1 2011年天津卷 板間距為d的平行板電容器所帶電荷量為q時 兩極板間的電勢差為u1 板間場強為e1 現(xiàn)將電 兩極板間電勢差為u2 板間場強為e2 下列說法正確的是 a u2 u1 e2 e1c u2 u1 e2 2e1 b u2 2u1 e2 4e1d u2 2u1 e2 2e1 答案 c 備考策略 對電容器的動態(tài)分析常與傳感器的有關(guān)知識相結(jié)合 在分析問題的時候同樣是先要判斷題目中描述的過程屬于電壓不變的情況還是電量不變的情況 再根據(jù)影響電容器的電容的因素進行判斷 觸類旁通 1 2010年重慶卷 某電容式話筒的原理示意圖如圖7 3 9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 圖7 3 9 a p q構(gòu)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 答案 d 解析 電容式話筒與電源串聯(lián) 電壓保持不變 在p q間 熱點2 帶電粒子在電場中的運動 例2 2011年安徽卷 如圖7 3 10甲所示 兩平行正對的金屬板a b間加有如圖乙所示的交變電壓 一重力可忽略不計的帶正電粒子被固定在兩板的正中間p處 若在t0時刻釋放該粒子 粒子會時而向a板運動 時而向b板運動 并最 終打在a板上 則t0可能屬于的時間段是 圖7 3 10 思路點撥 考查帶電粒子在電場中的直線運動 利用動力學知識結(jié)合交變電壓圖象認真進行帶電粒子運動情況分析是解決此題的關(guān)鍵 運動至速度為零 然后再反方向加速運動 減速運動至速度為零 如此反復(fù)運動 每次向右運動的距離大于向左運動的距離 速向a板運動 再減速運動至速度為零 然后再反方向加速運動 減速運動至速度為零 如此反復(fù)運動 每次向左運動的距 然后再反方向加速運動 減速運動至速度為零 如此反復(fù)運動 每次向左運動的距離小于向右運動的距離 最終打在b板上 減速運動至速度為零 然后再反方向加速運動 減速運動至速度為零 如此反復(fù)運動 每次向右運動的距離大于向左運動的距離 最終打在b板上 所以d錯誤 答案 b 觸類旁通 2 2010年珠海二模 如圖7 3 11所示 電子在電勢差為u1的加速電場中由靜止開始加速 然后水平射入電勢差為u2的兩塊平行金屬板間的電場 整個裝置處在真空中 在滿足電子能射出平行板區(qū)的條件下 下述四種情況中 一定能使電 c 子的偏轉(zhuǎn)位移y變大的是 a u1變大 u2變大b u1變大 u2變小c u1變小 u2變大d u1變小 u2變小 圖7 3 11 易錯點 復(fù)合場中等效法分析 例題 如圖7 3 12所示 ab為光滑水平面 bcd為半徑為r的光滑豎直半圓軌道 直徑bd恰好豎直 空間存在水平向右的勻強電場 場強為e 現(xiàn)有一帶電 為 q 質(zhì)量為m qeg 的小球從a點以初速 度v0沿水平面運動后滑上圓弧 ab間的距 離為l 2r 要使小球恰能到達d點 v0至少為多少 圖7 3 12 指點迷津 解決帶電粒子在復(fù)合場中的運動時 可以把電場力與重力的合力當成一個新的場力 再找