物理第七章 静电场（第3课时）电容器 带电粒子在电场中的运动.ppt

第第3 3课时电容器带电粒子在电场中的运动课时电容器带电粒子在电场中的运动回扣教材回扣教材考点扫描考点扫描真题在线真题在线回扣教材回扣教材梳理知识梳理知识 夯基础夯基础知识整合知识整合一、电容器电容一、电容器电容1.1.电容器电容器(1)(1)组成组成:由两个彼此由两个彼此 又相互又相互 的导体组成的导体组成.(2)(2)带电量带电量:一个极板所带电荷量的一个极板所带电荷量的 .(3)(3)电容器的充电、放电电容器的充电、放电.充电充电:使电容器带电的过程使电容器带电的过程,充电后电容器两极板带上等量的充电后电容器两极板带上等量的 ,电容器中储存电场能电容器中储存电场能.放电放电:使充电后的电容器失去电荷的过程使充电后的电容器失去电荷的过程,放电过程中放电过程中 转化为其他转化为其他形式的能形式的能.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2.2.电容电容(1)(1)公式公式定义式定义式:C=:C=.推论推论:C=.:C=.(2)(2)单位单位:法拉法拉(F),1 F=(F),1 F=FF=pFpF.(3)(3)物理意义物理意义:表示电容器表示电容器 本领大小的物理量本领大小的物理量.(4)(4)电容与电压、电荷量的关系电容与电压、电荷量的关系:电容电容C C的大小由电容器本身结构决定的大小由电容器本身结构决定,与与电压、电荷量电压、电荷量 .不随不随Q Q变化变化,也不随电压变化也不随电压变化.不能理解为不能理解为C C与与Q Q成正成正比比,与与U U成反比成反比.10106 6 10101212储存电荷储存电荷无关无关3.3.平行板电容器及其电容平行板电容器及其电容(1)(1)影响因素影响因素:平行板电容器的电容与平行板电容器的电容与 成正比成正比,与介质的与介质的 、成正比成正比,与与 成反比成反比.(2)(2)决定式决定式:C=:C=,k,k为静电力常量为静电力常量,rr为为 ,与电与电介质的性质有关介质的性质有关.二、带电粒子在电场中的运动二、带电粒子在电场中的运动1.1.带电粒子在电场中的加速带电粒子在电场中的加速(1)(1)在匀强电场中在匀强电场中:W=:W=qUqU=mv=mv2 2-m .-m .(2)(2)在非匀强电场中在非匀强电场中:W=:W=mv=mv2 2-m .-m .正对面积正对面积介电介电常数常数两板间的距离两板间的距离电介质的相对介电常数电介质的相对介电常数qEdqEdqUqU2.2.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(1)(1)运动情况运动情况:如果带电粒子以初速度如果带电粒子以初速度v v0 0垂直场强方向进入匀强电场中垂直场强方向进入匀强电场中,则则带电粒子在电场中做类平抛运动带电粒子在电场中做类平抛运动,如图所示如图所示.(2)(2)处理方法处理方法:将粒子的运动分解为沿初速度方向的将粒子的运动分解为沿初速度方向的 运动和沿电运动和沿电场力方向的场力方向的 运动运动.根据根据 的知识解决有关问题的知识解决有关问题.匀速直线匀速直线匀加速直线匀加速直线运动的合成与分解运动的合成与分解(4)(4)若粒子以相同速度进入电场若粒子以相同速度进入电场,则比荷大的射出电场时的偏转角更则比荷大的射出电场时的偏转角更 ;若粒子以相同动能进入电场若粒子以相同动能进入电场,则电荷量大的射出电场时的偏转角更则电荷量大的射出电场时的偏转角更 ;若若粒子以相同动量进入电场粒子以相同动量进入电场,则电荷量与质量乘积大的射出电场时的偏转角则电荷量与质量乘积大的射出电场时的偏转角更更 .大大大大大大三、示波管三、示波管1.1.示波管的构造示波管的构造 ,.(.(如图所示如图所示)电子枪电子枪偏转电极偏转电极荧光屏荧光屏2.2.示波管的工作原理示波管的工作原理(1)YY(1)YY上加的是待显示的上加的是待显示的 ,XX,XX上是机器自身产生的锯齿形电上是机器自身产生的锯齿形电压压,叫作叫作 .(2)(2)观察到的现象观察到的现象如果在偏转电极如果在偏转电极XXXX和和YYYY之间都没有加电压之间都没有加电压,则电压枪射出的电子沿则电压枪射出的电子沿直线运动直线运动,打在荧光屏打在荧光屏 ,在那里产生一个亮斑在那里产生一个亮斑.若所加扫描电压和若所加扫描电压和 的周期相等的周期相等,就可以在荧光屏上得到待测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像信号在一个周期内变化的稳定图像.信号电压信号电压扫描电压扫描电压中心中心信号电压信号电压问题思考问题思考1.1.平行板电容器的一个极板与静电计的金属杆相连平行板电容器的一个极板与静电计的金属杆相连,另一个极板与静电另一个极板与静电计金属外壳相连计金属外壳相连.给电容器充电后给电容器充电后,静电计指针偏转一个角度静电计指针偏转一个角度.选修修3-1P3-1P3030图1.8-41.8-4(1)(1)平行板平行板电容器与静容器与静电计之之间采用采用这种种连接方式接方式,当静当静电计指指针的的夹角增角增大大时,表示两个极板表示两个极板间的的电势差差U U如何如何变化化?夹角角变小小,又表示什么意又表示什么意义?(2)(2)给电容器充容器充电后后,电容器所容器所带的的电荷量荷量Q Q是否会是否会发生生变化化?(3)(3)图(甲甲)实验中保持中保持Q Q与与d d不不变,减小两板的正减小两板的正对面面积S,S,观察到察到电势差差U U增大增大,则电容容C C是增大是增大还是减小是减小?解析解析:(1)(1)平行板电容器与静电计之间的这种连接方式平行板电容器与静电计之间的这种连接方式,从指针偏转角的从指针偏转角的大小可推知两个极板间电势差大小可推知两个极板间电势差U U的大小的大小,当静电计指针的夹角增大时当静电计指针的夹角增大时,表表示电势差示电势差U U变大变大,夹角变小则表示电势差夹角变小则表示电势差U U变小变小.(2)(2)给电容器充电后给电容器充电后,电荷量电荷量Q Q不再发生变化不再发生变化.(3)(3)由于电势差由于电势差U U增大增大,由由C=C=可知可知C C减小减小.答案答案:(1)(1)变大电势差变大电势差U U变小变小(2)(2)不发生变化不发生变化(3)(3)减小减小 (4)(4)图(乙乙)实验中保持中保持Q Q和和S S不不变,增大两板的距离增大两板的距离d,d,观察到察到电势差差U U增大增大,则电容容C C是增大是增大还是减小是减小?(5)(5)图(丙丙)实验中保持中保持Q,S,dQ,S,d不不变,插入插入电介介质,观察到察到电势差差U U减小减小,则电容容C C是增大是增大还是减小是减小?(6)(6)平行板平行板电容器容器电容容C C的决定式是怎的决定式是怎样的的?解析解析:(4)(4)由于电势差由于电势差U U增大增大,由由C=C=可知可知C C减小减小.(5)(5)由于电势差由于电势差U U减小减小,由由C=C=可知可知C C增大增大.(6)(6)当平行板电容器两极板间充满同一种电介质时当平行板电容器两极板间充满同一种电介质时,有有C=.C=.答案答案:(4)(4)减小减小(5)(5)增大增大(6)C=(6)C=2.2.示波管的原理如图所示示波管的原理如图所示.它由电子枪、偏转电极和荧光屏组成它由电子枪、偏转电极和荧光屏组成.电子的电子的电荷量为电荷量为e,e,质量为质量为m.m.选修修3-1P3-1P3535图1.9-41.9-4(1)(1)设电子子刚刚离开金属离开金属丝的速度的速度为0,0,“+”“”“-”接接线柱的加速柱的加速电压为U,U,求求电子子枪射出射出电子的速度子的速度v.v.(2)(2)如果在偏如果在偏转电极极XX,YYXX,YY之之间都没有加都没有加电压,电子束从子束从电子子枪射出后射出后沿直沿直线传播播,打在打在荧光屏中心光屏中心,在那里在那里产生一个亮斑生一个亮斑.这种情况下种情况下电子沿直子沿直线传播播,做的是什么性做的是什么性质的运的运动?解析解析:(1)(1)电荷量为电荷量为e e的电子受到的静电力做正功的电子受到的静电力做正功,电子动能增加电子动能增加,由动能由动能定理有定理有 mvmv2 2=eUeU,得出得出v=.v=.(2)(2)电子束沿直线传播是匀速直线运动电子束沿直线传播是匀速直线运动.答案答案:(1)(1)(2)(2)匀速直线运动匀速直线运动 (3)(3)如果偏转电极只有如果偏转电极只有YYYY加上恒定的电压加上恒定的电压,则电子将在什么方向偏转则电子将在什么方向偏转?电子在这个偏转方向电子在这个偏转方向,受力是什么特点受力是什么特点?加速度是什么特点加速度是什么特点?分运动是什分运动是什么特点么特点?(4)(4)如果在偏转电极如果在偏转电极XXXX加上电压加上电压,电子还可以在什么方向上发生偏转电子还可以在什么方向上发生偏转?解析解析:(3)(3)只有只有YYYY加上恒定的电压加上恒定的电压,电子将在电子将在YYYY方向上偏转方向上偏转.电子在电子在YYYY方向上受到的静电力是恒定的方向上受到的静电力是恒定的,加速度是恒定的加速度是恒定的,分运动是匀加速直分运动是匀加速直线运动线运动.(4)(4)在在XXXX加上电压加上电压,电子在电子在XXXX方向上将受到静电力作用方向上将受到静电力作用,会在会在XXXX方方向上发生偏转向上发生偏转.答案答案:(3)YY(3)YY方向恒定的静电力恒定的加速度匀加速直线运动方向恒定的静电力恒定的加速度匀加速直线运动(4)XX(4)XX方向方向考点扫描考点扫描重点透析重点透析 通热点通热点考点一平行板电容器的动态分析考点一平行板电容器的动态分析要点透析要点透析1.1.平行板电容器的动态分析思路平行板电容器的动态分析思路2.2.两类动态变化问题的比较两类动态变化问题的比较分分类充充电后与后与电池两极相池两极相连充充电后与后与电池两极断开池两极断开不不变量量U UQ Qd d变大大C C变小、小、Q Q变小、小、E E变小小C C变小、小、U U变大、大、E E不不变S S变大大C C变大、大、Q Q变大、大、E E不不变C C变大、大、U U变小、小、E E变小小r r变大大C C变大、大、Q Q变大、大、E E不不变C C变大、大、U U变小、小、E E变小小典例突破典例突破核心点拨核心点拨 (1)(1)指针偏角指针偏角的大小反映了两极板间电压的大小的大小反映了两极板间电压的大小.(2)(2)电势能电势能E Ep p的数值与零电势点的选取有关的数值与零电势点的选取有关.【例例1 1】(2016(2016天津卷天津卷,4),4)如图所示如图所示,平行板电容器带有等量异种电荷平行板电容器带有等量异种电荷,与静电计相连与静电计相连,静电计金属外壳和电容器下极板都接地静电计金属外壳和电容器下极板都接地,在两极板间有一在两极板间有一固定在固定在P P点的点电荷点的点电荷,以以E E表示两板间的电场强度表示两板间的电场强度,E Ep p表示点电荷在表示点电荷在P P点的电点的电势能势能,表示静电计指针的偏角表示静电计指针的偏角.若保持下极板不动若保持下极板不动,将上极板向下移动一将上极板向下移动一小段距离至图中虚线位置小段距离至图中虚线位置,则则()A.A.增大增大,E,E增大增大B.B.增大增大,E Ep p不变不变C.C.减小减小,E Ep p增大增大D.D.减小减小,E,E不变不变答案答案:D D 题后反思题后反思 解决电容器问题的两个常用技巧解决电容器问题的两个常用技巧1 1.电容器与电源相连时的动态分析电容器与电源相连时的动态分析 (2016(2016全国全国卷卷,14),14)一平行板电一平行板电容器两极板之间充满云母介质容器两极板之间充满云母介质,接在恒压直流电源上接在恒压直流电源上.若将云母介质移出若将云母介质移出,则电容器则电容器()A.A.极板上的电荷量变大极板上的电荷量变大,极板间电场强度变大极板间电场强度变大B.B.极板上的电荷量变小极板上的电荷量变小,极板间电场强度变大极板间电场强度变大C.C.极板上的电荷量变大极板上的电荷量变大,极板间电场强度不变极板间电场强度不变D.D.极板上的电荷量变小极板上的电荷量变小,极板间电场强度不变极板间电场强度不变即时巩固即时巩固D D2.2.导学号导学号 0062248600622486 电容器充电后与电源断开时的动态分析电容器充电后与电源断开时的动态分析 一个平行一个平行板电容器充电后与电源断开板电容器充电后与电源断开,负极板接地负极板接地,在两板中间有一个正电荷在两板中间有一个正电荷(电电荷量很小荷量很小)处在处在A A点点,如图所示如图所示,若以若以E E表示板间电场强度表示板间电场强度,W,W表示将正电荷表示将正电荷从从A A移到移到B B点静电力做的功点静电力做的功.保持正极板不动保持正极板不动,将负极板上移到图中虚线位将负极板上移到图中虚线位置置,比较两种情况下的比较两种情况下的E,WE,W和正电荷在和正电荷在A A点的电势能点的电势能E Ep p的大小的大小,其中正确的其中正确的是是()D DA.EA.E不不变,E Ep p不不变 B.EB.Ep p不不变,W,W不不变C.EC.E不不变,E Ep p变大大 D.ED.Ep p变小小,W,W不不变考点二带电粒子考点二带电粒子(带电体带电体)在电场中的直线运动在电场中的直线运动 要点透析要点透析1.1.带电体重力是否计入的判断带电体重力是否计入的判断(1)(1)微观粒子微观粒子(如电子、质子、离子等如电子、质子、离子等)和无特别说明的带电粒子和无特别说明的带电粒子,一般都一般都不计重力不计重力(并不是忽略质量并不是忽略质量).).(2)(2)带电微粒带电微粒(如油滴、液滴、尘埃、小球等如油滴、液滴、尘埃、小球等)除有特别说明或暗示外除有特别说明或暗示外,一一般要考虑重力般要考虑重力.(3)(3)原则上原则上,所有未明确交代的带电体所有未明确交代的带电体,都应根据题设运动状态和过程都应根据题设运动状态和过程,反反推是否计重力推是否计重力(即隐含条件即隐含条件).).2.2.带电体在匀强电场中的直线运动问题的分析方法带电体在匀强电场中的直线运动问题的分析方法典例突破典例突破核心点拨核心点拨 将小球的运动分解为水平方向上初速度为零的匀加速直线将小球的运动分解为水平方向上初速度为零的匀加速直线运动和竖直方向上的自由落体运动能使问题大为简化运动和竖直方向上的自由落体运动能使问题大为简化.【例例2 2】(2016(2016甘肃兰州模拟甘肃兰州模拟)()(多选多选)如图所示如图所示,竖直放置的两个平行金竖直放置的两个平行金属板间存在水平的匀强电场属板间存在水平的匀强电场,与两板上边缘等高处有两个质量相同的带电与两板上边缘等高处有两个质量相同的带电小球小球(可视为质点可视为质点).).现将现将P P小球从紧靠左极板小球从紧靠左极板(但不接触左极板但不接触左极板)处由静止处由静止释放、释放、Q Q小球从两板正中央由静止释放小球从两板正中央由静止释放,最终最终,两小球都能运动到右极板上两小球都能运动到右极板上的同一个位置的同一个位置O,O,则从开始释放到运动到右极板的过程中则从开始释放到运动到右极板的过程中P P小球和小球和Q Q小球的小球的()A.A.运动时间相等运动时间相等B.B.电势能减少量之比为电势能减少量之比为2121C.C.电荷量之比为电荷量之比为2121D.D.动量增加量大小之比为动量增加量大小之比为2121答案答案:ACAC题后反思题后反思 灵活运用运动的合成与分解灵活运用运动的合成与分解运动的合成与分解一般用于处理曲线运动问题运动的合成与分解一般用于处理曲线运动问题,但当做直线运动的物体某但当做直线运动的物体某两个方向上的受力或运动情况已知时将其分解处理往往能使问题变得更两个方向上的受力或运动情况已知时将其分解处理往往能使问题变得更简单简单.1 1.带电粒子运动性质的判断带电粒子运动性质的判断 (2015(2015全国全国卷卷,14),14)如图如图,两平行的带两平行的带电金属板水平放置电金属板水平放置.若在两板中间若在两板中间a a点从静止释放一带电微粒点从静止释放一带电微粒,微粒恰好微粒恰好保持静止状态保持静止状态.现将两板绕过现将两板绕过a a点的轴点的轴(垂直于纸面垂直于纸面)逆时针旋转逆时针旋转4545,再再由由a a点从静止释放一同样的微粒点从静止释放一同样的微粒,该微粒将该微粒将()A.A.保持静止状态保持静止状态 B.B.向左上方做匀加速运动向左上方做匀加速运动C.C.向正下方做匀加速运动向正下方做匀加速运动D.D.向左下方做匀加速运动向左下方做匀加速运动即时巩固即时巩固D D解析解析:最初带电微粒处于静止状态最初带电微粒处于静止状态,受力如图受力如图(甲甲),),EqEq=mg;=mg;当两板绕过当两板绕过a a点点的轴逆时针转过的轴逆时针转过4545时时,带电微粒的受力如图带电微粒的受力如图(乙乙),),其合力指向左下方其合力指向左下方,故微粒从静止开始向左下方做匀加速运动故微粒从静止开始向左下方做匀加速运动,选项选项D D正确正确.2.2.导学号导学号 0062248700622487 带电粒子的加速带电粒子的加速 如图所示如图所示,电子由静止开始从电子由静止开始从A A板向板向B B板运动板运动,到达到达B B板的速度为板的速度为v,v,保持两极板间电压不变保持两极板间电压不变,则当减小两板间的则当减小两板间的距离时距离时()A.A.速度速度v v增大增大B.B.速度速度v v减小减小C.C.整个过程电场力对电子的冲量不变整个过程电场力对电子的冲量不变D.D.电子在两板间运动的时间不变电子在两板间运动的时间不变解析解析:由动能定理得由动能定理得eUeU=mv=mv2 2,当改变两极板间的距离时当改变两极板间的距离时,U,U不变不变,v,v就不就不变变,故选项故选项A,BA,B错误错误;由动量定理得合外力的冲量即电场力的冲量由动量定理得合外力的冲量即电场力的冲量I=I=eEteEt=mv-0,v=mv-0,v不变不变,E,E变大变大,故故I I不变不变,t,t变小变小,C,C正确正确,D,D错误错误.C C考点三带电粒子在电场中的偏转考点三带电粒子在电场中的偏转 要点透析要点透析1.1.两个结论两个结论3.3.带电粒子在匀强电场中偏转时间的讨论带电粒子在匀强电场中偏转时间的讨论质量为质量为m m、电荷量为、电荷量为q q的带电粒子的带电粒子,以初速度以初速度v v0 0垂直于电场方向从极板中垂直于电场方向从极板中间射入匀强电场间射入匀强电场,已知极板间距为已知极板间距为d,d,极板长度为极板长度为L,L,极板间电压为极板间电压为U,U,带带电粒子在匀强电场中的运动时间为电粒子在匀强电场中的运动时间为t,t,则则(1)(1)带电粒子能穿出电场时带电粒子能穿出电场时,在电场中运动的时间由沿初速度方向上的在电场中运动的时间由沿初速度方向上的运动来确定比较方便运动来确定比较方便,其值为其值为t=.t=.(2)(2)带电粒子打到极板上时带电粒子打到极板上时,在电场中运动的时间由沿电场方向上的运在电场中运动的时间由沿电场方向上的运动来确定比较方便动来确定比较方便,其值为其值为t=.t=.典例突破典例突破核心点拨核心点拨 (1)(1)粒子在加速电场中做匀加速直线运动粒子在加速电场中做匀加速直线运动,可由动能定理求可由动能定理求加速的末速度加速的末速度,由运动学规律求运动时间由运动学规律求运动时间.(2)(2)粒子在偏转电场中做类平抛运动粒子在偏转电场中做类平抛运动,可由运动的分解求偏转时间和偏转可由运动的分解求偏转时间和偏转位移位移.(3)(3)粒子离开电场后做匀速直线运动粒子离开电场后做匀速直线运动,可由运动的分解求运动时间和打在可由运动的分解求运动时间和打在光屏上的位置光屏上的位置.【例例3 3】(2015(2015天津卷天津卷,7)(,7)(多选多选)如图所示如图所示,氕核、氘核、氚核三种粒子氕核、氘核、氚核三种粒子从同一位置无初速地飘入电场线水平向右的加速电场从同一位置无初速地飘入电场线水平向右的加速电场E E1 1,之后进入电场线之后进入电场线竖直向下的匀强电场竖直向下的匀强电场E E2 2发生偏转发生偏转,最后打在屏上最后打在屏上.整个装置处于真空中整个装置处于真空中,不不计粒子重力及其相互作用计粒子重力及其相互作用,那么那么()A.A.偏转电场偏转电场E E2 2对三种粒子做功一样多对三种粒子做功一样多B.B.三种粒子打到屏上时的速度一样大三种粒子打到屏上时的速度一样大C.C.三种粒子运动到屏上所用时间相同三种粒子运动到屏上所用时间相同D.D.三种粒子一定打到屏上的同一位置三种粒子一定打到屏上的同一位置答案答案:ADAD题后反思题后反思 计算粒子打到屏上的位置离屏中心距离计算粒子打到屏上的位置离屏中心距离Y Y的四种方法的四种方法(1)Y=(1)Y=y+dtany+dtan (d(d为屏到偏转电场的水平距离为屏到偏转电场的水平距离).).(2)Y=(+(2)Y=(+d)tand)tan (L(L为电场宽度为电场宽度).).(3)Y=(3)Y=y+vy+vy y .(4)(4)根据三角形相似根据三角形相似 =.=.即时巩固即时巩固1 1.多个粒子在同一电场中偏转的比较多个粒子在同一电场中偏转的比较 (2016(2016辽宁校级模拟辽宁校级模拟)()(多选多选)a,b,ca,b,c三个同种粒子以不同的初速度由同一点垂直电场方向进入偏转电场三个同种粒子以不同的初速度由同一点垂直电场方向进入偏转电场,其轨迹如图所示其轨迹如图所示,其中其中b b恰好飞出电场恰好飞出电场,由此可以确定由此可以确定()ACACA.A.在在b b飞离电场的同时飞离电场的同时,a,a刚好打在负极板上刚好打在负极板上B.bB.b和和c c同时飞离电场同时飞离电场C.C.进入电场时进入电场时,c,c的速度最大的速度最大,a,a的速度最小的速度最小D.D.动能的增量相比动能的增量相比,c,c的最大的最大,a,a和和b b的一样大的一样大2.2.导学号导学号 0062248800622488 带电粒子在电场中偏转的临界问题带电粒子在电场中偏转的临界问题(2016(2016河南洛阳河南洛阳一模一模)如图所示如图所示,质量为质量为m=5m=51010-8-8 kg kg的带电粒子以的带电粒子以v v0 0=2=2 m/sm/s的速度从水平放的速度从水平放置的平行金属板置的平行金属板A,BA,B中央飞入电场中央飞入电场,已知板长已知板长L=10 cm,L=10 cm,板间距离板间距离d=2 cm,d=2 cm,当当A,BA,B间电势差间电势差U UABAB=10=103 3 V V时时,带电粒子恰好沿直线穿过电场带电粒子恰好沿直线穿过电场.求求:(g:(g取取10 m/s10 m/s2 2)(1)(1)带电粒子的电性和所带电荷量带电粒子的电性和所带电荷量;答案答案:(1)(1)负电负电1010-11-11 C C(2)A,B(2)A,B间所加电压在什么范围内带电粒子能从板间飞出间所加电压在什么范围内带电粒子能从板间飞出?答案答案:(2)200 VU(2)200 VUABAB1 800 V1 800 V考点四带电粒子在交变电场中的运动考点四带电粒子在交变电场中的运动 要点透析要点透析1.1.常见的交变电场常见的交变电场常见的交变电场的电压波形有方形波、锯齿波、正弦波等常见的交变电场的电压波形有方形波、锯齿波、正弦波等.2.2.常见的题目类型常见的题目类型(1)(1)粒子做单向直线运动粒子做单向直线运动(一般用牛顿运动定律求解一般用牛顿运动定律求解).).(2)(2)粒子做往返运动粒子做往返运动(一般分段研究一般分段研究).).(3)(3)粒子做偏转运动粒子做偏转运动(一般根据交变电场特点分段研究一般根据交变电场特点分段研究).).3.3.分析两个关系分析两个关系(1)(1)力和运动的关系力和运动的关系.(2)(2)功能关系功能关系.4.4.注意全面分析注意全面分析分析受力特点和运动规律分析受力特点和运动规律,抓住粒子运动的周期性或对称性的特征抓住粒子运动的周期性或对称性的特征,确定确定与物理过程相关的临界条件与物理过程相关的临界条件.典例突破典例突破【例例4 4】如图如图(a)(a)所示所示,平行板电容器间距为平行板电容器间距为d,d,两板所加电压如图两板所加电压如图(b)(b)所示所示,t=0,t=0时刻时刻,质量为质量为m m、带电荷量为、带电荷量为q q的粒子以平行于极板的速度的粒子以平行于极板的速度v v0 0射入电容射入电容器器,2.5T,2.5T时恰好落在下极板上时恰好落在下极板上,带电粒子的重力不计带电粒子的重力不计,在这一过程中在这一过程中,求求:(1)(1)该粒子的水平位移该粒子的水平位移;(2)(2)粒子落到下极板时的速度粒子落到下极板时的速度.【审题指导审题指导】题干关干关键隐含信息含信息粒子在粒子在t=0t=0时刻射入刻射入电容器容器粒子先做粒子先做类平抛运平抛运动2.5T2.5T时恰好落在下极板上恰好落在下极板上T T2T2T间无无电场力作用力作用,粒子做匀粒子做匀速直速直线运运动答案答案:(1)2.5v(1)2.5v0 0T (2)T (2)解析解析:(1)(1)带电粒子在水平方向不受外力作用带电粒子在水平方向不受外力作用,做匀速直线运动做匀速直线运动,因此因此水平位移为水平位移为s=vs=v0 0t=vt=v0 02.5T=2.5v2.5T=2.5v0 0T.T.方法技巧方法技巧 带电粒子在变化的电场中运动问题的解题策略带电粒子在变化的电场中运动问题的解题策略(1)(1)注重全面分析带电粒子受力特点和运动情况注重全面分析带电粒子受力特点和运动情况,抓住粒子的运动具有周抓住粒子的运动具有周期性和在空间上具有对称性的特征期性和在空间上具有对称性的特征,求解粒子运动过程中的速度、位移、求解粒子运动过程中的速度、位移、做功或确定与物理过程相关的边界条件做功或确定与物理过程相关的边界条件.(2)(2)某一过程中的匀变速运动某一过程中的匀变速运动(曲线时将运动分解曲线时将运动分解)可利用牛顿运动定律可利用牛顿运动定律,结合匀变速直线运动的规律分析求解结合匀变速直线运动的规律分析求解.1.1.导学号导学号 0062248900622489 已知运动确定交变电压图像已知运动确定交变电压图像 如图所示如图所示,A,B,A,B两金属板两金属板平行放置平行放置,在在t=0t=0时将电子从时将电子从A A板附近由静止释放板附近由静止释放(电子的重力忽略不计电子的重力忽略不计).).分分别在别在A,BA,B两板间加上下列哪种电压时两板间加上下列哪种电压时,有可能使电子到不了有可能使电子到不了B B板板()即时巩固即时巩固B B解析解析:加加A A图电压图电压,电子从电子从A A板开始向板开始向B B板做匀加速直线运动板做匀加速直线运动;加加B B图电压图电压,电电子开始向子开始向B B板做匀加速运动板做匀加速运动,再做加速度大小相同的匀减速运动再做加速度大小相同的匀减速运动,速度减速度减为零后做反向匀加速运动及匀减速运动为零后做反向匀加速运动及匀减速运动,由对称性可知由对称性可知,电子将做周期性电子将做周期性往复运动往复运动,所以电子有可能到不了所以电子有可能到不了B B板板;加加C C图电压图电压,电子先匀加速电子先匀加速,再匀减再匀减速到速度为零速到速度为零,完成一个周期完成一个周期,所以电子一直向所以电子一直向B B板运动板运动,即电子一定能到即电子一定能到达达B B板板;加加D D图电压图电压,电子的运动与电子的运动与C C图情形相同图情形相同,只是加速度变化只是加速度变化,所以电所以电子也一直向子也一直向B B板运动板运动,即电子一定能到达即电子一定能到达B B板板,综上所述可知选项综上所述可知选项B B正确正确.ACD ACD A.A.若电子是在若电子是在t=0t=0时刻进入的时刻进入的,它将一直向它将一直向B B板运动板运动B.B.若电子是在若电子是在t=0t=0时刻进入的时刻进入的,它将时而向它将时而向B B板运动板运动,时而向时而向A A板运动板运动,最后最后打在打在B B板上板上C.C.若电子是在若电子是在t=t=时刻进入的时刻进入的,它将时而向它将时而向B B板运动板运动,时而向时而向A A板运动板运动,最最后打在后打在B B板上板上D.D.若电子是在若电子是在t=t=时刻进入的时刻进入的,它将时而向它将时而向B B板运动板运动,时而向时而向A A板运动板运动真题在线真题在线体验高考体验高考 提素能提素能1 1.(2011.(2011天津卷天津卷,5),5)板板间距距为d d的平行板的平行板电容器所容器所带电荷量荷量为Q Q时,两极板两极板间电势差差为U U1 1,板板间场强强为E E1 1.现将将电容器所容器所带电荷量荷量变为2Q,2Q,板板间距距变为 ,其他条件不其他条件不变,这时两极板两极板间电势差差为U U2 2,板板间场强强为E E2 2,下列下列说法正确的法正确的是是()C CA.UA.U2 2=U=U1 1,E,E2 2=E=E1 1B.UB.U2 2=2U=2U1 1,E,E2 2=4E=4E1 1C.UC.U2 2=U=U1 1,E,E2 2=2E=2E1 1D.UD.U2 2=2U=2U1 1,E,E2 2=2E=2E1 12 2.(2016.(2016海南卷海南卷,6),6)如如图,平行板平行板电容器两极板容器两极板间的的间距距为d,d,极板与水平面极板与水平面成成4545角角,上极板上极板带正正电.一一电荷量荷量为q(qq(q0)0)的粒子在的粒子在电容器中靠近下极板容器中靠近下极板处以初以初动能能E Ek0k0竖直向上射出直向上射出.不不计重力重力,极板尺寸足极板尺寸足够大大,若粒子能打到上极若粒子能打到上极板板,则两极板两极板间电场强强度的最大度的最大值为()B B3 3.(2015.(2015海南卷海南卷,5),5)如如图,一充一充电后的平行板后的平行板电容器的两极板相距容器的两极板相距l l在正极在正极板附近有一板附近有一质量量为M M、电荷量荷量为q(qq(q0)0)的粒子的粒子;在在负极板附近有另一极板附近有另一质量量为m m、电荷量荷量为-q-q的粒子的粒子.在在电场力的作用下力的作用下,两粒子同两粒子同时从静止开始运从静止开始运动.已知已知两粒子同两粒子同时经过一平行于正极板且与其相距一平行于正极板且与其相距 l l的平面的平面.若两粒子若两粒子间相互作相互作用力可忽略用力可忽略,不不计重力重力,则MmMm为()A AA.32 A.32 B.21B.21C.52 C.52 D.31D.314 4.(2014.(2014山东卷山东卷,18),18)如如图,场强强大小大小为E E、方向、方向竖直向下的匀直向下的匀强强电场中有一中有一矩形区域矩形区域abcdabcd,水平水平边abab长为s,s,竖直直边adad长为h.h.质量均量均为m m、带电量分量分别为+q+q和和-q-q的两粒子的两粒子,由由a a、c c两点先后沿两点先后沿abab和和cdcd方向以速率方向以速率v v0 0进入矩形区入矩形区(两粒子两粒子不同不同时出出现在在电场中中).).不不计重力重力.若两粒子若两粒子轨迹恰好相切迹恰好相切,则v v0 0等于等于()B B