电容器与电容带电粒子在电场中的运动.ppt

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1、一、电容器及电容一、电容器及电容1电容器电容器(1)带电量：一个极板所带电量的带电量：一个极板所带电量的 (2)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，充电后电容器两极充电：使电容器带电的过程，充电后电容器两极板带上等量的板带上等量的 ，电容器中储存，电容器中储存 放电：使充电后的电容器失去电荷的过程，放电放电：使充电后的电容器失去电荷的过程，放电过程中过程中 转化为其他形式的能转化为其他形式的能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电电容容(1)意意义义：表示：表示电电容器容容器容纳电纳电荷本荷本领领的物理量的物理量(3)单单位：法拉位：法拉(F)，1 F

2、F1012 pF1063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，与成正比，与介质的介质的 成正比，与成正比，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正对面积正对面积介电常数介电常数两极板间的距离两极板间的距离特特别别提醒提醒电容器的电容大小由其本身的特性决定，电容器的电容大小由其本身的特性决定，与电容器带电量及两板间电压无关与电容器带电量及两板间电压无关二、带电粒子在电场中的运动二、带电粒子在电场中的运动1带电粒子在电场中的加速带电粒子在电场中的加速(1)运动状态的分析：带电粒子沿与电场线平行的方向进运动

3、状态的分析：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一条直线入匀强电场，受到的电场力与运动方向在同一条直线上，做上，做 加加(减减)速直线运动速直线运动qU子动能的增量子动能的增量带电粒带电粒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)运动状态分析：带电粒子以速度运动状态分析：带电粒子以速度v0垂直于电场线方向垂直于电场线方向飞入匀强电场时，受到恒定的与初速度方向飞入匀强电场时，受到恒定的与初速度方向 的的电场力作用而做电场力作用而做 运动运动垂直垂直匀变速曲线匀变速曲线(2)处处理方法：理方法：类类似于平抛运似于平抛运动动的的处处理，理，应应用运用

4、运动动的合成的合成与分解的方法与分解的方法沿初速度方向做沿初速度方向做 运运动动，运，运动时间动时间：tl/v0.沿沿电场电场力方向做力方向做 运运动动，匀速直匀速直线线匀加速直匀加速直线线三、示波管及其工作原理三、示波管及其工作原理1示波管装置：示波管由示波管装置：示波管由 、和和 组组成，管内抽成真空如图成，管内抽成真空如图631所示所示电子枪电子枪偏转电极偏转电极荧光屏荧光屏2(1)如果在偏如果在偏转电转电极极XX和和YY之之间间都没有加都没有加电压电压，则电则电子子枪枪射出的射出的电电子沿直子沿直线传线传播，打在播，打在荧荧光屏光屏 ，在那里，在那里产产生一个亮斑生一个亮斑(2)YY上

5、加的是待上加的是待显显示示的的 ，XX上是机器自身上是机器自身产产生的生的锯齿锯齿形形电压电压，叫做，叫做扫扫描描电压电压若所加若所加扫扫描描电压电压和信号和信号电电压压的周期相同，就可以在的周期相同，就可以在荧荧光屏上得到待光屏上得到待测测信号在一个周期信号在一个周期内内变变化的化的图图象象中心中心信号信号电压电压1.关于关于电电容器的容器的电电容容C、电压电压U和所和所带电带电荷量荷量Q之之间间的关的关系，以下系，以下说说法正确的是法正确的是 ()AC由由U确定确定BC由由Q确定确定CC一定一定时时，Q与与U成正比成正比 DC一定一定时时，Q与与U成反比成反比答案：答案：C答案：答案：A3

6、如如图图632所示，一个平行板所示，一个平行板电电容器，板容器，板间间距离距离为为d，当，当对对其加上其加上电压电压后，后，A、B两板的两板的电势电势分分别为别为和和，下述，下述结论结论错误错误的是的是 ()A电电容器两极板容器两极板间间可形成匀可形成匀强强电场电场，电场电场强强度大小度大小为为E/dB电电容器两极板容器两极板间间各点的各点的电势电势，有的相同，有的不同；，有的相同，有的不同；有正的，有有正的，有负负的，有的的，有的为为零零C若只减小两极板若只减小两极板间间的距离的距离d，该电该电容器的容器的电电容容C要增要增大，极板上大，极板上带带的的电电荷量荷量Q也会增加也会增加D若有一个

7、若有一个电电子水平射入穿越两极板之子水平射入穿越两极板之间间的的电场电场，则则电电子的子的电势电势能一定会减小能一定会减小答案：答案：A 4.如如图图633所示，在所示，在A板附近有一板附近有一电电子由静止开始向子由静止开始向B板运板运动动，则则关于关于电电子到达子到达B板板时时的速率，下列解的速率，下列解释释正确正确的是的是()A两板两板间间距越大，运距越大，运动时间动时间就越就越长长，则获则获得的速率越大得的速率越大B两板两板间间距越小，加速度就越大，距越小，加速度就越大，则获则获得的速率越大得的速率越大C与两板与两板间间的距离无关，的距离无关，仅仅与加速与加速电压电压U有关有关D以上解以

8、上解释释都不正确都不正确答案：答案：C5如如图图634所示，所示，质质子子(11H)和和粒子粒子(24He)以相同的初以相同的初动动能垂直射入偏能垂直射入偏转电场转电场(粒子不粒子不计计重力重力)，则这则这两个粒子射出两个粒子射出电场时电场时的的侧侧位移位移y之比之比为为()A1 1B1 2C2 1 D1 4答案：答案：B6现代科学实验中常用的一种现代科学实验中常用的一种电子仪器叫示波器，它的核电子仪器叫示波器，它的核心部件是示波管，其工作原心部件是示波管，其工作原理如图理如图635所示，电荷所示，电荷量大小为量大小为e的电子在电势差的电子在电势差为为U1的加速电场中由静止开始运动，然后射入电

9、势差的加速电场中由静止开始运动，然后射入电势差为为U2的两块平行极板间的偏转电场中，入射方向跟极的两块平行极板间的偏转电场中，入射方向跟极板平行，偏转电场的极板间距离为板平行，偏转电场的极板间距离为d，板长为，板长为L，整个，整个装置处在真空中，电子重力可忽略，电子能射出平行装置处在真空中，电子重力可忽略，电子能射出平行板区偏转电场中，若单位偏转电压引起的偏移距离板区偏转电场中，若单位偏转电压引起的偏移距离叫示波管的灵敏度，请通过计算说明提高示波管的灵叫示波管的灵敏度，请通过计算说明提高示波管的灵敏度的办法敏度的办法答案：答案：增大增大L，减小，减小U1，减小，减小d典例启迪典例启迪例例1如如

10、图图636所示，两所示，两块较块较大的金属板大的金属板A、B相距相距为为d，平行，平行放置并与一放置并与一电电源相源相连连，S闭闭合后，合后，两板两板间间恰好有一恰好有一质质量量为为m，带电带电荷量荷量为为q的油滴的油滴处处于静止状于静止状态态，以，以下下说说法正确的是法正确的是 ()A若将若将S断开，断开，则则油滴将做自由落体运油滴将做自由落体运动动，G表中表中无无电电流流B若将若将A向左平移一小段位移，向左平移一小段位移，则则油滴仍然静止，油滴仍然静止，G表中有表中有ba的的电电流流C若将若将A向上平移一小段位移，向上平移一小段位移，则则油滴向上加速运油滴向上加速运动动，G表中有表中有ba

11、的的电电流流D若将若将A向下平移一小段位移，向下平移一小段位移，则则油滴向上加速运油滴向上加速运动动，G表中有表中有ba的的电电流流思路点思路点拨拨解答本解答本题时应题时应注意以下三个方面：注意以下三个方面：(1)确定确定电电容器的不容器的不变变量量(2)由由F电电和和mg的大小关系确定加速度的方向的大小关系确定加速度的方向(3)电电流方向与流方向与电电容器上容器上电电量量变变化的关系化的关系答案答案B题组题组突破突破1已知灵敏已知灵敏电电流流计计指指针针偏偏转转方向与方向与电电流流方向的关系方向的关系为为：电电流从左流从左边边接接线线柱流柱流进电进电流流计计，指，指针针向左偏如果在向左偏如果

12、在导电导电液体的深度液体的深度h发发生生变变化化时观时观察到指察到指针针正正向左偏向左偏转转，如，如图图637所示，所示，则则()A导导体芯体芯A所所带电带电量在增加，液体的深度量在增加，液体的深度h在增大在增大B导导体芯体芯A所所带电带电量在减小，液体的深度量在减小，液体的深度h在增大在增大C导导体芯体芯A所所带电带电量在增加，液体的深度量在增加，液体的深度h在减小在减小D导导体芯体芯A所所带电带电量在减小，液体的深度量在减小，液体的深度h在减小在减小解析：解析：电电流流计计指指针针向左偏向左偏转转，说说明流明流过电过电流流计计G的的电电流流由左由左右，右，则导则导体芯体芯A所所带电带电量在

13、减小，由量在减小，由QCU可知，可知，芯芯A与液体形成的与液体形成的电电容器的容器的电电容减小，容减小，则则液体的深度液体的深度h在减小，故在减小，故D正确正确答案：答案：D2如如图图638所示是一个由所示是一个由电电池、池、电电阻阻R、开关、开关S与平行板与平行板电电容器容器组组成的串成的串联电联电路，开关路，开关闭闭合在增合在增大大电电容器两极板容器两极板间间距离的距离的过过程中程中 ()A电电容器的容器的电电容容变变小小B电电阻阻R中没有中没有电电流流C电电容器两极板容器两极板间间的的电场电场强强度增大度增大D电电阻阻R中有从中有从b 流向流向a的的电电流流解析：解析：增大电容器两极板间

14、距离，电容减小；开关闭增大电容器两极板间距离，电容减小；开关闭合，电压不变，由合，电压不变，由QCU知知Q减小，上极板带正电，正减小，上极板带正电，正电荷返回电源正极，电荷返回电源正极，R中电流方向从中电流方向从a流向流向b.答案：答案：A答案：答案：A典例启迪典例启迪例例2(2011毫州模拟毫州模拟)如图如图639所示，真空中水平放置的两个相同所示，真空中水平放置的两个相同极板极板Y和和Y长为长为L，相距，相距d，足够大，足够大的竖直屏与两板右侧相距的竖直屏与两板右侧相距b.在两板在两板间加上可调偏转电压间加上可调偏转电压U，一束质量，一束质量为为m、带电量为、带电量为q的粒子的粒子(不计重

15、力不计重力)从两板左侧中点从两板左侧中点A以初以初速度速度v0沿水平方向射入电场且能穿出沿水平方向射入电场且能穿出(1)证明粒子飞出电场后的速度方向的反向延长线交于证明粒子飞出电场后的速度方向的反向延长线交于两板间的中心两板间的中心O点；点；(2)求两板间所加偏转电压求两板间所加偏转电压U的范围；的范围；(3)求粒子可能到达屏上区域的长度求粒子可能到达屏上区域的长度思路点思路点拨拨解答本题时应注意以下两个方面：解答本题时应注意以下两个方面：(1)两板所加的电压的最大值对应粒子恰好沿板的边缘两板所加的电压的最大值对应粒子恰好沿板的边缘飞出的情况飞出的情况(2)屏上粒子所能到达的最大长度为粒子沿上

16、、下板边屏上粒子所能到达的最大长度为粒子沿上、下板边缘到达屏上的位置间距缘到达屏上的位置间距解析解析(1)设设粒子在运粒子在运动过动过程中的加速度大小程中的加速度大小为为a，离开，离开偏偏转电场时转电场时偏偏转转距离距离为为y，沿，沿电场电场方向的速度方向的速度为为vy，偏，偏转转角角为为，其反向延，其反向延长线长线通通过过O点，点，O点与板右端的水平距点与板右端的水平距离离为为x，则则有有归纳领归纳领悟悟 粒子打在屏上的位置离屏中心的距离粒子打在屏上的位置离屏中心的距离y可有以下三种可有以下三种方法方法计计算：算：题组题组突破突破4如如图图6310所示，一价所示，一价氢氢离离子子(H)和二价

17、氦离子和二价氦离子(He)的的混合体，混合体，经经同一加速同一加速电场电场加速加速后，垂直射入同一偏后，垂直射入同一偏转电场转电场中，中，偏偏转转后，打在同一后，打在同一荧荧光屏上，光屏上，则则它它们们 ()A同同时时到达屏上同一点到达屏上同一点B先后到达屏上同一点先后到达屏上同一点C同同时时到达屏上不同点到达屏上不同点D先后到达屏上不同点先后到达屏上不同点1124解析：解析：一价一价氢氢离子离子(H)和二价氦离子和二价氦离子(He)的比荷不同，的比荷不同，经过经过加速加速电场电场的末速度不同，因此在加速的末速度不同，因此在加速电场电场及偏及偏转电转电场场的的时间时间均不同，但在偏均不同，但在

18、偏转电场转电场中偏中偏转转距离相同，所以距离相同，所以会打在同一点会打在同一点选选B.答案：答案：B11245(2011黄黄冈冈模模拟拟)如如图图6311所示，所示，带带正正电电的粒子以一定的初速度的粒子以一定的初速度v0沿沿两板的中两板的中线进线进入水平放置的平行金入水平放置的平行金属板内，恰好沿下板的属板内，恰好沿下板的边缘飞边缘飞出，出，已知板已知板长为长为L，板，板间间距离距离为为d，板，板间电压为间电压为U，带电带电粒子粒子的的电电荷量荷量为为q，粒子通，粒子通过过平行金属板的平行金属板的时间为时间为t(不不计计粒粒子的重力子的重力)，则则 ()答案：答案：B6如如图图6312所示所

19、示为为一真空示波管的示意一真空示波管的示意图图，电电子从子从灯灯丝丝K发发出出(初速度可忽略不初速度可忽略不计计)，经经灯灯丝丝与与A板板间间的的电电压压U1加速，从加速，从A板中心孔沿中心板中心孔沿中心线线KO射出，然后射出，然后进进入入两两块块平行金属板平行金属板M、N形成的偏形成的偏转电场转电场中中(偏偏转电场转电场可可视为视为匀匀强强电场电场)，电电子子进进入入M、N间电场时间电场时的速度与的速度与电电场场方向垂直，方向垂直，电电子子经过经过偏偏转电场转电场后打在后打在荧荧光屏上的光屏上的P点点已知已知M、N两板两板间间的的电压为电压为U2，两板，两板间间的距离的距离为为d，板板长为长

20、为L，电电子的子的质质量量为为m，电电荷量荷量为为e，不，不计电计电子受子受到的重力及它到的重力及它们们之之间间的相互作用力的相互作用力(1)求电子穿过求电子穿过A板时速度的大小；板时速度的大小；(2)求电子从偏转电场射出时的侧移量；求电子从偏转电场射出时的侧移量；(3)若要使电子打在荧光屏上若要使电子打在荧光屏上P点的上方，可采取哪些点的上方，可采取哪些措施？措施？典例启迪典例启迪例例3如图如图6313甲所示，在金属板甲所示，在金属板A、B间加上如图间加上如图6313乙所示的大小不变、方向周期性变化的交变电乙所示的大小不变、方向周期性变化的交变电压压U0，其周期是，其周期是T.现有电子以平行

21、于金属板的速度现有电子以平行于金属板的速度v0从两从两板中央射入已知电子的质量为板中央射入已知电子的质量为m，电荷量为，电荷量为e，不计电，不计电子的重力子的重力(1)若若电电子从子从t0时时刻射入，在半个周期内恰好能从刻射入，在半个周期内恰好能从A板的板的边缘飞边缘飞出，求出，求电电子子飞飞出出时时速度的大小；速度的大小；(2)若若电电子从子从t0时时刻射入，恰能平行于金属板刻射入，恰能平行于金属板飞飞出，出，则则金属板至少多金属板至少多长长？(3)若若电电子恰能从两板中央平行于板子恰能从两板中央平行于板飞飞出，出，电电子子应应从哪一从哪一时时刻射入，两板刻射入，两板间间距至少多大？距至少多

22、大？思路点拨思路点拨电子恰能平行于金属板飞出时，电子的竖直电子恰能平行于金属板飞出时，电子的竖直速度为零，电子恰好从两板中央平行于板飞出时，电子速度为零，电子恰好从两板中央平行于板飞出时，电子的竖直速度、竖直位移均为零的竖直速度、竖直位移均为零归纳领归纳领悟悟 对于带电粒子在交变电场中的问题，由于不同时对于带电粒子在交变电场中的问题，由于不同时间内场强不同，使得带电粒子所受的电场力不同，造间内场强不同，使得带电粒子所受的电场力不同，造成带电粒子的运动情况发生变化，解决这类问题，要成带电粒子的运动情况发生变化，解决这类问题，要分段进行分析，根据题意找出满足题目要求的条件，分段进行分析，根据题意找

23、出满足题目要求的条件，从而分析求解从而分析求解题组题组突破突破7平行板平行板间间有如有如图图6314所示的周期性所示的周期性变变化的化的电压电压重力不重力不计计的的带电带电粒子静止粒子静止在平行板中央，从在平行板中央，从t0时时刻开始将其刻开始将其释释放，运放，运动过动过程中无碰板情况在程中无碰板情况在图图6315所示的所示的图图象中，能正象中，能正确定性描述粒子运确定性描述粒子运动动的速度的速度图图象的是象的是 ()图图6-3-15答案：答案：A8如如图图6316所示，所示，A、B是一是一对对平行的金属板，在两平行的金属板，在两板板间间加上一周期加上一周期为为T的交的交变电压变电压U，A板的

24、板的电势电势A0，B板与板与A板的板的电势电势差差UBA随随时间时间的的变变化化规规律如律如图图6317所所示示现现有一有一电电子从子从A板上的小孔板上的小孔进进入两板入两板间间的的电场电场区内，区内，设电设电子的初速度和重力的影响可忽略子的初速度和重力的影响可忽略则则()解析：解析：A、B、C三个选项所对应的电子运动的三个选项所对应的电子运动的vt图象如图象如图所示：图所示：逐项分析如下：逐项分析如下：A项，如图象项，如图象所示，电子一直向所示，电子一直向B板运动，最后打在板运动，最后打在B板上，错误；板上，错误；B项，如图象项，如图象所示，在一个周期内，电所示，在一个周期内，电子先向子先向

25、B板运动后向板运动后向A板运动，但向板运动，但向B板运动的位移大于板运动的位移大于向向A板运动的位移，最后打在板运动的位移，最后打在B板上，正确；板上，正确；C项，如图象项，如图象所示，电子先向所示，电子先向B板运动，后向板运动，后向A板运动，但向板运动，但向B板运板运动的位移小于向动的位移小于向A板运动的位移，最后打在板运动的位移，最后打在A板上，错误；板上，错误；D项，电子开始受力就向项，电子开始受力就向A板返回，不能在电场中运动，板返回，不能在电场中运动，错误故选错误故选A、B.答案：答案：B(14分分)如如图图6318所示，两所示，两带电带电平行板平行板竖竖直放置，开始直放置，开始时时

26、两极板两极板间电压为间电压为U，相，相距距为为d，两极板，两极板间间形成匀形成匀强强电场电场有一有一带带电电粒子，粒子，质质量量为为m(重力不重力不计计)、所、所带电带电荷荷量量为为q，从两极板下端，从两极板下端连线连线的中点的中点P以以竖竖直速度直速度v0射入匀射入匀强强电场电场中，中，带电带电粒子落粒子落在在A极板的极板的M点上，点上，试试求：求：(1)若将若将A极板向左极板向左侧侧水平移水平移动动d/2，此，此带电带电粒子仍从粒子仍从P点以点以速度速度v0竖竖直射入匀直射入匀强强电场电场且仍落在且仍落在A极板的极板的M点上，点上，则则两两极板极板间电压应间电压应增大增大还还是减小？是减小？电压应变为电压应变为原来的几倍？原来的几倍？(2)若将若将A极板向左极板向左侧侧水平移水平移动动d/2并保持两极板并保持两极板间电压为间电压为U，此，此带电带电粒子仍从粒子仍从P点点竖竖直射入匀直射入匀强强电场电场且仍落在且仍落在A极板极板的的M点上，点上，则应则应以多大的速度射入匀以多大的速度射入匀强强电场电场？自主尝试自主尝试(试一试，能否做到正确解答试一试，能否做到正确解答)点击下图进入点击下图进入“创新演练创新演练大冲关大冲关”