最新物理一輪_第七章_第三單元_第5課時(shí)

1、第三單元第三單元 帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)第第5課時(shí)課時(shí) 電容與電容器電容與電容器 帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 選修3-1 第七章電場(chǎng)基礎(chǔ)回顧基礎(chǔ)回顧考點(diǎn)一 電容器電容1電容器：兩個(gè)彼此絕緣又相互_的導(dǎo)體就構(gòu)成一個(gè)電容器電容器的工作狀態(tài)充電和放電充電就是使電容器_的過(guò)程，放電就是使充電后的電容器_電荷的過(guò)程2電容：電容是描述電容器_本領(lǐng)的物理量，電容器_與極板間的_的比值叫電容(1)定義式：C_ .(2)單位：_，簡(jiǎn)稱(chēng)為_(kāi).1 F_ F_ pF.3平行板電容器(1)平行板電容器的帶電荷量是指_所帶的電荷量的絕對(duì)值(2)決定式：C_.即是說(shuō)，

2、平行板電容器的電容C跟電容器的_、_成正比，跟兩極板間的_成反比答案：1靠近帶電失去2容納電荷所帶的電荷量電勢(shì)差(1) (2)法拉法10610123(1)一塊極板(2) 正對(duì)面積介電常數(shù)距離要點(diǎn)深化要點(diǎn)深化1電容的理解(1)由 得：QCU，由此看出，電壓一定時(shí)，C越大，電容器容納電荷的電荷量Q越多，故不同的電容器容納電荷的本領(lǐng)是不同的(2)電容是電容器本身的屬性，不能由公式 來(lái)說(shuō)明同一電容器的電容是由電荷量和電壓決定的對(duì)于平行板電容器，其電容是由其兩極板的正對(duì)面積、兩極板間的距離及介電常數(shù)決定的(3)由 可以推導(dǎo)出 .2平行板電容器中諸多物理量變化的分析方法分析有關(guān)平行板電容器的Q、U、C、E

3、的變化時(shí)，主要有兩種情況：一是保持兩板與電源相連，則電容器兩極電壓U不變；二是通電后斷開(kāi)電源，則帶電荷量Q不變運(yùn)用電容的定義式和決定式解決電容器問(wèn)題的思路是：(1)確定不變量C與電源相連時(shí)，電壓不變；電容器先充電后與電源斷開(kāi)，所帶電荷量不變(2)用決定式C 分析平行板電容器電容C的變化(3)用定義式 分析電容器所帶電荷量Q或兩板間電壓U的變化(4)用 分析電容器板間場(chǎng)強(qiáng)E的變化基礎(chǔ)回顧基礎(chǔ)回顧考點(diǎn)二 帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)1帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)做勻加速直線運(yùn)動(dòng)帶電粒子僅在電場(chǎng)力的作用下，由靜止開(kāi)始在勻強(qiáng)電場(chǎng)中做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，由動(dòng)能定理_，可以求得帶電粒子經(jīng)過(guò)加速電場(chǎng)加速后所獲得的動(dòng)能或_2

4、帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)(簡(jiǎn)稱(chēng)電偏轉(zhuǎn))(1)運(yùn)動(dòng)分析：帶電粒子以初速度v0垂直于電場(chǎng)方向飛入兩帶電平行板產(chǎn)生的電場(chǎng)時(shí)，若只受電場(chǎng)力的作用，則沿初速度方向帶電粒子做_運(yùn)動(dòng)，沿電場(chǎng)力的方向粒子做_運(yùn)動(dòng)(2)帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間的討論如右圖所示質(zhì)量為m，帶電荷量為q的帶正電的粒子，以初速度v0垂直于電場(chǎng)方向，從兩個(gè)極板中間射入勻強(qiáng)電場(chǎng)，已知極板間的電壓為U，且上極板帶正電，極板的長(zhǎng)度為L(zhǎng)，兩極板間的距離為d，帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t.若帶電粒子能打出電場(chǎng)，帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間由_決定(推理過(guò)程有： 得)，其值為t_.若帶電粒子打不出電場(chǎng)，帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間由_決定，

5、其值為t _.3示波器構(gòu)造：電子槍、偏轉(zhuǎn)電極、熒光屏工作原理：如下圖所示，電子先由加速電壓U1_，再經(jīng)偏轉(zhuǎn)電壓U2和U3_.答案：1 速度2(1)勻速直線初速度為零的勻加速直線(2)初速度和板的長(zhǎng)度共同電場(chǎng)強(qiáng)度和板間的距離3加速偏轉(zhuǎn)要點(diǎn)深化要點(diǎn)深化1帶電體在電場(chǎng)力作用下的運(yùn)動(dòng)的處理方法研究帶電體在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的問(wèn)題時(shí)，會(huì)遇到兩類(lèi)帶電體是否考慮重力，應(yīng)根據(jù)具體情況來(lái)確定當(dāng)帶電體是電子、質(zhì)子、氘核、氚核、粒子、離子等微觀粒子時(shí)，由于所受電場(chǎng)力通常都遠(yuǎn)大于所受的重力，所以重力可以忽略不計(jì)(但不能忽略質(zhì)量)；當(dāng)帶電體是帶電的液滴、帶電塵埃、帶電小球等小物體時(shí)，通常它們所受的重力與電場(chǎng)力可以比擬，其質(zhì)量和

6、重力都要考慮(除有特殊說(shuō)明外)帶電體在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，綜合了電場(chǎng)和力學(xué)的知識(shí)分析方法和力學(xué)分析方法基本相同：先分析受力情況(電場(chǎng)力作為其中一個(gè)力)，再分析運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和運(yùn)動(dòng)過(guò)程，然后選取恰當(dāng)規(guī)律解題選取規(guī)律時(shí)，就首先考慮能量守恒的規(guī)律，即動(dòng)能定理或能量守恒定律，其次再考慮牛頓運(yùn)動(dòng)定律2帶電粒子在電場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)(電偏轉(zhuǎn))所謂電偏轉(zhuǎn)就是帶電粒子(不計(jì)重力的微觀粒子)垂直射入勻強(qiáng)電場(chǎng)后，做類(lèi)似于平拋運(yùn)動(dòng)的情況對(duì)此把它看成是互相垂直的勻速直線運(yùn)動(dòng)和初速為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)電偏轉(zhuǎn)有以下規(guī)律：(1)側(cè)向位移 (2)飛出速度的大小v (3)偏轉(zhuǎn)角(4)對(duì)于不同的帶電粒子，垂直進(jìn)入同一偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，有以下推論：因?yàn)?

7、所以 可見(jiàn)，無(wú)論粒子從何處離開(kāi)電場(chǎng)，都好像從沿粒子入射方向在電場(chǎng)中所畫(huà)的線段的中點(diǎn)射出的懂得了以上的規(guī)律，就能快捷地處理有關(guān)電偏轉(zhuǎn)問(wèn)題3帶電粒子在電場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)帶電粒子也可以在電場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)如果電場(chǎng)是非勻強(qiáng)電場(chǎng)，則必須有點(diǎn)電荷產(chǎn)生電場(chǎng)，帶電粒子必須是不計(jì)重力的異種電荷的粒子，它所受的電場(chǎng)力實(shí)質(zhì)上是庫(kù)侖力，庫(kù)侖力提供帶電粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力如果電場(chǎng)是勻強(qiáng)電場(chǎng)，由于電場(chǎng)力是恒定的保守力，不可以做向心力，必須利用其他力(如重力)進(jìn)行平衡，再靠另一個(gè)力(如繩子的拉力)作向心力4解決帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的基本思路(1)受力分析 研究對(duì)象有兩種：帶電粒子和帶電顆粒前者不考慮重力，后者要考

8、慮重力基本粒子：如電子、質(zhì)子、氘核、氚核、粒子、離子等一般都不考慮重力(但并不忽略質(zhì)量)帶電顆粒：如液滴、塵埃、小球等除有說(shuō)明或明確的暗示外，一般不能忽略重力(2)運(yùn)動(dòng)軌跡和過(guò)程分析帶電粒子運(yùn)動(dòng)形式?jīng)Q定于：粒子的受力情況和初速度情況(3)解題的依據(jù)力的觀點(diǎn)：牛頓運(yùn)動(dòng)定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式能量的觀點(diǎn)：動(dòng)能定理；能量的轉(zhuǎn)化與守恒定律題型一 平行板電容器的動(dòng)態(tài)分析一平行板電容器，兩極板間的距離d和兩板面積S都可調(diào)節(jié)，先將電容器兩極板與電池相連，接通一段時(shí)間后斷開(kāi)，用Q表示電容器的電荷量，E表示兩板間的場(chǎng)強(qiáng)，則下列說(shuō)法中正確的是()A當(dāng)d增大，S不變時(shí)，Q減小，E減小B當(dāng)S增大，d不變時(shí)，Q減小，E增大C當(dāng)

9、d減小，S增大時(shí)，Q增大，E增大D當(dāng)S減小，d不變時(shí)，Q不變，E增大當(dāng)S增大，d不變時(shí)，C增大，Q不變，E減小，B錯(cuò)當(dāng)d減小，S增大時(shí)，C增大，Q不變，E不變，C錯(cuò)當(dāng)S減小，d不變時(shí)，C減小，Q不變，E增大，故D正確 答案：D解析：由電容器與電池接通后斷開(kāi)，說(shuō)明Q不變，據(jù)C 可知，當(dāng)d增大，S不變，C減小， 知，U增大；由 ，故E不變，A錯(cuò)題型訓(xùn)練題型訓(xùn)練1.(2009年福建卷)如右圖所示，平行板電容器與電動(dòng)勢(shì)為E的直流電源(內(nèi)阻不計(jì))連接，下極板接地，一帶電油滴位于電容器中的P點(diǎn)且恰好處于平衡狀態(tài)現(xiàn)將平行板電容器的上極板豎直向上移動(dòng)一小段距離，則()A帶點(diǎn)油滴將沿豎直方向向上運(yùn)動(dòng)BP點(diǎn)的電勢(shì)

10、將降低C帶點(diǎn)油滴的電勢(shì)將減少D電容器的電容減小，極板帶電荷量增大1解析：電容器兩端電壓U不變，由公式 ，場(chǎng)強(qiáng)變小，電場(chǎng)力變小，帶點(diǎn)油滴將沿豎直方向向下運(yùn)動(dòng)，A錯(cuò)； P到下極板距離d不變，而強(qiáng)場(chǎng)E減小，由公式UEd知P與下極板的電勢(shì)差變小，又因?yàn)橄聵O板電勢(shì)不變，所以P點(diǎn)的電勢(shì)變小，B對(duì)；由于電場(chǎng)力向上，而電場(chǎng)方向向下，可以推斷油滴帶負(fù)電，又P點(diǎn)的電勢(shì)降低，所以油滴的電勢(shì)能增大，C錯(cuò)；圖中電容器兩端電壓U不變，電容C減小時(shí)由公式QCU，帶電荷量減小，D錯(cuò)答案：B題型二 理解概念，正確推理如圖(a)、(b)所示，一個(gè)不計(jì)重力的帶電粒子分別從靜止開(kāi)始由兩個(gè)板距不同但電壓相同的加速電場(chǎng)加速，則帶電粒子通

11、過(guò)板距較長(zhǎng)的電場(chǎng)(b)時(shí)()A獲得的速度較大B獲得的速度較小C所需的時(shí)間較長(zhǎng) D所需的時(shí)間較短解析：由 可得，原來(lái)靜止的帶電粒子的速度將變?yōu)?.由此可知，速度v的大小與帶電粒子 自身性質(zhì)及電場(chǎng)加速電壓U有關(guān)，與板距無(wú)關(guān)，AB都錯(cuò)；根據(jù) 可知，由于平均速度相同，則經(jīng)過(guò)板距較長(zhǎng)的電場(chǎng)所需的時(shí)間較長(zhǎng)，故C正確答案：C題型訓(xùn)練題型訓(xùn)練2如右圖所示，質(zhì)子和粒子在電壓為U1的加速電場(chǎng)中由靜止加速后垂直進(jìn)入板長(zhǎng)為L(zhǎng)、板距為d、電壓為U2的勻強(qiáng)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，則在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中()A質(zhì)子向下偏，粒子向上偏，兩者分離B質(zhì)子和粒子都向下偏，但質(zhì)子偏轉(zhuǎn)更大，兩者分離C質(zhì)子和粒子都向下偏，且兩者偏轉(zhuǎn)一樣，軌跡相同D質(zhì)子和粒子都

12、向上偏，且兩者偏轉(zhuǎn)一樣，軌跡相同2解析：如圖所示，設(shè)質(zhì)子的質(zhì)量為m，電荷量為q，它離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)的速度為圖中的v，它與水平分速vx之間的夾角 叫做 偏向角，可以表示出v的方向?qū)|(zhì)子的加速有 qU1 對(duì)質(zhì)子的偏轉(zhuǎn)，水平方向有vxv0， Lv0t；豎直方向有vyat偏向角的正切tan 解上述各式可得tan 是一個(gè)與質(zhì)子荷質(zhì)比q/m無(wú)關(guān)的量，可見(jiàn)，任何帶同種電荷的粒子離開(kāi)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)速度方向相同故C正確答案：C題型三 抓好臨界，重點(diǎn)突破一束電子流在經(jīng)U5000 V的加速電壓后，在距兩極板等間距處垂直進(jìn)入平行板間的勻強(qiáng)電場(chǎng)，如右圖所示，若兩板間距d1.0 cm，板長(zhǎng)L5.0 cm，那么，要使電子能在平行板間

13、飛出，兩個(gè)極板上最多能加多大電壓？解析：加速中，由動(dòng)能定理得eU進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，電子在平行于板面的方向上做勻速運(yùn)動(dòng)Lv0t，在垂直于板面的方向做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度能飛出的條件為 解以上各式得 U 4.0102 V即要使電子能飛出，所加電壓最大為400 V. 答案：所加電壓最大為400 V.點(diǎn)評(píng)：粒子恰能飛出極板和粒子恰不能飛出極板，對(duì)應(yīng)著同一臨界狀態(tài)“擦邊球”根據(jù)題意找出臨界狀態(tài)，由臨界狀態(tài)來(lái)確定極值，是求解極值問(wèn)題的常用方法 題型訓(xùn)練題型訓(xùn)練3如圖所示，同一平面上存在兩個(gè)電壓相同、邊長(zhǎng)都為L(zhǎng)的正方形區(qū)域的勻強(qiáng)電場(chǎng)，區(qū)域?yàn)榧铀匐妶?chǎng)，區(qū)域?yàn)槠D(zhuǎn)電場(chǎng)有一個(gè)電子可在AB板旁邊任一位置由靜止釋放，當(dāng)電子在AB板旁邊什么位置由靜止釋放時(shí)，電子恰能從區(qū)域右下角D處離開(kāi)？解析：設(shè)釋放點(diǎn)距離B為s.在電場(chǎng)中電子被加速到v，有：進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)后，在水平方向上，有Lvt在豎直方向上， 式聯(lián)立得：s 答案：電子在AB板旁邊距離B為的位置由靜止釋放時(shí)，電子恰能從區(qū)域右下角D處離開(kāi)警示因忽視偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)做功的變化而出錯(cuò) 一個(gè)動(dòng)能為Ek 的帶電粒子，垂直于電場(chǎng)線方向飛入平行板電容器，飛出電容器時(shí)動(dòng)能為2Ek，如果使這個(gè)帶電粒子的初速度變?yōu)樵瓉?lái)的兩倍，那么它飛出電