（全国I卷）年高考物理一轮复习 第6章 静电场 基础课时18 电容器 带电粒子在电场中的运动课件.ppt

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1、基础课时基础课时18电容器带电粒子在电电容器带电粒子在电 场中的运动场中的运动2021/8/11 星期三1知识梳理知识梳理知识点一、常见电容器电容器的电压、电荷量和电容的关系知识点一、常见电容器电容器的电压、电荷量和电容的关系1.常见电容器常见电容器(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)带电带电荷量：一个极板所荷量：一个极板所带电带电荷量的荷量的_。(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_，电电容器中容器中储储存存_。放放电电：使使充充电电后后的

2、的电电容容器器失失去去电电荷荷的的过过程程，放放电电过过程程中中_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 星期三22.电容电容(1)定定义义：电电容容器器所所带带的的_Q与与电电容容器器两两极极板板间间的的电电势势差差U的比的比值值。(2)定定义义式：式：C_。(3)物理意物理意义义：表示：表示电电容器容器_本本领领大小的物理量。大小的物理量。(4)单单位：法拉位：法拉(F)1 F_ F1012 pF电电荷量荷量容容纳电纳电荷荷1062021/8/11 星期三33.平行板电容器平行板电容器(1)影响因素：平

3、行板影响因素：平行板电电容器的容器的电电容与容与_成正比，成正比，与与电电介介质质的的_成正比，与极板成正比，与极板间间距离成反比。距离成反比。知识点二、带电粒子在匀强电场中的运动知识点二、带电粒子在匀强电场中的运动极板的正极板的正对对面面积积相相对对介介电电常数常数2021/8/11 星期三4思考思考不同的带电粒子从静止开始经过同一电场加速后再从同一偏不同的带电粒子从静止开始经过同一电场加速后再从同一偏转电场射出时的偏转角度的关系怎样？说出理由？转电场射出时的偏转角度的关系怎样？说出理由？2021/8/11 星期三5知识点三、示波管知识点三、示波管1.构造及功能构造及功能(如如图图1所示所示

4、)图图1(1)电电子子枪枪：发发射并加速射并加速电电子。子。(2)偏偏转电转电极极YY：使：使电电子束子束竖竖直偏直偏转转(加信号加信号电压电压)；偏；偏转电转电极极XX：使：使电电子束水平偏子束水平偏转转(加加扫扫描描电压电压)。2021/8/11 星期三62.工作原理工作原理偏偏转转电电极极XX和和YY不不加加电电压压，电电子子打打到到屏屏幕幕中中心心；若若只只在在XX之之间间加加电电压压，电电子子只只在在X方方向向偏偏转转；若若只只在在YY之之间间加加电电压压，电电子子只只在在Y方方向向偏偏转转；若若XX加加扫扫描描电电压压，YY加加信信号号电电压压，屏屏上会出上会出现现随信号而随信号而

5、变变化的化的图图象。象。思考思考证明粒子经电场偏转后，合速度的反向延长线与初速度延长证明粒子经电场偏转后，合速度的反向延长线与初速度延长线的交点为粒子水平位移的中点。线的交点为粒子水平位移的中点。2021/8/11 星期三7诊断自测诊断自测 1.(多选多选)有一只有一只电电容器的容器的规规格是格是“1.5 F，9 V”，那么，那么()A.这这只只电电容器上的容器上的电电荷量不能超荷量不能超过过1.5105 CB.这这只只电电容器上的容器上的电电荷量不能超荷量不能超过过1.35105 CC.这这只只电电容器的容器的额额定定电压为电压为9 VD.这这只只电电容器的容器的击击穿穿电压为电压为9 V解

6、解析析9 V为为电电容容器器的的额额定定电电压压(或或工工作作电电压压)，正正常常工工作作时时的的带带电电荷荷量量QCU1.51069 C1.35105 C，选选项项B、C正确。正确。答案答案BC2021/8/11 星期三82.如如图图2所所示示，平平行行板板电电容容器器与与电电源源相相接接，充充电电后后切切断断电电源源，然然后后将将电电介介质质插插入入电电容容器器极极板板间间，则则两两板板间间的的电电势势差差U及及板板间间场场强强E的的变变化情况化情况为为()图图2A.U变变大，大，E变变大大B.U变变小，小，E变变小小C.U不不变变，E不不变变D.U变变小，小，E不不变变2021/8/11

7、 星期三9答案答案B2021/8/11 星期三103.(多多选选)(2015江江苏苏单单科科，7)一一带带正正电电的的小小球球向向右右水水平平抛抛入入范范围围足足够够大大的的匀匀强强电电场场，电电场场方方向向水水平平向向左左。不不计计空空气气阻阻力力，则则小球小球()图图3A.做直做直线线运运动动 B.做曲做曲线线运运动动C.速率先减小后增大速率先减小后增大 D.速率先增大后减小速率先增大后减小2021/8/11 星期三11解解析析对对小小球球受受力力分分析析，小小球球受受重重力力、电电场场力力作作用用，合合外外力力的的方方向向与与初初速速度度的的方方向向夹夹角角为为钝钝角角，故故小小球球做做

8、曲曲线线运运动动，故故A错错误误，B正正确确；在在运运动动的的过过程程中中合合外外力力方方向向与与速速度度方方向向间间的的夹夹角角先先为为钝钝角角后后为为锐锐角角，故故合合外外力力对对小小球球先先做做负负功功后后做做正正功功，所所以以速率先减小后增大，选项速率先减小后增大，选项C正确，正确，D错误。错误。答案答案BC2021/8/11 星期三124.(多多选选)(2016广广州州市市综综合合测测试试)如如图图4所所示示的的阴阴极极射射线线管管，无无偏偏转转电电场场时时，电电子子束束加加速速后后打打到到荧荧屏屏中中央央形形成成亮亮斑斑。如如果果只只逐逐渐渐增增大大M1M2之之间间的的电势电势差，

9、差，则则()图图4A.在在荧荧屏上的亮斑向上移屏上的亮斑向上移动动B.在在荧荧屏上的亮斑向下移屏上的亮斑向下移动动C.偏偏转电场对电转电场对电子做的功增大子做的功增大D.偏偏转电场转电场的的电场电场强强度减小度减小2021/8/11 星期三13解解析析电电子子束束在在偏偏转转电电场场中中做做类类平平抛抛运运动动，沿沿垂垂直直电电场场方方向向做做匀匀速速运运动动，故故在在电电场场中中运运动动时时间间不不变变。电电子子在在偏偏转转电电场场中中受受向向上上的的电电场场力力，故故向向上上偏偏转转，A项项正正确确，B项项错错误误；沿沿电电场场方方向向上上，电电子子束束做做匀匀变变速速直直线线运运动动，两

10、两板板间间电电压压增增大大，偏偏转转电电场场的的场场强强增增大大，D项项错错误误；电电子子所所受受电电场场力力增增大大，因因此此加加速速度度增增大大，由由位位移移公公式式可可知知，电电子子在在电电场场中中侧侧移移量量增增大大，由由功功的定义式可知，电场力做功增大，的定义式可知，电场力做功增大，C项正确。项正确。答案答案AC2021/8/11 星期三14图图52021/8/11 星期三152021/8/11 星期三162021/8/11 星期三17【例例1】(2015江江西西南南昌昌二二模模)如如图图6所所示示，平平行行板板电电容容器器与与电电动动势势为为E的的直直流流电电源源(内内阻阻不不计计

11、)连连接接，下下极极板板接接地地。一一带带电电油油滴滴位位于于两两板板中中央央的的P点点且且恰恰好好处处于于平平衡衡状状态态。现现将将平平行行板板电电容容器器的的上上极极板板竖竖直向下移直向下移动动一小段距离，一小段距离，则则()图图6A.带电带电油滴将沿油滴将沿竖竖直方向向上运直方向向上运动动B.带电带电油滴将沿油滴将沿竖竖直方向向下运直方向向下运动动C.P点的点的电势电势将降低将降低D.电电容器的容器的电电容减小，容减小，电电容器的容器的带电带电量将减小量将减小2021/8/11 星期三18答案答案A2021/8/11 星期三19【拓展延伸】【拓展延伸】(1)在在【例例1】中中，试试分分析

12、析带带电电油油滴滴运运动动过过程程中中电电势势能能和和重重力力势势能能之和如何之和如何变变化。化。(2)在在【例例1】中中，若若电电容容器器充充电电稳稳定定后后，断断开开电电源源，试试分分析析当当电电容容器器下下极极板板竖竖直直向向上上移移动动一一小小段段距距离离后后，带带电电油油滴滴将将如如何何运运动动，其其电势电势能如何能如何变变化。化。解解析析(1)带带电电油油滴滴沿沿竖竖直直方方向向向向上上运运动动的的过过程程，只只有有电电场场力力和和重重力力做做功功，油油滴滴的的动动能能、重重力力势势能能和和电电势势能能的的总总和和不不变变，油油滴滴的动能增大，故电势能和重力势能之和减小。的动能增大

13、，故电势能和重力势能之和减小。2021/8/11 星期三20答案答案(1)见见解析解析(2)见见解析解析2021/8/11 星期三21方法总结方法总结两类典型的动态变化分析两类典型的动态变化分析2021/8/11 星期三22【变式训练】【变式训练】1.(2015合肥质检合肥质检)如如图图7所示，所示，M、N是两是两块块水平放置的平行金属水平放置的平行金属板，板，R0为为定定值电值电阻，阻，R1、R2为为可可变电变电阻，开关阻，开关S闭闭合。合。质质量量为为m的的带带正正电电的微粒从的微粒从P点以水平速度点以水平速度v0射入金属板射入金属板间间，沿曲，沿曲线线打在打在N板上的板上的O点，若点，若

14、经经下列下列调调整后，微粒仍从整后，微粒仍从P点以水平速度点以水平速度v0射射入，入，则则关于微粒打在关于微粒打在N板上的位置板上的位置说说法正确的是法正确的是()图图72021/8/11 星期三23A.保持开关保持开关S闭闭合，增大合，增大R1，微粒打在，微粒打在O点左点左侧侧B.保持开关保持开关S闭闭合，增大合，增大R2，微粒打在，微粒打在O点左点左侧侧C.断开开关断开开关S，M极板稍微上移，微粒打在极板稍微上移，微粒打在O点右点右侧侧D.断开开关断开开关S，M极板稍微下移，微粒打在极板稍微下移，微粒打在O点右点右侧侧解析解析闭合开关，电路稳定后，无电流通过电阻闭合开关，电路稳定后，无电流

15、通过电阻R2，故电容器两，故电容器两极板间电压与极板间电压与R0两端电压相同，故调整两端电压相同，故调整R2大小对两板间电场无影大小对两板间电场无影响，响，B项错误；由电路连接情况可知，两板间电场方向竖直向上，项错误；由电路连接情况可知，两板间电场方向竖直向上，故带正电微粒所受电场力方向竖直向上，电阻故带正电微粒所受电场力方向竖直向上，电阻R0与与R1串联，根据串联，根据串联分压规律可知，增大串联分压规律可知，增大R1，R0两端电压减小，两极板间电压减两端电压减小，两极板间电压减小，粒子所受电场力减小，故微粒所受合外力竖直向下，且增大，小，粒子所受电场力减小，故微粒所受合外力竖直向下，且增大，

16、2021/8/11 星期三24答案答案A2021/8/11 星期三252021/8/11 星期三26【例例2】在在真真空空中中水水平平放放置置平平行行板板电电容容器器，两两极极板板间间有有一一个个带带电电油油滴滴，电电容容器器两两板板间间距距为为d，当当平平行行板板电电容容器器的的电电压压为为U0时时，油油滴滴保保持持静静止止状状态态，如如图图8所所示示。当当给给电电容容器器突突然然充充电电使使其其电电压压增增加加U1时时，油油滴滴开开始始向向上上运运动动；经经时时间间t后后，电电容容器器突突然然放放电电使使其其电电压压减减少少U2，又又经经过过时时间间t，油油滴滴恰恰好好回回到到原原来来位位

17、置置。假假设设油油滴滴在在运运动动过过程程中中没没有有失失去去电电荷荷，充充电电和和放放电电的的过过程程均均很很短短暂暂，这这段段时间时间内油滴的位移可忽略不内油滴的位移可忽略不计计。重力加速度。重力加速度为为g。求：。求：图图82021/8/11 星期三27(1)带电带电油滴所油滴所带电带电荷量与荷量与质质量之比；量之比；(2)第一个第一个t与第二个与第二个t时间时间内油滴运内油滴运动动的加速度大小之比；的加速度大小之比；(3)U1与与U2之比。之比。2021/8/11 星期三282021/8/11 星期三29规律方法规律方法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)微微

18、观观粒粒子子(如如电电子子、质质子子、离离子子等等)和和无无特特别别说说明明的的带带电电粒粒子子，一般都不计重力一般都不计重力(并不是忽略质量并不是忽略质量)；(2)带带电电微微粒粒(如如油油滴滴、液液滴滴、尘尘埃埃、小小球球等等)除除有有特特别别说说明明或或暗暗示外，一般要考虑重力；示外，一般要考虑重力；(3)原则上，所有未明确交代的带电体，都应根据题设运动状态原则上，所有未明确交代的带电体，都应根据题设运动状态和过程，反推是否计重力和过程，反推是否计重力(即隐含条件即隐含条件)。2021/8/11 星期三302.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

19、析方法2021/8/11 星期三31【变式训练】【变式训练】2.(2016安安徽徽池池州州联联考考)如如图图9所所示示，匀匀强强电电场场水水平平向向左左，带带正正电电的的物物体体沿沿绝绝缘缘、粗粗糙糙水水平平板板向向右右运运动动，经经A点点时时动动能能为为100 J，到到B点点时时动动能能减减少少到到80 J，减减少少的的动动能能中中有有12 J转转化化为为电电势势能能，则则它它再再经过经过B点点时时，动动能大小是能大小是()图图9A.4 J B.16 J C.32 J D.64 J2021/8/11 星期三32答案答案B2021/8/11 星期三332021/8/11 星期三342021/8

20、/11 星期三35【例例3】(多多选选)(2015天天津津理理综综，7)如如图图10所所示示，氕氕核核、氘氘核核、氚氚核核三三种种粒粒子子从从同同一一位位置置无无初初速速地地飘飘入入电电场场线线水水平平向向右右的的加加速速电电场场E1之之后后进进入入电电场场线线竖竖直直向向下下的的匀匀强强电电场场E2发发生生偏偏转转，最最后后打打在在屏屏上上。整整个个装装置置处处于于真真空空中中，不不计计粒粒子子重重力力及及其其相相互互作作用用，那么那么()图图102021/8/11 星期三36A.偏偏转电场转电场E2对对三种粒子做功一三种粒子做功一样样多多B.三种粒子打到屏上三种粒子打到屏上时时的速度一的速

21、度一样样大大C.三种粒子运三种粒子运动动到屏上所用到屏上所用时间时间相同相同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2021/8/11 星期三37答案答案AD2021/8/11 星期三382021/8/11 星期三392021/8/11 星期三40【变式训练】【变式训练】3.带电粒子的带电粒子的“电偏转电偏转”(2014山东理综，山东理综，18)如如图图11所示，所示，场场强强大小大小为为E、方向、方向竖竖直向下的匀直向下的匀强强电场电场中有一矩形区域中有一矩形区域abcd，水，水平平边边ab长为长为s，竖竖直直边边ad长为长为h。质质量均量均为为m、带电带电量分量分别

22、为别为q和和q的两粒子，由的两粒子，由a、c两点先后沿两点先后沿ab和和cd方向以速率方向以速率v0进进入矩入矩形区形区(两粒子不同两粒子不同时时出出现现在在电场电场中中)。不。不计计重力，若两粒子重力，若两粒子轨轨迹恰迹恰好相切，好相切，则则v0等于等于()图图112021/8/11 星期三41答案答案B2021/8/11 星期三424.带带电电粒粒子子的的“电电加加速速”“电电偏偏转转”(2016江江苏苏泰泰州州姜姜堰堰区区期期中中)如如图图12所所示示，离离子子发发生生器器发发射射一一束束质质量量为为m、电电荷荷量量为为q的的离离子子，从从静静止止经经PQ两两板板间间的的加加速速电电压压

23、加加速速后后，以以初初速速度度v0从从a点点沿沿ab方方向向进进入入一一匀匀强强电电场场区区域域，abcd所所围围成成的的正正方方形形是是该该匀匀强强电电场场的的边边界界，已已知知ab长长为为L，匀匀强强电电场场的的方方向向与与ad边边平平行行且且由由a指向指向d。图图122021/8/11 星期三43(1)求加速求加速电压电压U0；(2)若离子恰从若离子恰从c点点飞飞离离电场电场，求，求a、c两点两点间间的的电势电势差差Uac；(3)若离子从若离子从abcd边边界上某点界上某点飞飞出出时时的的动动能能为为mv，求此，求此时时匀匀强强电场电场的的场场强强大小大小E。2021/8/11 星期三4

24、42021/8/11 星期三451.(2015新新课课标标全全国国卷卷，14)如如图图13，两两平平行行的的带带电电金金属属板板水水平平放放置置。若若在在两两板板中中间间a点点从从静静止止释释放放一一带带电电微微粒粒，微微粒粒恰恰好好保保持持静静止止状状态态，现现将将两两板板绕绕过过a点点的的轴轴(垂垂直直于于纸纸面面)逆逆时时针针旋旋转转45，再由再由a点从静止点从静止释释放一同放一同样样的微粒，的微粒，该该微粒将微粒将()图图13A.保持静止状保持静止状态态B.向左上方做匀加速运向左上方做匀加速运动动C.向正下方做匀加速运向正下方做匀加速运动动D.向左下方做匀加速运向左下方做匀加速运动动2

25、021/8/11 星期三46解解析析两两平平行行金金属属板板水水平平放放置置时时，带带电电微微粒粒静静止止有有mgqE，现现将将两两板板绕绕过过a点点的的轴轴(垂垂直直于于纸纸面面)逆逆时时针针旋旋转转45后后，两两板板间间电电场场强强度度方方向向逆逆时时针针旋旋转转45，电电场场力力方方向向也也逆逆时时针针旋旋转转45，但但大大小小不不变变，此此时时电电场场力力和和重重力力的的合合力力大大小小恒恒定定，方方向向指指向向左左下方，故该微粒将向左下方做匀加速运动，选项下方，故该微粒将向左下方做匀加速运动，选项D正确。正确。答案答案D2021/8/11 星期三47图图14A.32 B.21 C.5

26、2 D.312021/8/11 星期三48答案答案A2021/8/11 星期三493.(2016浙浙江江协协作作校校期期中中)如如图图15所所示示的的实实验验装装置置中中，平平行行板板电电容容器器两两极极板板的的正正对对面面积积为为S，两两极极板板的的间间距距为为d，电电容容器器所所带带电电荷荷量量为为Q，电电容容为为C，静静电电计计指指针针的的偏偏转转角角为为，平平行行板板中中间间悬悬挂挂了了一一个个带带电电小小球球，悬悬线线与与竖竖直直方方向向的的夹夹角角为为，下下列列说说法法正正确确的的是是()图图152021/8/11 星期三50A.若增大若增大d，则则减小，减小，减小减小B.若增大若

27、增大Q，则则减小，减小，不不变变C.将将A板向上提一些，板向上提一些，增大，增大，增大增大D.在两板在两板间间插入云母片，插入云母片，则则减小，减小，不不变变2021/8/11 星期三51答案答案C2021/8/11 星期三524.如如图图16所所示示，平平行行板板电电容容器器上上极极板板带带正正电电，从从上上极极板板的的端端点点A点点释释放放一一个个带带电电荷荷量量为为Q(Q0)的的粒粒子子，粒粒子子重重力力不不计计，以以水水平平初初速速度度v0向向右右射射出出，当当它它的的水水平平速速度度与与竖竖直直速速度度的的大大小小之之比比为为12时时，恰好从下端点，恰好从下端点B射出，射出，则则d与

28、与L之比之比为为()图图16A.12 B.21 C.11 D.132021/8/11 星期三53答案答案C2021/8/11 星期三545.(2015新新课课标标全全国国卷卷，24)如如图图17所所示示，一一质质量量为为m、电电荷荷量量为为q(q0)的的粒粒子子在在匀匀强强电电场场中中运运动动，A、B为为其其运运动动轨轨迹迹上上的的两两点点。已已知知该该粒粒子子在在A点点的的速速度度大大小小为为v0，方方向向与与电电场场方方向向的的夹夹角角为为60；它它运运动动到到B点点时时速速度度方方向向与与电电场场方方向向的的夹夹角角为为30。不不计计重重力。求力。求A、B两点两点间间的的电势电势差。差。图图172021/8/11 星期三552021/8/11 星期三56小结巧记小结巧记1个概念个概念电容电容2类问题类问题平行板电容器两类动态分析问题平行板电容器两类动态分析问题2种运动种运动带电粒子在电场中的直线运动和偏转运动带电粒子在电场中的直线运动和偏转运动2种观点种观点运动学与动力学观点和功能观点运动学与动力学观点和功能观点2021/8/11 星期三57