高考物理复习 第6章第三节电容器与电容　带电粒子在电场中的运动课件 沪科.ppt

第三节第三节电容器与电容带电粒子在电场中的运动电容器与电容带电粒子在电场中的运动2021/8/11 星期三1 课堂互动讲练课堂互动讲练经典题型探究经典题型探究知能优化演练知能优化演练第第三三节节电电容容器器与与电电容容带带电电粒粒子子在在电电场场中中的的运运动动基础知识梳理基础知识梳理2021/8/11 星期三2基础知识梳理基础知识梳理一、一、电电容器、容器、电电容容1电电容器容器(1)组组成成：由由两两个个彼彼此此_又又互互相相_的的导导体体组组成成(2)带电带电量：一个极板所量：一个极板所带电带电量的量的_(3)电电容器的充、放容器的充、放电电充充电电：使使电电容容器器带带电电的的过过程程，充充电电后后电电容容器器两两板板带带上上等等量量的的_，电电容容器器中中储储存存_放放电电：使使充充电电后后的的电电容容器器失失去去电电荷荷的的过过程程，放放电电过过程中程中_转转化化为为其他形式的能其他形式的能绝缘绝缘靠近靠近绝对值绝对值异种异种电电荷荷电场电场能能电场电场能能2021/8/11 星期三3电荷量电荷量Q容纳电荷容纳电荷1062021/8/11 星期三4思考感悟思考感悟1电电容器的容器的电电容大小取决于什么？容大小取决于什么？提示：提示：1.电电容器的容器的电电容大小是由本身的特性决容大小是由本身的特性决定的，与极板定的，与极板间电压间电压以及以及电电容器容器带电带电多少、多少、带带不不带电带电荷无关荷无关2021/8/11 星期三53平行板平行板电电容器容器(1)影影响响因因素素：平平行行板板电电容容器器的的电电容容与与_成成 正正 比比，与与 介介 质质 的的 _成成 正正 比比，与与_成反比成反比正正对对面面积积介介电电常数常数两板两板间间的距离的距离二、二、带电带电粒子在粒子在电场电场中的运中的运动动1带电带电粒子在粒子在电场电场中的加速中的加速(1)运运动动状状态态分分析析：带带电电粒粒子子沿沿与与电电场场线线平平行行的的方方向向进进入入匀匀强强电电场场，受受到到的的电电场场力力与与_在同一直在同一直线线上，做上，做_运运动动运运动动方向方向匀匀变变速直速直线线2021/8/11 星期三62021/8/11 星期三7(1)运运动动状状态态分分析析：带带电电粒粒子子以以速速度度v0垂垂直直于于电电场场线线方方向向飞飞入入匀匀强强电电场场时时，受受到到恒恒定定的的与与初初速速度度方方向向_的的电电场场力力作作用用而而做做_运运动动(2)处处理理方方法法：类类似似于于平平抛抛运运动动的的处处理理，应应用用运运动动的合成与分解的方法的合成与分解的方法沿沿初初速速度度方方向向做做_运运动动，运运动动时时间间：tl/v0.沿沿电场电场力方向做力方向做_运运动动垂直垂直匀匀变变速曲速曲线线匀速票匀速票线线匀加速直匀加速直线线2021/8/11 星期三82021/8/11 星期三9思考感悟思考感悟2021/8/11 星期三10三、示波管的原理三、示波管的原理1构构造造：_，_，_2工作原理工作原理(如如图图631所示所示)图图631电电子子枪枪偏偏转电转电极极荧荧光屏光屏2021/8/11 星期三11(1)如如果果在在偏偏转转电电极极XX和和YY之之间间都都没没有有加加电电压压，则则电电子子枪枪射射出出的的电电子子沿沿直直线线传传播播，打打在在荧荧光光屏屏_，在那里，在那里产产生一个亮斑生一个亮斑(2)YY上上加加的的是是待待显显示示的的_XX上上是是机机器器自自身身的的锯锯齿齿形形电电压压，叫叫做做_电电压压若若所所加加扫扫描描电电压压和和信信号号电电压压的的周周期期相相同同，就就可可以以在在荧荧光屏上得到待光屏上得到待测测信号的一个周期内信号的一个周期内变变化的化的图图像像中心中心信号信号电压电压扫扫描描2021/8/11 星期三12课堂互动讲练课堂互动讲练2021/8/11 星期三132021/8/11 星期三14(2)第二类动态变化第二类动态变化2021/8/11 星期三15【名名师师点点睛睛】在在分分析析平平行行板板电电容容器器的的电电容容及及其其他他参参量量的的动动态态变变化化时时，有有两两个个技技巧巧：(1)确确定定不不变变量，量，(2)选择选择合适的公式分析合适的公式分析2021/8/11 星期三16即即时应时应用用(即即时时突破，小突破，小试试牛刀牛刀)1两两块块大大小小、形形状状完完全全相相同同的的金金属属平平板板平平行行放放置置，构构成成一一平平行行板板电电容容器器，与与它它相相连连接接的的电电路路如如图图632所所示示，接接通通开开关关K，电电源源即即给电容器充电给电容器充电()图图6322021/8/11 星期三17A保持保持K接通，减小两极板间的距离，则两极接通，减小两极板间的距离，则两极板间电场的电场强度减小板间电场的电场强度减小B保持保持K接通，在两极板间插入一块介质，则接通，在两极板间插入一块介质，则极板上的电荷量增大极板上的电荷量增大C断开断开K，减小两极板间的距离，则两极板间，减小两极板间的距离，则两极板间的电势差减小的电势差减小D断开断开K，在两极板间插入一块介质，则两块，在两极板间插入一块介质，则两块极板间的电势差增大极板间的电势差增大2021/8/11 星期三182021/8/11 星期三19二、带电粒子在电场中运动问题的分析二、带电粒子在电场中运动问题的分析1研究对象研究对象(1)基本粒子：如电子、质子、基本粒子：如电子、质子、粒子、离子等除粒子、离子等除有说明或有明确的暗示以外，一般都不考虑重力有说明或有明确的暗示以外，一般都不考虑重力(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，一般都不能忽略重有说明或有明确的暗示以外，一般都不能忽略重力力2平衡平衡(静止或匀速直线运动静止或匀速直线运动)2021/8/11 星期三20条件：条件：F合合0或或qEmg(仅受电场力和重力时仅受电场力和重力时)3带电粒子的加速及处理方法带电粒子的加速及处理方法(1)运动状态分析：带电粒子沿与电场线平行的方运动状态分析：带电粒子沿与电场线平行的方向进入匀强电场，受到的电场力与运动方向在同向进入匀强电场，受到的电场力与运动方向在同一直线上，做匀变速直线运动一直线上，做匀变速直线运动2021/8/11 星期三212021/8/11 星期三222021/8/11 星期三23即时应用即时应用(即时突破，小试牛刀即时突破，小试牛刀)2.如图如图633所示，从所示，从F处释放一个无初速度的处释放一个无初速度的电子向电子向B板方向运动，指出下列对电子运动的描板方向运动，指出下列对电子运动的描述中哪项是正确的述中哪项是正确的(设电源电动势为设电源电动势为E)()图图6332021/8/11 星期三24A电电子到达子到达B板板时时的的动动能是能是2EeB电电子从子从B板到达板到达C板板动动能增大能增大C电电子到达子到达D板板时动时动能是能是3EeD电电子在子在A板和板和D板之板之间间做往复运做往复运动动解解析析：选选D.电电子子在在AB之之间间做做匀匀加加速速运运动动，且且eEEk，A错错误误；在在BC之之间间做做匀匀速速运运动动，B错错误误；在在CD之之间间做做匀匀减减速速运运动动，到到达达D板板时时，速速度度减减为为零，零，C错误错误，D正确正确2021/8/11 星期三25三、对带电粒子在匀强电场中偏转的讨论三、对带电粒子在匀强电场中偏转的讨论1粒子偏转角的问题粒子偏转角的问题2021/8/11 星期三26图图6342021/8/11 星期三272021/8/11 星期三282021/8/11 星期三29由由式式可可知知，粒粒子子的的偏偏转转角角和和偏偏转转距距离离与与粒粒子子的的q、m无无关关，仅仅决决定定于于加加速速电电场场和和偏偏转转电电场场即即不不同同的的带带电电粒粒子子从从静静止止经经过过同同一一电电场场加加速速后后进进入入同同一一偏偏转转电电场场，它它们们在在电电场场中中的的偏偏转转角角度和偏度和偏转转距离距离总总是相同的是相同的【名名师师点点睛睛】(1)偏偏转转距距离离是是沿沿场场强强方方向向的的距距离而不是初末位置离而不是初末位置间间的距离的距离(2)偏偏转转角角是是两两速速度度方方向向的的夹夹角角，而而不不是是位位移移和和速度的速度的夹夹角角2021/8/11 星期三30即即时应时应用用(即即时时突破，小突破，小试试牛刀牛刀)3.如图如图635所示，所示，图图6352021/8/11 星期三312021/8/11 星期三322021/8/11 星期三33答案：答案：10 cm2021/8/11 星期三34经典题型探究经典题型探究题型一题型一带电粒子在电场中的偏转带电粒子在电场中的偏转 (满分样板满分样板10分分)两个半径均为两个半径均为R的圆形的圆形平板电极，平行正对放置，相距为平板电极，平行正对放置，相距为d，极板间的电，极板间的电势差为势差为U，板间电场可以认为是均匀的一个，板间电场可以认为是均匀的一个粒粒子从正极板边缘以某一初速度垂直于电场方向射子从正极板边缘以某一初速度垂直于电场方向射入两极板之间，到达负极板时恰好落在极板中心入两极板之间，到达负极板时恰好落在极板中心已知质子带电荷量为已知质子带电荷量为e，质子和中子的质量均视，质子和中子的质量均视为为m，忽略重力和空气阻力的影响，求：，忽略重力和空气阻力的影响，求：例例例例1 12021/8/11 星期三35(1)极板极板间间的的电场电场强强度度E；(2)粒子在极板粒子在极板间间运运动动的加速度的加速度a；(3)粒子的初速度粒子的初速度v0.【思思路路点点拨拨】两两平平行行板板间间的的电电场场为为匀匀强强电电场场，所所以以粒粒子子在在板板间间做做类类平平抛抛运运动动，分分析析的的方方法法与与平抛运平抛运动动相同，即运相同，即运动动的合成与分解的合成与分解2021/8/11 星期三362021/8/11 星期三372021/8/11 星期三38【反反思思领领悟悟】(1)两两平平行行板板间间的的电电场场可可以以看看成成匀匀强强电场电场(2)垂垂直直射射入入电电场场的的微微观观粒粒子子在在电电场场中中的的运运动动分分解解成成沿沿初初速速度度方方向向的的匀匀速速直直线线运运动动和和沿沿电电场场方方向的匀加速直向的匀加速直线线运运动动2021/8/11 星期三39题型二题型二带电粒子在交变电场中的偏转带电粒子在交变电场中的偏转例例例例2 2 电电子子以以水水平平初初速速度度v0沿沿平平行行金金属属板板中中央央射射入入，在在金金属属板板间间加加上上如如图图636所所示示的的交交变变电电压压已已知知电电子子质质量量为为m，电电荷荷量量为为e，电电压压周期为周期为T，电压为，电压为U0，求：，求：图图6362021/8/11 星期三40(1)若若电电子子从从t0时时刻刻进进入入板板间间，在在半半周周期期内内恰恰好好能从板的上能从板的上边缘飞边缘飞出，出，则电则电子子飞飞出速度出速度为为多大？多大？(2)若若电电子子在在t0时时刻刻进进入入板板间间，能能从从板板右右边边水水平平飞飞出，出，则则金属板金属板为为多多长长？【思思路路点点拨拨】电电子子进进入入电电场场加加速速，由由动动能能定定理理可可求求速速度度而而电电子子水水平平飞飞出出时时，竖竖直直分分速速度度一一定定为为零，零，经历经历的的时间应为时间应为周期的整数倍周期的整数倍2021/8/11 星期三412021/8/11 星期三42【规规律律总总结结】对对于于带带电电粒粒子子在在交交变变电电场场中中的的问问题题，由由于于不不同同时时间间内内场场强强不不同同，使使得得带带电电粒粒子子所所受受的的电电场场力力不不同同，造造成成带带电电粒粒子子的的运运动动情情况况发发生生变变化化，解解决决这这类类问问题题，要要分分段段进进行行分分析析，根根据据题题意找出意找出满满足足题题目要求的条件，从而分析求解目要求的条件，从而分析求解2021/8/11 星期三43互互动动探探究究例例2中中若若电电子子能能从从板板中中点点O水水平平飞飞出出，电电子子应应从从哪哪一一时时刻刻进进入入板板间间，两两板板间间距距至至少少为为多大？多大？2021/8/11 星期三442021/8/11 星期三45题型三题型三带电粒子在复合场中的运动带电粒子在复合场中的运动例例例例3 3 (2011年年江江苏苏模模拟拟)一一质质量量为为m、带带电电量量为为q的的小小球球以以水水平平初初速速度度v0进进入入竖竖直直向向上上的的匀匀强强电电场场中中，如如图图637甲甲所所示示今今测测得得小小球球进进入入电电场场后后在在竖竖直直方方向向下下降降的的高高度度y与与水水平平方方向向的的位位移移x之之间间的的关关系系如如图图乙乙所所示示根根据据图图乙给出的信息，乙给出的信息，(重力加速度为重力加速度为g)问：问：2021/8/11 星期三46图图6372021/8/11 星期三47(1)匀匀强强电场电场的的场场强强大小？大小？(2)小小球球从从进进入入匀匀强强电电场场到到下下降降h高高度度的的过过程程中中，电场电场力做了多少功？力做了多少功？(3)小球在小球在h高度高度处处的的动动能多大？能多大？【思思路路点点拨拨】小小球球受受到到电电场场力力方方向向与与场场强强方方向向相相同同，即即竖竖直直向向上上而而小小球球的的轨轨迹迹向向下下弯弯曲曲，则则小球的重力不能忽略小球的重力不能忽略2021/8/11 星期三482021/8/11 星期三49【答案答案】见解析见解析2021/8/11 星期三50【题题后后反反思思】对对于于应应用用图图像像解解决决问问题题，应应从从图图像像中中获获取取有有用用的的信信息息若若图图像像是是直直线线，分分析析图图像像的的斜斜率率及及截截距距表表示示的的物物理理意意义义；若若图图像像是是曲曲线线，利利用用图图像像中中的的一一些些特特殊殊点点进进行行分分析析从从图图像像中中获获取取的的知知识识结结合合物物理理规规律律列列方方程程进进行行求求解解2021/8/11 星期三51本部分内容讲解结束本部分内容讲解结束点此点此进进入入课课件目件目录录按按ESC键键退出全屏播放退出全屏播放谢谢谢谢使用使用2021/8/11 星期三522021/8/11 星期三53