电容,带电粒子在电场中的运动.ppt

关于电容,带电粒子在电场中的运动现在学习的是第1页，共19页基础导学基础导学一、电容器、电容一、电容器、电容1电容器电容器 (1)组成：由两个彼此组成：由两个彼此 又相互又相互 的导体组成的导体组成 (2)带电量：一个极板所带电量的带电量：一个极板所带电量的 (3)电容器的充、放电电容器的充、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，电容 器中储存器中储存 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 转化为其他形转化为其他形 式的能式的能绝缘绝缘靠近靠近绝对值绝对值异种电荷异种电荷电场能电场能电场能电场能2电容电容 (1)定义：电容器所带的定义：电容器所带的 与电容器两极板间的电势差与电容器两极板间的电势差U的比值的比值 (2)定义式：定义式：(3)物理意义：表示电容器物理意义：表示电容器 本领大小的物理量本领大小的物理量 (4)单位：（）单位：（）1 F F1012pF电荷量电荷量QC容纳电荷容纳电荷10法拉法拉(F)现在学习的是第2页，共19页3平行板电容器平行板电容器 (1)影响因素：平行板电容器的电容与影响因素：平行板电容器的电容与 成正比，与介质的成正比，与介质的 成成 正比，与正比，与 成反比成反比 (2)决定式：决定式：C ，k为静电力常量为静电力常量 特别提醒：特别提醒：电容器的电容大小是由电容器本身的特性决定的，与极板间电压电容器的电容大小是由电容器本身的特性决定的，与极板间电压 以及电容器带电量多少，带不带电荷无关以及电容器带电量多少，带不带电荷无关正对面积正对面积介电常数介电常数两板间的距离两板间的距离现在学习的是第3页，共19页D现在学习的是第4页，共19页课堂探究课堂探究突破考点突破考点现在学习的是第5页，共19页【例例1】(2010北京理综，北京理综，18)用控制变量法，可以研究影用控制变量法，可以研究影 响平行板电容器电容的因素响平行板电容器电容的因素(如图如图638)设两极板设两极板 正对面积为正对面积为S，极板间的距离为，极板间的距离为d，静电计指针偏角为，静电计指针偏角为 .实验中，极板所带电荷量不变，若实验中，极板所带电荷量不变，若 ()A保持保持S不变，增大不变，增大d，则，则变大变大 B保持保持S不变，增大不变，增大d，则，则变小变小 C保持保持d不变，减小不变，减小S，则，则变小变小 D保持保持d不变，减小不变，减小S，则，则不变不变图图638现在学习的是第6页，共19页图图2 现在学习的是第7页，共19页5(2010安徽理综安徽理综)如图如图636所示，所示，M、N是平行板电容是平行板电容 器的两个极板，器的两个极板，R0为定值电阻，为定值电阻，R1、R2为可调电阻，用为可调电阻，用 绝缘细线将质量为绝缘细线将质量为m、带正电的小球悬于电容器内部、带正电的小球悬于电容器内部 闭合电键闭合电键S，小球静止时受到悬线的拉力为，小球静止时受到悬线的拉力为F.调节调节R1、R2，关于关于F的大小判断正确的是的大小判断正确的是 ()A保持保持R1不变，缓慢增大不变，缓慢增大R2时，时，F将变大将变大 B保持保持R1不变，缓慢增大不变，缓慢增大R2时，时，F将变小将变小 C保持保持R2不变，缓慢增大不变，缓慢增大R1时，时，F将变大将变大 D保持保持R2不变，缓慢增大不变，缓慢增大R1时，时，F将变小将变小 图图636B现在学习的是第8页，共19页二、带电粒子在电场中的运动二、带电粒子在电场中的运动1带电粒子在电场中的加速带电粒子在电场中的加速 带电粒子沿与电场线平行的方向进入电场，带电粒子将做带电粒子沿与电场线平行的方向进入电场，带电粒子将做加加(减减)速速运动有两运动有两 种分析方法：种分析方法：(1)用动力学观点分析用动力学观点分析 .(2)用功能观点分析：粒子只受电场力作用，电场力做的功等于物体动能的变用功能观点分析：粒子只受电场力作用，电场力做的功等于物体动能的变 化化2带电粒子在匀强电场中的偏转：带电粒子在匀强电场中的偏转：带电粒子在电场中的运动是否考虑重力带电粒子在电场中的运动是否考虑重力 (1)基本粒子：如电子、质子、基本粒子：如电子、质子、粒子、离子等除有说明或明确的暗示以外，一粒子、离子等除有说明或明确的暗示以外，一 般都不考虑重力般都不考虑重力(但并不忽略质量但并不忽略质量)(2)带电颗粒：如液滴、油滴、尘埃、小球等，除有说明或有明确的暗示以外，带电颗粒：如液滴、油滴、尘埃、小球等，除有说明或有明确的暗示以外，一般都不能忽略重力一般都不能忽略重力现在学习的是第9页，共19页(1)研究条件：带电粒子垂直于电场方向进入匀强电场研究条件：带电粒子垂直于电场方向进入匀强电场(2)处理方法：类似于平抛运动，应用运动的处理方法：类似于平抛运动，应用运动的 的方法的方法沿初速度方向做沿初速度方向做 运动，运动时间运动，运动时间t沿电场力方向，做沿电场力方向，做 运动运动 合成与分解合成与分解匀速直线匀速直线匀加速直线匀加速直线222yFa_ma.t_11 qUb.yatt,22 md2mdytqU1yat_2vtan_v 0加速度：能飞出平行板电容器：运动时间打在平行极板上：离开电场时的偏移量：离开电场时的偏转角正切：现在学习的是第10页，共19页三、示波管三、示波管1构造：(1)_，(2)_2工作原理(如图3所示)(1)如果在偏转电极XX和YY之间都没有加电压，则电子枪射出的电子沿直线运动，打在荧光屏_，在那里产生一个亮斑 (2)YY上加的是待显示的_XX上是机器自身产生的锯齿形电压，叫做_若所加扫描电压和信号电压的周期相同，就可以在荧光屏上得到待测信号在一个周期内变化的稳定图象.电子枪电子枪 偏转电极偏转电极 中心中心 信号电压信号电压 扫描电压扫描电压 图3现在学习的是第11页，共19页1.1.电子打在荧光屏上将出现亮点，若电子打在屏上的位置快速移动，电子打在荧光屏上将出现亮点，若电子打在屏上的位置快速移动，由于视觉暂留效应，能在荧光屏上看到一条亮线由于视觉暂留效应，能在荧光屏上看到一条亮线.2.2.如图所示，如果只在偏转电极如图所示，如果只在偏转电极YYYY上加上如图甲所示上加上如图甲所示U UY Y=U=Um msintsint的电的电压，荧光屏上亮点的偏移也将按正弦规律变化，即压，荧光屏上亮点的偏移也将按正弦规律变化，即y=yy=ym msintsint，并在，并在荧光屏上观察到的亮线的形状为图丙荧光屏上观察到的亮线的形状为图丙A(A(设偏转电压频率较高设偏转电压频率较高).).现在学习的是第12页，共19页3.3.如果只在偏转电极如果只在偏转电极XXXX上加上如图乙所示的电压，在荧光屏上观察到的上加上如图乙所示的电压，在荧光屏上观察到的亮线的形状为图丙亮线的形状为图丙B(B(设偏转电压频率较高设偏转电压频率较高).).4.4.如果在偏转电极如果在偏转电极YYYY上加上图甲所示的电压，同时在偏转电极上加上图甲所示的电压，同时在偏转电极XXXX上上加上图乙所示的电压，在荧光屏上观察到的亮线的形状为图丙加上图乙所示的电压，在荧光屏上观察到的亮线的形状为图丙C(C(设偏转电压设偏转电压频率较高频率较高).).现在学习的是第13页，共19页如图所示，一个质量为如图所示，一个质量为m,带电荷量为带电荷量为+q的粒子在的粒子在O点以点以v0的初速度跟水平的初速度跟水平方向成方向成角向上射出，如果在某方向上加上一定大小的匀强电场后，可使粒子沿角向上射出，如果在某方向上加上一定大小的匀强电场后，可使粒子沿初速度所在直线方向做直线运动。初速度所在直线方向做直线运动。考点一带电体在电场中的直线运动考点一带电体在电场中的直线运动（1）若粒子做匀速直线运动则场强的大小和方向；）若粒子做匀速直线运动则场强的大小和方向；（2）求所加最小匀强电场的场强的大小；）求所加最小匀强电场的场强的大小；（3）若加上水平向左、大小一定的匀强电场，求当粒子速度为零）若加上水平向左、大小一定的匀强电场，求当粒子速度为零时距时距O点的距离。点的距离。现在学习的是第14页，共19页5.(20125.(2012常州模拟常州模拟)如图是说明示波如图是说明示波器工作原理的示意图，已知两平行板器工作原理的示意图，已知两平行板间的距离为间的距离为d d、板长为、板长为l，电子经电压，电子经电压为为U U1 1的电场加速后从两平行板间的中央处垂直进入偏转电场的电场加速后从两平行板间的中央处垂直进入偏转电场.设电子质量为设电子质量为m me e、电荷量为、电荷量为e.e.(1)(1)求经电场加速后电子速度求经电场加速后电子速度v v的大小的大小;(2)(2)要使电子离开偏转电场时的偏转角度最大，两平行板间的电压要使电子离开偏转电场时的偏转角度最大，两平行板间的电压U U2 2应是多应是多少？少？(3)(3)电子离开偏转电场偏转角度最大时，电子的动能多大？电子离开偏转电场偏转角度最大时，电子的动能多大？考点二带电粒子在电场中的偏转考点二带电粒子在电场中的偏转现在学习的是第15页，共19页【例2】如图7所示，一个带电粒子从粒子源飘入(初速度很小，可忽略不计)电压为U1的加速电场，经加速后从小孔S沿平行金属板A、B的中心线射入A、B板长为L，相距为d，电压为U2.则带电粒子能从A、B板间飞出应该满足的条件是 ()【思维突破思维突破】1 1本题是典型的带电粒子加速再偏转的题目，处理此类题目需要综合运用动能定理、本题是典型的带电粒子加速再偏转的题目，处理此类题目需要综合运用动能定理、运动的合成与分解、牛顿运动定律、运动学公式等运动的合成与分解、牛顿运动定律、运动学公式等2 2粒子恰能飞出极板和粒子恰不能飞出极板，对应着同一临界状态，分析时根据粒子恰能飞出极板和粒子恰不能飞出极板，对应着同一临界状态，分析时根据题意找出临界状态，由临界状态来确定极值，这是求解极值问题的常用方法题意找出临界状态，由临界状态来确定极值，这是求解极值问题的常用方法C图7现在学习的是第16页，共19页考点三带电粒子在交变电场中的运动考点三带电粒子在交变电场中的运动 (2011安徽安徽20)如图如图10(a)所示，两平行正对的金属板所示，两平行正对的金属板A、B间加有如间加有如图图(b)所示的交变电压，一重力可忽略不计的带正电粒子被固定在两所示的交变电压，一重力可忽略不计的带正电粒子被固定在两板的正中间板的正中间P处若在处若在t0时刻释放该粒子，粒子会时而向时刻释放该粒子，粒子会时而向A板运动，板运动，时而向时而向B板运动，并最终打在板运动，并最终打在A板上则板上则t0可能属于的时间段是可能属于的时间段是()A0t0TB.t0C.t0TDTt0412T43T43T89TB现在学习的是第17页，共19页如图甲所示，如图甲所示，M、N为水平放置的平行板电容器的两个极板，极板长为水平放置的平行板电容器的两个极板，极板长L=0.2 m，两板间距两板间距d=0.145m，在，在M、N间加上如图乙所示的电压，一个带电粒子的电量间加上如图乙所示的电压，一个带电粒子的电量q=+1.010-6C、质量、质量m=1.010-8kg，粒子重力不计，求：，粒子重力不计，求：（1）若在）若在t=0的时刻，将上述带电粒子从紧靠的时刻，将上述带电粒子从紧靠M板中心处无初速释放，求粒板中心处无初速释放，求粒子从子从M板运动到板运动到N板所经历的时间板所经历的时间t；（2）若在）若在t=0的时刻，上述带电粒子从靠近的时刻，上述带电粒子从靠近M板的左边缘处以初速度板的左边缘处以初速度v0水平射水平射入两极板间入两极板间,且粒子沿水平方向离开电场，求初速度且粒子沿水平方向离开电场，求初速度v0的大小。的大小。现在学习的是第18页，共19页感谢大家观看感谢大家观看现在学习的是第19页，共19页