高考物理一轮复习专题电容器带电粒子在电场中的运动课件.ppt

1、2018届高考物理一轮复习电容器 带电粒子在电场中的运动考点梳理知识点一：电容器一、电容器1.电容器的充、放电(1)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 ，电容器中储存.(2)放电：使充电后的电容器失去电荷的过程，放电过程中 转化为其他形式的能.电荷电场能异种电场能考点梳理(1)定义式：C ，不能理解为电容C 与Q 成正比、与U 成反比，一个电容器电容的大小是由电容器 决定的，与电容器是否带电及带电多少无关.(2)决定式：C ，r为介电常数，S为极板 ，d为板间距离.本身的因素正对面积考点梳理知识点二：带电粒子在匀强电场中的运动示波管1.直线问题：若不计粒子的重力，则电场力对

2、带电粒子做的功等于带电粒子 的增量.qEd动能考点梳理2.偏转问题：(1)条件分析：不计重力的带电粒子以速度v0垂直于电场线方向飞入匀强电场.(2)运动性质：运动.(3)处理方法：利用运动的合成与分解.沿初速度方向：做 运动.沿电场方向：做初速度为零的 运动.类平抛匀速直线匀加速考点梳理3.示波管的构造：电子枪，荧光屏.(如图所示)偏转电极考点精讲考点一：平行板电容器的动态分析一、两类典型问题1.电容器始终与恒压电源相连，电容器两极板间的电势差U保持不变.2.电容器充电后与电源断开，电容器两极所带的电荷量Q保持不变.二、动态分析思路1.U不变(3)根据UABEd分析某点电势变化.2.Q不变考点

3、精讲考点精讲考向1：对平行板电容器的动态分析的理解 D【例1】(2016全国卷14)一平行板电容器两极板之间充满云母介质，接在恒压直流电源上.若将云母介质移出，则电容器()A.极板上的电荷量变大，极板间电场强度变大B.极板上的电荷量变小，极板间电场强度变大C.极板上的电荷量变大，极板间电场强度不变D.极板上的电荷量变小，极板间电场强度不变考点精讲由C 可知，当将云母介质移出时，r变小，电容器的电容C变小；根据QCU可知，当C减小时，Q减小.再由E ，由于U与d都不变，故电场强度E不变，选项D正确.【例2】(2016天津理综4)如图所示，平行板电容器带有等量异种电荷，与静电计相连，静电计金属外壳

4、和电容器下极板都接地，在两极板间有一固定在P点的点电荷，以E表示两板间的电场强度，Ep表示点电荷在P点的电势能，表示静电计指针的偏角.若保持下极板不动，将上极板向下移动一小段距离至图中虚线位置，则()A.增大，E 增大 B.增大，Ep 不变 C.减小，Ep 增大 D.减小，E 不变考点精讲D对平行板电容器的动态分析的进一步拓展认识若保持下极板不动，将上极板向下移动一小段距离，根据C 可知，C变大；根据QCU可知，在Q一定的情况下，两极板间的电势差减小，则静电计指针偏角减小；P点离下极板的距离不变，E不变，则P点与下极板的电势差不变，P点的电势不变，故Ep不变；由以上分析可知，选项D正确.考点精

5、讲考点二：带电粒子在电场中的直线运动1.做直线运动的条件(1)粒子所受合外力F合0，粒子或静止，或做匀速直线运动.(2)粒子所受合外力F合0，且与初速度方向在同一条直线上，带电粒子将 做匀加速直线运动或匀减速直线运动.2.用动力学观点分析3.用功能观点分析匀强电场中：WEqdqU mv 2 mv0 2非匀强电场中：WqUE k2E k1考点精讲考点精讲考向2：带电粒子在电场中的运动【例3】在真空中水平放置平行板电容器，两极板间有一个带电油滴，电容器两板间距为d，当平行板电容器的电压为U0时，油滴保持静止状态，如图所示.当给电容器突然充电使其电压增加U1时，油滴开始向上运动；经时间t后，电容器突

6、然放电使其电压减少U2，又经过时间t，油滴恰好回到原来位置.假设油滴在运动过程中没有失去电荷，充电和放电的过程均很短暂，这段时间内油滴的位移可忽略不计.重力加速度为g.求：(1)带电油滴所带电荷量与质量之比；(2)第一个t 与第二个t 时间内油滴运动的加速度大小之比；(3)U1与U2之比.考点精讲考点精讲(2)设第一个t 时间内油滴的位移为x1，加速度为a1，第二个t 时间内油滴的位移为x2，加速度为a2，则且v1a1t，x2x1解得a1a213.考点精讲【例4】(2014安徽22)如图所示，充电后的平行板电容器水平放置，电容为C，极板间的距离为d，上极板正中有一小孔.质量为m、电荷量为q的小

7、球从小孔正上方高h处由静止开始下落，穿过小孔到达下极板处速度恰为零(空气阻力忽略不计，极板间电场可视为匀强电场，重力加速度为g).求：(1)小球到达小孔处的速度；考点精讲对带电粒子在电场中的运动的进一步拓展考点精讲(2)极板间电场强度的大小和电容器所带电荷量；在极板间带电小球受重力和电场力作用，由牛顿运动定律知：mgqEma由运动学公式知：0v22ad(3)小球从开始下落运动到下极板处的时间.考点精讲考点精讲考点三：带电粒子在电场中的偏转a.能飞出电容器：t .b.不能飞出电容器：匀速直线(2)沿电场力方向，做 运动加速度：离开电场时的偏移量：离开电场时的偏转角：匀加速直线1.运动规律：(1)

8、沿初速度方向做 运动，运动时间考点精讲2.两个结论(1)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，偏移量和偏转角总是相同的.(2)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O为粒子水平位移的中点，即O到偏转电场边缘的距离为 .3.功能关系当讨论带电粒子的末速度v时也可以从能量的角度进行求解：qUy mv 2 mv02，其中Uy y，指初、末位置间的电势差.考点精讲考点精讲【例5】(2016北京理综23)如图所示，电子由静止开始经加速电场加速后，沿平行于板面的 方向射入偏转电场，并从另一侧射出.已知电子质量为m，电荷量为e，加速电场电压 为U0，偏转电场可看

9、做匀强电场，极板间电压为U，极板长度为L，板间距为d.求：(1)忽略电子所受重力，求电子射入偏转电场时初速度v0和从电场射出时沿垂直板面方 向的偏转距离y；考向1：带电粒子在电场中的偏转考点精讲考点精讲考点精讲(2)分析物理量的数量级，是解决物理问题的常用方法.在解决(1)问时忽略了电子所受重力，请利用下列数据分析说明其原因.已知U2.0102 V，d4.0102 m，m9.11031 kg，e1.61019 C，g10 m/s2.(3)极板间既有静电场也有重力场.电势反映了静电场各点的能的性质，请写出电势的定义式.类比电势的定义方法，在重力场中建立“重力势”G的概念，并简要说明电势和“重力势

10、”的共同特点.考点精讲(2)只考虑电子所受重力和电场力的数量级，有 重力Gmg1029 N(3)电场中某点电势 定义为电荷在该点的电势能Ep与其电荷量q 的比值，即 ，类比静电场电势的定义，将重力场中物体在某点的重力势能 EG 与其质量m 的比值，叫做“重力势”，即 G .电势 和重力势G 都是反映场的能的性质的物理量，仅由场自身的因素决定.考点精讲【例6】(2015安徽理综23)在xOy平面内，有沿y轴负方向的匀强电场，场强 大小为E(图中未画出)，由A点斜射出一质量为m，带电量为q的粒子，B 和C 是粒子运动轨迹上的两点，如图所示，其中l0为常数.粒子所受重力 忽略不计.求：(1)粒子从A

11、到C过程中电场力对它做的功；粒子从A到C过程中电场力对它做的功WqE(yAyC)3qEl0对带电粒子在电场中的偏转的进一步拓展考点精讲(2)粒子从A到C过程所经历的时间；tADtDBT，且tBCT 由牛顿第二定律qEma 由运动学公式得yD aT2 从D到C做类平抛运动，沿y轴方向：yD3l0 a(2T)2 由式解得T 则AC过程所经历的时间t3T3 课堂小结本节主要内容:1.电容器2.带电粒子在匀强电场中的运动示波管3.带电粒子在电场中的直线运动4.带电粒子在电场中的偏转1.如图所示，一带电小球悬挂在竖直放置的平行板电容器内，当开关S闭合，小球静止时，悬线与竖直方向的夹角为，则（）A.当开关

12、S断开时，若减小平行板间的距离，则夹角 增大B.当开关S断开时，若增大平行板间的距离，则夹角 变小C.当开关S闭合时，若减小平行板间的距离，则夹角 增大D.当开关S闭合时，若减小平行板间的距离，则夹角 减小C考点精讲2.如图所示，电容器极板间有一可移动的电介质板，介质与被测物体相连，电容器接入电路后，通过极板上物理量的变化可确定被测物体的位置，则下列说法中正确的是（）A.若电容器极板间的电压不变，x变大，电容 器极板上带电荷量增加B.若电容器极板上带电荷量不变，x变小，电 容器极板间电压变大C.若电容器极板间的电压不变，x变大，有电流流向电容器的正极板D.若电容器极板间的电压不变，x变大，有电

13、流流向电容器的负极板D随堂检测若x变大，则由C，可知电容器电容减小，在极板间的电压不变的情况下，由QCU知电容器带电荷量减少，此时带正电荷的极板得到电子，带负电荷的极板失去电子，所以有电流流向负极板，A、C错误，D正确.若电容器极板上带电荷量不变，x变小，则电容器电容增大，由U 可知，电容器极板间电压减小，B错误.随堂检测3.(2015新课标全国14)如图所示，两平行的带电金属板水平放置.若在两板中间a点从静止释放一带电微粒，微粒恰好保持静止状态，现将两板绕过a点的轴(垂直于纸面)逆时针旋转45，再由a点从静止释放一同样的微粒，该微粒将（）A.保持静止状态B.向左上方做匀加速运动C.向正下方做

14、匀加速运动D.向左下方做匀加速运动D随堂检测两平行金属板水平放置时，带电微粒静止有mgqE，现将两板绕过a点的轴(垂直于纸面)逆时针旋转45后，两板间电场强度方向逆时针旋转45，电场力方向也逆时针旋转45，但大小不变，此时电场力和重力的合力大小恒定，方向指向左下方，故该微粒将向左下方做匀加速运动，选项D正确.随堂检测4.两平行金属板相距为d，电势差为U，一电子质量为m、电荷量为e，从O点沿垂直于极板的方向射出，最远到达A点，然后返回，如图所示，OAh，此电子具有的初动能是（）D随堂检测5.如图所示，一带电荷量为q、质量为m的小物块处于一倾角为37的光滑斜面上，当整个装置被置于一水平向右的匀强电

15、场中时，小物块恰好静止.重力加速度取g，sin 370.6，cos 370.8.求：(1)水平向右电场的电场强度；(2)若将电场强度减小为原来的，物块的加速度是多大？(3)电场强度变化后物块下滑距离L时的动能.随堂检测（1）小物块静止在斜面上，受重力、电场力和斜面支持力，受力分析如图所示，则有FNsin 37qEFNcos 37mg解得E随堂检测（2）若电场强度减小为原来的 ，即E 由牛顿第二定律得 mgsin 37qEcos 37ma 解得a0.3g随堂检测（3）电场强度变化后物块下滑距离L时，重力做正功，电场力做负功，由动能定理得 mgLsin 37qELcos 37Ek0 解得Ek0.3mgL.随堂检测