高考物理一輪總復(fù)習(xí) 專題七 第3講 電容器與電容 帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)課件.pptVIP

第3講電容器與電容帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 考點(diǎn)1 電容 平行板電容器的動(dòng)態(tài)分析 1 電容器 1 組成 由兩個(gè)彼此絕緣且又相互靠近的導(dǎo)體組成 2 帶電量 一個(gè)極板所帶電量的絕對(duì)值 2 電容 1 定義 電容器所帶的電量與兩極板間電勢(shì)差的比值 2 公式 c 3 物理意義 電容是描述電容器容納電荷本領(lǐng)大小的物理量 電容c由電容器本身的構(gòu)造因素決定 與u q無(wú)關(guān) 4 單位 1法拉 f 微法 f 皮法 pf 3 平行板電容器的電容 106 1012 1 影響因素 平行板電容器的電容與兩極板的 成正比 與兩極板的 成反比 并且跟板間插入的電 介質(zhì)有關(guān) 正對(duì)面積 距離 2 公式 c s4 kd 4 平行板電容器的動(dòng)態(tài)分析 電壓 電量 1 兩種情況 保持兩極板與電源相連 則電容器兩極板間 不變 充電后斷開電源 則電容器的 不變 3 方法 找不變量與變化量之間的公式來(lái)決定要比較的量的變化關(guān)系 如 q不變 d變小 比較e的變化 則q cu 跟蹤訓(xùn)練 d a 電容器電容越大 電容器所帶電荷量就越多b 電容器的兩極板間電勢(shì)差越大 電容越大c 電容器的電容與其所帶電荷量成正比 與兩極板間的電勢(shì)差成反比d 電容器的電容不隨所帶電荷量及兩極板間的電勢(shì)差的變化而變化 2 雙選 圖7 3 1所示的是一個(gè)由電池 電阻r 電鍵s與平行板電容器組成的串聯(lián)電路 電鍵閉合 在增大電容器 兩極板間距離的過(guò)程中 a 電阻r中沒(méi)有電流b 電容器的電容變小c 電阻r中有從a流向b的電流 d 電阻r中有從b流向a的電流 圖7 3 1 解析 圖中電容器被充電 a極板帶正電 b極板帶負(fù)電 兩極板間距離d時(shí) 電容c變小 由于電容器始終與電池相連 當(dāng)c減小時(shí)電容器兩極板所帶電荷量q減小 a極板所帶正電荷的一部分從a到b經(jīng)電阻r流向電源正極 即電阻r中有從a流向b的電流 答案 bc 3 2010年北京卷 用控制變量法 可以研究影響平行板電容器電容的因素 如圖7 3 2 設(shè)兩極板正對(duì)面積為s 極板間的距離為d 靜電計(jì)指針偏角為 實(shí)驗(yàn)中 極板所帶電荷量 不變 若 圖7 3 2 a 保持s不變 增大d 則 變大b 保持s不變 增大d 則 變小c 保持d不變 減小s 則 變小d 保持d不變 減小s 則 不變答案 a 考點(diǎn)2 帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 示波管 1 帶電粒子在電場(chǎng)中的直線運(yùn)動(dòng) 1 運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分析 帶電粒子沿與電場(chǎng)線平行的方向進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng) 受到的電場(chǎng)力與運(yùn)動(dòng)方向在同一條直線上 做勻變速直線運(yùn)動(dòng) 2 用功能觀點(diǎn)分析 電場(chǎng)力對(duì)帶電粒子所做的功等于粒子 動(dòng)能的變化 即qu 2 帶電粒子的偏轉(zhuǎn)分析 1 運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 帶電粒子受到恒定的與初速度方向垂直的電 場(chǎng)力作用而做類平拋運(yùn)動(dòng) 勻速 勻加速 2 處理方法 類似于平拋運(yùn)動(dòng)的處理方法 如圖7 3 3 圖7 3 3 圖7 3 4 3 兩個(gè)推論如圖7 3 4所示 設(shè)帶電粒子質(zhì)量為m 電荷量為q 以速度v0垂直于電場(chǎng)線射入勻強(qiáng)電場(chǎng) 偏轉(zhuǎn)電壓為u1 若粒子 1 若不同的帶電粒子是從靜止經(jīng)同一加速電壓u0加速后 由此式可知 粒子的偏轉(zhuǎn)角 與粒子的q m無(wú)關(guān) 僅決定于加速電場(chǎng)和偏轉(zhuǎn)電場(chǎng) 即不同的帶電粒子從靜止經(jīng)過(guò)同一電場(chǎng)加速后進(jìn)入同一偏轉(zhuǎn)電場(chǎng) 它們?cè)谄D(zhuǎn)電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)角度總是相同的 4 示波管 1 構(gòu)造 電子槍 偏轉(zhuǎn)電極 熒光屏 如圖7 3 5 所示 圖7 3 5 2 工作原理 如果在偏轉(zhuǎn)電極xx 和yy 之間都沒(méi)有加電壓 則電子槍射出的電子沿直線運(yùn)動(dòng) 打在熒光屏中心 在那里產(chǎn)生一個(gè)亮斑 yy 上加的是待顯示的信號(hào)電壓 xx 上是機(jī)器自身的鋸齒形電壓 叫做掃描電壓 若所加掃描電壓和信號(hào)電壓的周期相同 就可以在熒光屏上得到待測(cè)信號(hào)在一個(gè)周期內(nèi)變化的圖象 跟蹤訓(xùn)練 4 2011年江蘇模擬 如圖7 3 6所示 平行板電容器與恒定電源相連 負(fù)極板接地 在兩板間有一正電荷 電荷量很少且不變 固定在p點(diǎn) 以u(píng)表示電容兩極板間的電壓 e表示兩極板間的場(chǎng)強(qiáng) ep表示正電荷在p點(diǎn)的電勢(shì)能 若保持負(fù)極板 不動(dòng) 而將正極板向上移至某位置 則 圖7 3 6 a u不變 ep變小c e變小 ep變大 b u不變 ep不變d e變大 ep不變 解析 向上移動(dòng)正極板 電源電壓不變 則電容器兩端電壓不變 u不變 d變大 則電容c變小 由q cu知q變小 故兩極板間場(chǎng)強(qiáng)變小 ep變小 a選項(xiàng)正確 答案 a 與加速電場(chǎng) 偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的關(guān)系 下列說(shuō)法中正 5 雙選 如圖7 3 7所示 示波器的示波管可以視為加速電場(chǎng)與偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的組合 若已知加速電壓為u1 偏轉(zhuǎn)電壓為u2 偏轉(zhuǎn)極板長(zhǎng)為l 板間距為d 且電子被加速前的初速度可忽略 則關(guān)于示波器的靈敏度 即偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中每單位偏轉(zhuǎn)電壓所 引起的偏轉(zhuǎn)量 hu2 確的是 圖7 3 7 a l越大 靈敏度越高b d越大 靈敏度越高c u1越大 靈敏度越小d u2越大 靈敏度越小 答案 ac 6 真空室中有如圖7 3 8所示的裝置 電極k發(fā)出的電子 初速度不計(jì) 經(jīng)過(guò)加速電場(chǎng)后 由小孔o(hù)沿水平放置的偏轉(zhuǎn)板m n間的中心軸線oo 射入 m n板長(zhǎng)為l 兩板間加有恒定電壓 它們間的電場(chǎng)可看做勻強(qiáng)電場(chǎng) 偏轉(zhuǎn)板右端邊緣到熒光屏p的距離為s 當(dāng)加速電壓為u1時(shí) 電子恰好打在n板中央的a點(diǎn) 當(dāng)加速電壓為u2時(shí) 電子打在熒光屏的b點(diǎn) 已知a b點(diǎn)到中心軸線oo 的距離相等 求u1 u2 圖7 3 8 解 設(shè)電子電量為e 質(zhì)量為m 由題意 電子在偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中做類平拋運(yùn)動(dòng) 加速度為a且 保持不變 當(dāng)加速電壓為u1時(shí) 設(shè)電子進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)的速度為v1 有 熱點(diǎn)1 電容器問(wèn)題的動(dòng)態(tài)分析 例1 2011年天津卷 板間距為d的平行板電容器所帶電荷量為q時(shí) 兩極板間的電勢(shì)差為u1 板間場(chǎng)強(qiáng)為e1 現(xiàn)將電 兩極板間電勢(shì)差為u2 板間場(chǎng)強(qiáng)為e2 下列說(shuō)法正確的是 a u2 u1 e2 e1c u2 u1 e2 2e1 b u2 2u1 e2 4e1d u2 2u1 e2 2e1 答案 c 備考策略 對(duì)電容器的動(dòng)態(tài)分析常與傳感器的有關(guān)知識(shí)相結(jié)合 在分析問(wèn)題的時(shí)候同樣是先要判斷題目中描述的過(guò)程屬于電壓不變的情況還是電量不變的情況 再根據(jù)影響電容器的電容的因素進(jìn)行判斷 觸類旁通 1 2010年重慶卷 某電容式話筒的原理示意圖如圖7 3 9所示 e為電源 r為電阻 薄片p和q為兩金屬極板 對(duì)著話 筒說(shuō)話時(shí) p振動(dòng)而q可視為不動(dòng) 在p q間距增大過(guò)程中 圖7 3 9 a p q構(gòu)成的電容器的電容增大b p上電荷量保持不變c m點(diǎn)的電勢(shì)比n點(diǎn)的低d m點(diǎn)的電勢(shì)比n點(diǎn)的高 答案 d 解析 電容式話筒與電源串聯(lián) 電壓保持不變 在p q間 熱點(diǎn)2 帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) 例2 2011年安徽卷 如圖7 3 10甲所示 兩平行正對(duì)的金屬板a b間加有如圖乙所示的交變電壓 一重力可忽略不計(jì)的帶正電粒子被固定在兩板的正中間p處 若在t0時(shí)刻釋放該粒子 粒子會(huì)時(shí)而向a板運(yùn)動(dòng) 時(shí)而向b板運(yùn)動(dòng) 并最 終打在a板上 則t0可能屬于的時(shí)間段是 圖7 3 10 思路點(diǎn)撥 考查帶電粒子在電場(chǎng)中的直線運(yùn)動(dòng) 利用動(dòng)力學(xué)知識(shí)結(jié)合交變電壓圖象認(rèn)真進(jìn)行帶電粒子運(yùn)動(dòng)情況分析是解決此題的關(guān)鍵 運(yùn)動(dòng)至速度為零 然后再反方向加速運(yùn)動(dòng) 減速運(yùn)動(dòng)至速度為零 如此反復(fù)運(yùn)動(dòng) 每次向右運(yùn)動(dòng)的距離大于向左運(yùn)動(dòng)的距離 速向a板運(yùn)動(dòng) 再減速運(yùn)動(dòng)至速度為零 然后再反方向加速運(yùn)動(dòng) 減速運(yùn)動(dòng)至速度為零 如此反復(fù)運(yùn)動(dòng) 每次向左運(yùn)動(dòng)的距 然后再反方向加速運(yùn)動(dòng) 減速運(yùn)動(dòng)至速度為零 如此反復(fù)運(yùn)動(dòng) 每次向左運(yùn)動(dòng)的距離小于向右運(yùn)動(dòng)的距離 最終打在b板上 減速運(yùn)動(dòng)至速度為零 然后再反方向加速運(yùn)動(dòng) 減速運(yùn)動(dòng)至速度為零 如此反復(fù)運(yùn)動(dòng) 每次向右運(yùn)動(dòng)的距離大于向左運(yùn)動(dòng)的距離 最終打在b板上 所以d錯(cuò)誤 答案 b 觸類旁通 2 2010年珠海二模 如圖7 3 11所示 電子在電勢(shì)差為u1的加速電場(chǎng)中由靜止開始加速 然后水平射入電勢(shì)差為u2的兩塊平行金屬板間的電場(chǎng) 整個(gè)裝置處在真空中 在滿足電子能射出平行板區(qū)的條件下 下述四種情況中 一定能使電 c 子的偏轉(zhuǎn)位移y變大的是 a u1變大 u2變大b u1變大 u2變小c u1變小 u2變大d u1變小 u2變小 圖7 3 11 易錯(cuò)點(diǎn) 復(fù)合場(chǎng)中等效法分析 例題 如圖7 3 12所示 ab為光滑水平面 bcd為半徑為r的光滑豎直半圓軌道 直徑bd恰好豎直 空間存在水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng) 場(chǎng)強(qiáng)為e 現(xiàn)有一帶電 為 q 質(zhì)量為m qeg 的小球從a點(diǎn)以初速 度v0沿水平面運(yùn)動(dòng)后滑上圓弧 ab間的距 離為l 2r 要使小球恰能到達(dá)d點(diǎn) v0至少為多少 圖7 3 12 指點(diǎn)迷津 解決帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí) 可以把電場(chǎng)力與重力的合力當(dāng)成一個(gè)新的場(chǎng)力 再找