高考物理第一轮 第三节 电容器与电容 带电粒子在电场中的运动知识点总复习课件.ppt

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1、第三节电容器与电容带电粒子第三节电容器与电容带电粒子在电场中的运动在电场中的运动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：由两个彼此成：由两个彼此_又相互又相互_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：使电电容器容器带电带电的的过过程，充程，充电电后后电电容器两板容器两板带带上等量的上等量的_，电电容器中容器中

2、储储存存_放放电电：使充：使充电电后的后的电电容器失去容器失去电电荷的荷的过过程，放程，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 星期三32电容电容(1)定义式：定义式：_(2)单位：法拉单位：法拉(F)，1 F_F1012pF3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_成正比，与两极成正比，与两极板间板间_成反比成反比106正正对对面面积积介介电电常数常数距离距离2021/8/11 星期三4(2)决定式：决定

3、式：C ，k为静电力常量为静电力常量保持两极板与电源相连，则电容器两极板保持两极板与电源相连，则电容器两极板间间_不变不变充电后断开电源，则电容器所带的充电后断开电源，则电容器所带的_不变不变特别提示：特别提示：(1)电容器的电容大小是由本身的电容器的电容大小是由本身的特性决定的，与极板间电压以及电容器带电特性决定的，与极板间电压以及电容器带电多少、带不带电荷无关多少、带不带电荷无关(2)电容器充、放电时，电流的方向可以由正电容器充、放电时，电流的方向可以由正电荷定向移动的方向来确定电荷定向移动的方向来确定电压电压电电荷量荷量2021/8/11 星期三5二、带电粒子在电场中的运动二、带电粒子在

4、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)处理方法：利用动能定理：处理方法：利用动能定理：qU_(2)适用范围：适用范围：_2带电粒子在电场中的偏转带电粒子在电场中的偏转带电粒子以垂直匀强电场的场强方向进入电场后，带电粒子以垂直匀强电场的场强方向进入电场后，做类平抛运动，轨迹为抛物线做类平抛运动，轨迹为抛物线垂直于场强方向做垂直于场强方向做_运动：运动：vxv0，xv0t.任何任何电场电场匀速直匀速直线线2021/8/11 星期三6平行于场强方向做初速度为零的平行于场强方向做初速度为零的_运动：运动：匀加速直匀加速直线线图图6312021/8/11 星期三7三、示波管三、

5、示波管1示波管装置示波管装置示波管由电子枪、偏转电极和荧光屏组成，管内示波管由电子枪、偏转电极和荧光屏组成，管内抽成真空如图抽成真空如图632所示所示图图6322021/8/11 星期三82工作原理工作原理示波器是可以用来观察电信号随时间变化情况示波器是可以用来观察电信号随时间变化情况的一种电子仪器如果在偏转电极的一种电子仪器如果在偏转电极XX上加横向上加横向扫描电压，同时加在偏转电极扫描电压，同时加在偏转电极YY上所要研究的上所要研究的信号电压，电子束随信号电压的变化在纵向做信号电压，电子束随信号电压的变化在纵向做竖直方向的扫描，其周期与偏转电极竖直方向的扫描，其周期与偏转电极XX的扫描的扫

6、描电压的周期相同，在荧光屏上就显示出信号电电压的周期相同，在荧光屏上就显示出信号电压随时间变化的图线压随时间变化的图线2021/8/11 星期三9课堂互动讲练课堂互动讲练2021/8/11 星期三104动态分析如下表动态分析如下表2021/8/11 星期三11即时应用即时应用 (即时突破，小试牛刀即时突破，小试牛刀)1.(2010年高考北京理综卷年高考北京理综卷)用控制变量法，可以研用控制变量法，可以研究影响平行板电容器电容的因素究影响平行板电容器电容的因素(如图如图633)设两极板正对面积为设两极板正对面积为S，极板间的距离为，极板间的距离为d，静电，静电计指针偏角为计指针偏角为.实验中，极

7、板所带电荷量不变，实验中，极板所带电荷量不变，若若()图图6332021/8/11 星期三12A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2021/8/11 星期三13结结论论：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转角度和偏转距离总是相同的偏转角度和偏转距离总是相同的2021/8/11 星期三14图图6342021/8/11 星期三152

8、021/8/11 星期三16图图6352021/8/11 星期三17A偏转角度相同偏转角度相同B偏转距离相同偏转距离相同C运动时间相同运动时间相同 D动能相同动能相同答案：答案：AB2021/8/11 星期三18三、带电粒子在复合场中的运动三、带电粒子在复合场中的运动1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、离子等粒子、离子等除有说明或明确的暗示以外，一般都不考虑重除有说明或明确的暗示以外，一般都不考虑重力力(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，带电颗粒：如液滴、油滴、

9、尘埃、小球等，除有说明或有明确的暗示以外，一般都不能忽除有说明或有明确的暗示以外，一般都不能忽略重力略重力2021/8/11 星期三192021/8/11 星期三20即时应用即时应用 (即时突破，小试牛刀即时突破，小试牛刀)3如图如图636所示，水平放置的平行金属板间所示，水平放置的平行金属板间有匀强电场一根长为有匀强电场一根长为l的绝缘细绳一端固定在的绝缘细绳一端固定在O点，另一端系有质量为点，另一端系有质量为m并带有一定电荷的小球并带有一定电荷的小球小球原来静止在小球原来静止在C点当给小球一个水平速度点当给小球一个水平速度后，它能在竖直面内绕后，它能在竖直面内绕O点做匀速圆周运动点做匀速圆

10、周运动图图6362021/8/11 星期三21若将两板间的电压增大为原来的若将两板间的电压增大为原来的3倍，求：要使小倍，求：要使小球从球从C点开始在竖直面内绕点开始在竖直面内绕O点做圆周运动，至少点做圆周运动，至少要给小球多大的水平速度？在这种情况下，在小要给小球多大的水平速度？在这种情况下，在小球运动过程中细绳所受的最大拉力是多大？球运动过程中细绳所受的最大拉力是多大？解析：解析：设原来的电场强度为设原来的电场强度为E，小球带电量，小球带电量q.由题由题意可知：意可知：qEmg，两者方向相反，当板间电压变，两者方向相反，当板间电压变为原来的为原来的3倍时，场强变为原来的倍时，场强变为原来的

11、3倍则电场力倍则电场力与重力的合力与重力的合力F合合3qEmg2mg，方向向上，方向向上即等效重力的大小为即等效重力的大小为2mg，C点为等效最高点要点为等效最高点要使小球恰好能在竖直平面做圆周运动，必须有：使小球恰好能在竖直平面做圆周运动，必须有：F向向2mgmv2/l2021/8/11 星期三222021/8/11 星期三23经典题型探究经典题型探究有关电容器的动态分析有关电容器的动态分析例例例例1 1 (2010年高考重年高考重庆庆理理综综卷卷)某某电电容式容式话话筒的原理筒的原理示意示意图图如如图图637所示，所示，E为电为电源，源，R为电为电阻，薄阻，薄片片P和和Q为为两金属极板，两

12、金属极板，对对着着话话筒筒说话时说话时，P振振动动而而Q可可视为视为不不动动在在P、Q间间距增大距增大过过程中程中()AP、Q构成的构成的电电容器的容器的电电容增大容增大BP上上电电荷量保持不荷量保持不变变CM点的点的电势电势比比N点的低点的低DM点的点的电势电势比比N点的高点的高图图6372021/8/11 星期三24【答案答案】D2021/8/11 星期三252021/8/11 星期三26 变式训练变式训练1一平行板电容器充电后与电源断开，一平行板电容器充电后与电源断开，负极板接地，在两极板间有一正电荷负极板接地，在两极板间有一正电荷(电荷量很小电荷量很小)固定在固定在P点，如图点，如图6

13、38所示，以所示，以E表示两极板表示两极板间的场强，间的场强，U表示电容器的电压，表示电容器的电压，W表示正电荷表示正电荷在在P点的电势能若负极板不动，将正极板移到点的电势能若负极板不动，将正极板移到图中虚线所示的位置图中虚线所示的位置()AU变小，变小，E不变不变BE变大，变大，W变大变大CU变小，变小，W不变不变 DU不变，不变，W不变不变图图6382021/8/11 星期三272021/8/11 星期三28 如图如图639所示，在倾角所示，在倾角37的绝缘斜的绝缘斜面所在空间存在着竖直向上的匀强电场，场强面所在空间存在着竖直向上的匀强电场，场强E4.0103 N/C，在斜面底端有一与斜面

14、垂直的绝，在斜面底端有一与斜面垂直的绝缘弹性挡板质量缘弹性挡板质量m0.20 kg的带电滑块从斜面的带电滑块从斜面顶端由静止开始滑下，滑到斜面底端与挡板相碰顶端由静止开始滑下，滑到斜面底端与挡板相碰后以碰前的速率返回已知斜面的高度后以碰前的速率返回已知斜面的高度h0.24 m，滑块与斜面间的动摩擦因数，滑块与斜面间的动摩擦因数0.30，滑块带电，滑块带电荷荷q0.50104 C取重力加速度取重力加速度g10 m/s2，sin370.60，cos370.80.求：求：带电体在匀强电场中的运动带电体在匀强电场中的运动例例2图图6392021/8/11 星期三29(1)滑块从斜面最高点滑到斜面底端时

15、的速度滑块从斜面最高点滑到斜面底端时的速度大小大小(2)滑块被挡板弹回能够沿斜面上升的最大高滑块被挡板弹回能够沿斜面上升的最大高度度(3)滑块从开始运动到最后停下来的整个过程滑块从开始运动到最后停下来的整个过程中产生的热量中产生的热量Q.(计算结果保留计算结果保留2位有效数字位有效数字)2021/8/11 星期三302021/8/11 星期三31(3)滑块最终将静止在斜面底端，因此重力势能滑块最终将静止在斜面底端，因此重力势能和电势能的减少量等于克服摩擦力做的功，即和电势能的减少量等于克服摩擦力做的功，即等于产生的热能，等于产生的热能，Q(mgqE)h0.96 J.【答案答案】见解析见解析20

16、21/8/11 星期三32【规律总结规律总结】(1)由于带电微粒在匀强电场中所由于带电微粒在匀强电场中所受电场力与重力都是恒力，因此其处理方法可用受电场力与重力都是恒力，因此其处理方法可用正交分解法先将复杂的运动分解为两个互相正正交分解法先将复杂的运动分解为两个互相正交的简单的直线运动，而这两个直线运动的规律交的简单的直线运动，而这两个直线运动的规律我们可以掌握，然后再按运动合成的观点，去求我们可以掌握，然后再按运动合成的观点，去求出复杂运动的相关物理量出复杂运动的相关物理量(2)用能量观点处理带电粒子在复合场中的运动，用能量观点处理带电粒子在复合场中的运动，从功能观点出发分析带电粒子的运动问

17、题时，在从功能观点出发分析带电粒子的运动问题时，在对带电粒子受力情况和运动情况进行分析的基础对带电粒子受力情况和运动情况进行分析的基础上，再考虑应用恰当的规律上，再考虑应用恰当的规律(动能定理、能量转化动能定理、能量转化守恒定律等守恒定律等)解题解题2021/8/11 星期三33变式训练变式训练2(2011年长春调研年长春调研)如图如图6310所示，所示，两块平行金属板两块平行金属板M、N竖直放置，两板间的电势差竖直放置，两板间的电势差U1.5103 V，现将一质量，现将一质量m1102 kg、电荷量、电荷量q4105 C的带电小球从两板上方的的带电小球从两板上方的A点以点以v04 m/s的初

18、速度水平抛出，且小球恰好从靠近的初速度水平抛出，且小球恰好从靠近M板上端板上端处进入两板间，处进入两板间，沿直线运动碰到沿直线运动碰到N板上的板上的B点点已知已知A点距两板上端的高度点距两板上端的高度h0.2 m，不计空气阻力，不计空气阻力，取取g10 m/s2.求：求：图图63102021/8/11 星期三34(1)M、N两板间的距离两板间的距离d；(2)小球到达小球到达B点时的动能点时的动能2021/8/11 星期三35答案：答案：(1)0.3 m(2)0.175 J2021/8/11 星期三36带电粒子在交变电场中的运动带电粒子在交变电场中的运动例例3 (满分样板满分样板15分分)如图如

19、图6311所示，真空所示，真空室中速度室中速度v01.6107 m/s的电子束，连续地沿两的电子束，连续地沿两水平金属板中心线水平金属板中心线OO射入，已知极板长射入，已知极板长l4 cm，板间距离，板间距离d1 cm，板右端距离荧光屏，板右端距离荧光屏PQ为为L18 cm.图图63112021/8/11 星期三37【思路点拨思路点拨】由于电子经过板间的时间极短，由于电子经过板间的时间极短，远小于交变电压的周期，因此，在电子经过板远小于交变电压的周期，因此，在电子经过板间的过程中，可认为板间电压不变，因此电子间的过程中，可认为板间电压不变，因此电子在板间的运动可认为是类平抛运动，但不同电在板间

20、的运动可认为是类平抛运动，但不同电压值对应电子不同的偏移量，沿金属板边缘射压值对应电子不同的偏移量，沿金属板边缘射出的电子对应屏上线段的最上端和最下端出的电子对应屏上线段的最上端和最下端2021/8/11 星期三38图图63122021/8/11 星期三392021/8/11 星期三40【答案答案】10 cm【规规律律总结总结】(1)此此题题属于属于带电带电粒子在交粒子在交变电变电场场中的运中的运动问题动问题，但因粒子在，但因粒子在电场电场中运中运动时间动时间极短，粒子在极短，粒子在电场电场中运中运动动的的过过程中可程中可认为电场认为电场是不是不变变的的(2)打在屏上最上端和最下端的打在屏上最

21、上端和最下端的电电子是否是沿金子是否是沿金属板属板边缘飞边缘飞出的出的电电子子应应当通当通过计过计算做出判断算做出判断2021/8/11 星期三41变式训练变式训练3真空中足够大的两个相互平行的金属真空中足够大的两个相互平行的金属板板a和和b之间的距离为之间的距离为d，两板之间的电压，两板之间的电压Uab按如按如图图6313所示规律变化，其变化周期为所示规律变化，其变化周期为T.在在t0时刻，一带电粒子时刻，一带电粒子(q)仅在该电场的作用下，由仅在该电场的作用下，由a板从静止开始向板从静止开始向b板运动，并于板运动，并于tnT(n为自然数为自然数)时刻，恰好到达时刻，恰好到达b板求：若粒子在板求：若粒子在tT/6时刻才时刻才开始从开始从a板运动，那板运动，那么经过同样时间，它将运么经过同样时间，它将运动到离动到离a板多远的地方？板多远的地方？图图63132021/8/11 星期三422021/8/11 星期三432021/8/11 星期三44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 星期三452021/8/11 星期三46