新课标高考物理一轮总复习静电场静电现象电容器带电粒子运动.pptx
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1、记一记记一记 1静电平衡静电平衡 (1)概念:导体中概念:导体中(包括表面包括表面)没有电荷的没有电荷的 的的状态。状态。定向移动处处为零等势面垂直外表面第1页/共81页 2静电现象的应用静电现象的应用 (1)静电屏蔽:处于静电平衡的空腔导体,腔外电静电屏蔽:处于静电平衡的空腔导体,腔外电场对场对 不产生影响。不产生影响。(2)尖端放电:所带电荷与导体尖端的电荷符号相尖端放电:所带电荷与导体尖端的电荷符号相反的粒子,由于被吸引而奔向尖端,与尖端上的反的粒子,由于被吸引而奔向尖端,与尖端上的 的现象。的现象。腔内空间电荷中和第2页/共81页 试一试试一试1电工穿的高压作业服是用铜丝编织的,下列说
2、法正确的电工穿的高压作业服是用铜丝编织的,下列说法正确的是是 ()A铜丝编织的衣服不易拉破,所以用铜丝编织铜丝编织的衣服不易拉破,所以用铜丝编织B电工被铜丝编织的衣服包裹,使体内电势保持为零,电工被铜丝编织的衣服包裹,使体内电势保持为零,对人体起保护作用对人体起保护作用C电工被铜丝编织的衣服包裹,使体内电场强度保持为电工被铜丝编织的衣服包裹,使体内电场强度保持为零,对人体起保护作用零,对人体起保护作用D铜丝必须达到一定厚度,才能对人体起到保护作用铜丝必须达到一定厚度,才能对人体起到保护作用解析:金属壳可以起到静电屏蔽的作用,使壳内部不受外解析:金属壳可以起到静电屏蔽的作用,使壳内部不受外部电场
3、的影响。部电场的影响。答案:答案:C第3页/共81页电容和电容器电容和电容器想一想想一想 如图如图632所示的实验装置中,所示的实验装置中,平行板电容器的极板平行板电容器的极板A与一灵敏的静电与一灵敏的静电计相接,极板计相接,极板B接地,若极板接地,若极板B向上移向上移动一点,由观察到的静电计指针变化动一点,由观察到的静电计指针变化作出平行板电容器电容变小的结论的依据是什么?作出平行板电容器电容变小的结论的依据是什么?图图632第4页/共81页第5页/共81页记一记记一记 1电容器电容器 (1)组成:两个彼此绝缘且又相距很近的组成:两个彼此绝缘且又相距很近的 。(2)带电荷量:一个极板所带电荷
4、量的带电荷量:一个极板所带电荷量的 。(3)充、放电:充、放电:充电:把电容器接在电源上后,电容器两个极板分别充电:把电容器接在电源上后,电容器两个极板分别带上等量的异号电荷的过程。充电后,两极板上的电荷由于带上等量的异号电荷的过程。充电后,两极板上的电荷由于互相吸引而保存下来;两极板间有互相吸引而保存下来;两极板间有 存在。充电过程中存在。充电过程中由电源获得的电能储存在电容器中。由电源获得的电能储存在电容器中。放电:用导线将充电后的电容器的两极板接通,两极放电:用导线将充电后的电容器的两极板接通,两极板上的电荷板上的电荷 的过程。放电后的两极板间不再有电场,的过程。放电后的两极板间不再有电
5、场,电场能转化为其他形式的能量。电场能转化为其他形式的能量。导体绝对值电场中和第6页/共81页 2电容电容 (1)定义:电容器所带的定义:电容器所带的 与电容器两极板间的与电容器两极板间的 的比值。的比值。(2)意义:表示电容器意义:表示电容器 的物理量。的物理量。(3)定义式:定义式:。(4)单位:单位:1法拉法拉(F)微法微法(F)皮法皮法(pF)。3平行板电容器的电容平行板电容器的电容 (1)决定因素:平行板电容器的电容决定因素:平行板电容器的电容C跟板间电介质的跟板间电介质的相对介电常数相对介电常数r成成 ,跟正对面积,跟正对面积S成成 ,跟极板,跟极板间的距离间的距离d成成 。(2)
6、决定式:决定式:。电荷量Q电势差U容纳电荷本领1061012正比正比反比第7页/共81页 试一试试一试2图图633是一种通过测量电是一种通过测量电容器电容的变化,来检测液容器电容的变化,来检测液面高低的仪器原理图,电容面高低的仪器原理图,电容器的两个电极分别用导线接到指示器上,指示器可器的两个电极分别用导线接到指示器上,指示器可显示电容的大小,下列关于该仪器的说法中正确的显示电容的大小,下列关于该仪器的说法中正确的有有 ()图图633第8页/共81页A该仪器中电容器的两个电极分别是芯柱和导电液体该仪器中电容器的两个电极分别是芯柱和导电液体B芯柱外套的绝缘管越厚,该电容器的电容越大芯柱外套的绝缘
7、管越厚,该电容器的电容越大C如果指示器显示出电容增大了,则说明容器中液面升高如果指示器显示出电容增大了,则说明容器中液面升高了了D如果指示器显示出电容减小了,则说明容器中液面升高如果指示器显示出电容减小了,则说明容器中液面升高了了解析:类似于平行板电容器的结构:芯柱和导电液体构成电解析:类似于平行板电容器的结构:芯柱和导电液体构成电容器的两块电极,芯柱的绝缘层就是极间的电介质,其厚度容器的两块电极,芯柱的绝缘层就是极间的电介质,其厚度d相当于两平行板间的距离,进入液体深度相当于两平行板间的距离,进入液体深度h相当于两平行板的相当于两平行板的相对面积相对面积(且且h越大,越大,S越大越大),所以
8、,所以d大时大时C就小,若就小,若C大时就表大时就表明明h大,正确答案为大,正确答案为AC项。项。答案:答案:AC第9页/共81页带电粒子在电场中的运动带电粒子在电场中的运动想一想想一想 如图如图634所示,在点电荷所示,在点电荷Q的电场中有的电场中有A、B两点,将质子和两点,将质子和粒子分别从粒子分别从A点由静止释放到达点由静止释放到达B点点时,它们的速度大小之比为多少?时,它们的速度大小之比为多少?图图634超链接第10页/共81页第11页/共81页记一记记一记 1带电粒子在电场中的加速带电粒子在电场中的加速 带电粒子在电场中加速,若不计粒子的重力,则电带电粒子在电场中加速,若不计粒子的重
9、力,则电场力对带电粒子做的功等于带电粒子场力对带电粒子做的功等于带电粒子 的增量。的增量。(1)在匀强电场中:在匀强电场中:WqEdqU 。(2)在非匀强电场中:在非匀强电场中:WqU 。动能第12页/共81页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)研究情况:带电粒子垂直于电场方向进入匀强电场。研究情况:带电粒子垂直于电场方向进入匀强电场。(2)运动形式:类平抛运动运动形式:类平抛运动(3)处理方法:应用运动的合成与分解。处理方法:应用运动的合成与分解。沿电场方向,做初速度为零的沿电场方向,做初速度为零的 运动。运动。沿初速度方向做 运动,运动时间t 。匀速直线匀加速直线第
10、13页/共81页第14页/共81页试一试试一试图图635A1 1B1 2C2 1 D1 4答案:B第15页/共81页示波管示波管想一想想一想 一台正常工作的示波管,突然发现荧光屏上画面一台正常工作的示波管,突然发现荧光屏上画面的高度缩小,则产生故障的原因可能是什么?的高度缩小,则产生故障的原因可能是什么?第16页/共81页记一记记一记 1构造构造 ,偏转极板,偏转极板,荧光屏。荧光屏。(如图如图636所示所示)电子枪图图636第17页/共81页 2工作原理工作原理 (1)YY上加的是待显示的上加的是待显示的 ,XX上是机器自身上是机器自身产生的锯齿形电压,叫做产生的锯齿形电压,叫做 。(2)观
11、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XX和和YY之间都没有加电压,则电子之间都没有加电压,则电子枪射出的电子沿直线运动,打在荧光屏枪射出的电子沿直线运动,打在荧光屏 ,在那里产生一,在那里产生一个亮斑。个亮斑。若所加扫描电压和若所加扫描电压和 的周期相等,就可以在的周期相等,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象。荧光屏上得到待测信号在一个周期内变化的稳定图象。信号电压扫描电压中心信号电压第18页/共81页 试一试试一试4示波器是一种多功能电学仪器,它是由加速电场和示波器是一种多功能电学仪器,它是由加速电场和偏转电场组成。如图偏转电场组成。如图637所示,电子
12、在电压为所示,电子在电压为U1的电场中由静止开始加速,然后射入电压为的电场中由静止开始加速,然后射入电压为U2的平的平行金属板间的电场中,入射方向与极板平行,在满行金属板间的电场中,入射方向与极板平行,在满足电子能射出平行电场区的条件下,下述情况一定足电子能射出平行电场区的条件下,下述情况一定能使电子偏转角度能使电子偏转角度变大的是变大的是 ()第19页/共81页图图637AU1变大,变大,U2变大变大 BU1变小,变小,U2变大变大CU1变大,变大,U2变小变小 DU1变小,变小,U2变小变小第20页/共81页答案:B第21页/共81页平行板电容器的动态问题分析平行板电容器的动态问题分析 1
13、.运用电容器定义式和决定式分析电容器相关量变运用电容器定义式和决定式分析电容器相关量变化的思路化的思路 (1)确定不变量,分析是电压不变还是所带电荷量不确定不变量,分析是电压不变还是所带电荷量不变。变。第22页/共81页 2两类动态问题分析比较两类动态问题分析比较 (1)第一类动态变化:两极板间电压第一类动态变化:两极板间电压U恒定不变恒定不变第23页/共81页第24页/共81页(2)第二类动态变化:电容器所带电荷量第二类动态变化:电容器所带电荷量Q恒定不变恒定不变第25页/共81页 例例1如图如图638所示,平行板电容器与电动势所示,平行板电容器与电动势为为E的直流电源的直流电源(内阻不计内
14、阻不计)连接,下极板接地。一带电油连接,下极板接地。一带电油滴位于电容器中的滴位于电容器中的P点且恰好处于平衡状态。现将平行点且恰好处于平衡状态。现将平行板电容器的上极板竖直向上移动一小段距离,则板电容器的上极板竖直向上移动一小段距离,则()A带电油滴将沿竖直方向向上运动带电油滴将沿竖直方向向上运动 BP点的电势将降低点的电势将降低 C带电油滴的电势能将减小带电油滴的电势能将减小 D若电容器的电容减小,则极板带若电容器的电容减小,则极板带电荷量将增大电荷量将增大图图638第26页/共81页答案答案B第27页/共81页平行板电容器的动态分析问题常见的类型平行板电容器的动态分析问题常见的类型第28
15、页/共81页带电体在电场中的平衡与加速带电体在电场中的平衡与加速 1.带电粒子在电场中运动时重力的处理带电粒子在电场中运动时重力的处理 (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,一般都不考虑重力除有说明或明确的暗示以外,一般都不考虑重力(但并但并不忽略质量不忽略质量)。(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,一般都不能忽略重力。有说明或有明确的暗示以外,一般都不能忽略重力。第29页/共81页 2带电粒子在电场中的平衡带电粒子在电场中的平衡 解题步骤:解题步骤
16、:选取研究对象,选取研究对象,进行受力分析,注进行受力分析,注意电场力的方向特点。意电场力的方向特点。由平衡条件列方程求解。由平衡条件列方程求解。3带电粒子在电场中的变速直线运动带电粒子在电场中的变速直线运动 可用运动学公式和牛顿第二定律求解或从功能角度可用运动学公式和牛顿第二定律求解或从功能角度用动能定理或能量守恒定律求解。用动能定理或能量守恒定律求解。第30页/共81页 例例2(2012济南模拟济南模拟)如图如图639所示,一带电荷量为所示,一带电荷量为q、质量为、质量为m的的小物块处于一倾角为小物块处于一倾角为37的光滑斜面上,的光滑斜面上,当整个装置被置于一水平向右的匀强电当整个装置被
17、置于一水平向右的匀强电场中,小物块恰好静止。重力加速度取场中,小物块恰好静止。重力加速度取g,sin 370.6,cos 370.8。求:。求:(1)水平向右电场的电场强度;水平向右电场的电场强度;图图639(3)电场强度变化后物块下滑距离电场强度变化后物块下滑距离L时的动能。时的动能。第31页/共81页审题指导审题指导第一步:抓关键点第一步:抓关键点第二步:找突破口第二步:找突破口(1)要求要求“电场强度电场强度”应根据平衡条件求解。应根据平衡条件求解。(2)要求要求“加速度加速度”应用牛顿第二定律求解。应用牛顿第二定律求解。(3)要求要求“动能动能”应用动能定理或功能关系求解。应用动能定理
18、或功能关系求解。受力平衡恰好静止不计摩擦光滑斜面获取信息关键点第32页/共81页第33页/共81页 (3)电场强度变化后物块下滑距离电场强度变化后物块下滑距离L时,重力做正功,时,重力做正功,电场力做负功,由动能定理得电场力做负功,由动能定理得mgLsin 37qELcos 37Ek0 可得可得Ek0.3mgL第34页/共81页带电体在电场中运动的分析方法带电体在电场中运动的分析方法 与力学的分析方法基本相同:先分析受力情况,再分与力学的分析方法基本相同:先分析受力情况,再分析运动状态和运动过程析运动状态和运动过程(平衡、加速或减速;是直线还是平衡、加速或减速;是直线还是曲线曲线);然后选用恰
19、当的规律解题。也可以从功和能的角;然后选用恰当的规律解题。也可以从功和能的角度分析:带电体的加速度分析:带电体的加速(含偏转过程中速度大小的变化含偏转过程中速度大小的变化)过过程是其他形式的能和动能之间的转化过程。解决这类问题,程是其他形式的能和动能之间的转化过程。解决这类问题,可以用动能定理或能量守恒定律。可以用动能定理或能量守恒定律。第35页/共81页带电粒子在匀强电场中的偏转问题带电粒子在匀强电场中的偏转问题 1.两个结论两个结论 第36页/共81页2带电粒子在匀强电场中偏转的功能关系带电粒子在匀强电场中偏转的功能关系第37页/共81页 例例3(2012云南名校联考云南名校联考)如图如图
20、6310所示直流所示直流电源的路端电压电源的路端电压U182V。金属板。金属板AB、CD、EF、GH相互平行、彼此靠近。它们分别和变阻器上的触点相互平行、彼此靠近。它们分别和变阻器上的触点a、b、c、d连接。变阻器上连接。变阻器上ab、bc、cd段电阻之比为段电阻之比为1 2 3。孔孔O1正对正对B和和E,孔,孔O2正对正对D和和G。边缘。边缘F、H正对。一个正对。一个电子以初速度电子以初速度v04106m/s沿沿AB方向从方向从A点进入电场,点进入电场,恰好穿过孔恰好穿过孔O1和和O2后,从后,从H点离开电场。金属板间的距点离开电场。金属板间的距离离L12 cm,L24 cm,L36 cm。
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