6.3帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng).doc

第三節(jié)電容器與電容帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)基礎(chǔ)知識(shí)梳理一、 靜電現(xiàn)象：1.靜電感應(yīng)：把金屬導(dǎo)體放在外電場(chǎng)中，導(dǎo)體內(nèi)的_由于受電場(chǎng)力作用而_的現(xiàn)象叫做靜電感應(yīng)2.靜電平衡：導(dǎo)體中（包括表面）沒(méi)有電荷的_的狀態(tài)。3.靜電平衡特點(diǎn)：導(dǎo)體內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)_。導(dǎo)體為等勢(shì)體，表面為_(kāi)導(dǎo)體表面場(chǎng)強(qiáng)方向與導(dǎo)體表面_凈電荷分布在_4。靜電屏蔽：在靜電屏蔽現(xiàn)象中，金屬網(wǎng)罩可以使罩內(nèi)不受外界_的影響。二、電容器、電容1電容器(1)組成：由兩個(gè)彼此_又相互_的導(dǎo)體組成(2)帶電量：一個(gè)極板所帶電量的_(3)電容器的充、放電充電：使電容器帶電的過(guò)程，充電后電容器兩板帶上等量的_，電容器中儲(chǔ)存_放電：使充電后的電容器失去電荷的過(guò)程，放電過(guò)程中_轉(zhuǎn)化為其他形式的能2電容(1)定義式： C=_(2)單位：法拉(F)，1 F_F1012pF3平行板電容器(1)影響因素：平行板電容器的電容與_成正比，與介質(zhì)的_成正比，與兩極板間_成反比(2)決定式：C_，k為靜電力常量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(kāi)電源，則電容器所帶的_不變特別提示：(1)電容器的電容大小是由本身的特性決定的，與極板間電壓以及電容器帶電多少、帶不帶電荷無(wú)關(guān)(2)電容器充、放電時(shí)，電流的方向可以由正電荷定向移動(dòng)的方向來(lái)確定4.動(dòng)態(tài)分析如下表三、帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)1帶電粒子在電場(chǎng)中的加速(1)處理方法：利用動(dòng)能定理：qU_(2)適用范圍：_2帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)帶電粒子以垂直勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)方向進(jìn)入電場(chǎng)后，做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)，軌跡為拋物線(xiàn)垂直于場(chǎng)強(qiáng)方向做_運(yùn)動(dòng)：vxv0，xv0t.平行于場(chǎng)強(qiáng)方向做初速度為零的_運(yùn)動(dòng)：電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)a= vy=aty= tan=粒子從偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中射出時(shí)，就像是從極板間的l/2處沿直線(xiàn)射出.先加速后偏轉(zhuǎn)：qU0=mv02 y= tan=.先在電場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)出電場(chǎng)后繼續(xù)偏轉(zhuǎn)：Y=y+vyt= +.=(+L)= (+L)tan三、示波管1示波管裝置示波管由電子槍、偏轉(zhuǎn)電極和熒光屏組成，管內(nèi)抽成真空如圖632所示2工作原理:示波器是可以用來(lái)觀察電信號(hào)隨時(shí)間變化情況的一種電子儀器如果在偏轉(zhuǎn)電極XX上加橫向掃描電壓，同時(shí)加在偏轉(zhuǎn)電極YY上所要研究的信號(hào)電壓，電子束隨信號(hào)電壓的變化在縱向做豎直方向的掃描，其周期與偏轉(zhuǎn)電極XX的掃描電壓的周期相同，在熒光屏上就顯示出信號(hào)電壓隨時(shí)間變化的圖線(xiàn)經(jīng)典題型探究一、平行板電容器的動(dòng)態(tài)分析例1 (2011阜陽(yáng)模擬)如圖所示，在平行板電容器正中有一個(gè)帶電微粒.S閉合時(shí)，該微粒恰好能保持靜止.在以下兩種情況下：保持S閉合，充電后將S斷開(kāi).下列說(shuō)法能實(shí)現(xiàn)使該帶電微粒向上運(yùn)動(dòng)打到上極板的是( )A.情況下，可以通過(guò)上移極板M實(shí)現(xiàn)B.情況下，可以通過(guò)上移極板N實(shí)現(xiàn)C.情況下，可以通過(guò)上移極板M實(shí)現(xiàn)D.情況下，可以通過(guò)上移極板N實(shí)現(xiàn)變式訓(xùn)練一平行板電容器充電后與電源斷開(kāi)，負(fù)極板接地，在兩極板間有一正電荷(電荷量很小)固定在P點(diǎn)，如圖638所示，以E表示兩極板間的場(chǎng)強(qiáng)，U表示電容器的電壓，W表示正電荷在P點(diǎn)的電勢(shì)能若負(fù)極板不動(dòng)，將正極板移到圖中虛線(xiàn)所示的位置() AU變小，E不變BE變大，W變大CU變小，W不變 DU不變，W不變二、帶電粒子在電場(chǎng)中的平衡與直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)1.帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)重力的處理(1)基本粒子：如電子、質(zhì)子、粒子、離子等，除有說(shuō)明或明確的暗示以外，一般都不考慮重力(但并不忽略質(zhì)量).(2)帶電顆粒：如液滴、油滴、塵埃、小球等，除有說(shuō)明或有明確的暗示以外，一般都不能忽略重力.2.帶電粒子在電場(chǎng)中的平衡解題步驟:選取研究對(duì)象.進(jìn)行受力分析，注意電場(chǎng)力的方向特點(diǎn).由平衡條件列方程求解.3. 帶電粒子在電場(chǎng)中的變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)：可用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式和牛頓第二定律求解或從功能角度用動(dòng)能定理或能量守恒定律求解.例2如圖所示，一個(gè)質(zhì)量為m，帶電荷量為+q的粒子在O點(diǎn)以初速度v0跟水平方向成角射出，如果在某方向上加上一定大小的勻強(qiáng)電場(chǎng)后，可使粒子沿初速度方向做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng).(1)求所加最小勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)的大小及方向；(2)若加上水平向左、大小一定的勻強(qiáng)電場(chǎng)，求當(dāng)粒子速度為零時(shí)距O點(diǎn)的距離.【變式訓(xùn)練】如圖所示，板長(zhǎng)L=4 cm的平行板電容器，板間距離d=3 cm，板與水平線(xiàn)夾角=37，兩板所加電壓為U=100 V，有一帶負(fù)電液滴，帶電荷量為q=310-10C，以v0=1 m/s的水平速度自A板邊緣水平進(jìn)入電場(chǎng)，在電場(chǎng)中仍沿水平方向并恰好從B板邊緣水平飛出，取g=10 m/s2.求：(1)液滴的質(zhì)量；(2)液滴飛出時(shí)的速度.三、帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)例3 (2011南通模擬)如圖所示為研究電子槍中電子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的簡(jiǎn)化模型示意圖.在xOy平面的第一象限，存在以x軸、y軸及雙曲線(xiàn)y=L2/4x的一段(0x L，0y L)為邊界的勻強(qiáng)電場(chǎng)區(qū)域；在第二象限存在以x-L、x-2L、y0、yL的勻強(qiáng)電場(chǎng)區(qū)域.兩個(gè)電場(chǎng)大小均為E，不計(jì)電子所受重力，電子的電荷量為e，求：(1)從電場(chǎng)區(qū)域的邊界B點(diǎn)處由靜止釋放電子，電子離開(kāi)MNPQ時(shí)的坐標(biāo)；(2)由電場(chǎng)區(qū)域的AB曲線(xiàn)邊界由靜止釋放電子離開(kāi)MNPQ的最小動(dòng)能；【變式訓(xùn)練】?jī)蓧K水平金屬極板A、B正對(duì)放置，每塊極板長(zhǎng)均為l、極板間距為d.B板接地(電勢(shì)為零)、A板電勢(shì)為+U，重力加速度為g.兩個(gè)比荷(電荷量與質(zhì)量的比值)均為q/m=gd/U的帶正電質(zhì)點(diǎn)以相同的初速度沿A、B板的中心線(xiàn)相繼射入，如圖所示.第一個(gè)質(zhì)點(diǎn)射入后恰好落在B板的中點(diǎn)處.接著，第二個(gè)質(zhì)點(diǎn)射入極板間，運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間t后， A板電勢(shì)突然變?yōu)?U并且不再改變，結(jié)果第二個(gè)質(zhì)點(diǎn)恰好沒(méi)有碰到極板.求： (1)帶電質(zhì)點(diǎn)射入時(shí)的初速度v0.(2)在A板電勢(shì)改變之前，第二個(gè)質(zhì)點(diǎn)在板間運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t.當(dāng)堂達(dá)標(biāo)題（三）1.(2011南陽(yáng)模擬)如圖一個(gè)電容器與電池相連，增大電容器兩極板間的距離，則下列說(shuō)法中正確的是( )A.電容器電容增大B.電容器極板電量增加C.在增大極板間距離過(guò)程中，電路中電流方向如題圖所示D.原來(lái)靜止在電容器極板間的電荷將向上加速運(yùn)動(dòng)2.如圖所示，從F處釋放一個(gè)無(wú)初速度的電子向B板方向運(yùn)動(dòng)，指出下列對(duì)電子運(yùn)動(dòng)的描述中錯(cuò)誤的是(設(shè)電源電動(dòng)勢(shì)為U)( )A.電子到達(dá)B板時(shí)的動(dòng)能是U(eV)B.電子從B板到達(dá)C板動(dòng)能變化量為零C.電子到達(dá)D板時(shí)動(dòng)能是3U(eV)D.電子在A板和D板之間做往復(fù)運(yùn)動(dòng)3.( 2011湖雷模擬)三個(gè)分別帶有正電、負(fù)電和不帶電的質(zhì)量相同的顆粒，從水平放置的平行帶電金屬板左側(cè)以相同速度v0垂直電場(chǎng)線(xiàn)方向射入勻強(qiáng)電場(chǎng)，分別落在帶正電荷的下板上的a、b、c三點(diǎn)，如圖所示，下面判斷正確的是( )A.落在a點(diǎn)的顆粒帶正電，c點(diǎn)的帶負(fù)電，b點(diǎn)的不帶電B.落在a、b、c點(diǎn)的顆粒在電場(chǎng)中的加速度的關(guān)系是aaabacC.三個(gè)顆粒在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間關(guān)系是tatbtcD.電場(chǎng)力對(duì)落在c點(diǎn)的顆粒做負(fù)功4.(2010北京高考)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).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( )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5.(2011武漢模擬)如圖所示，矩形區(qū)域ABCD內(nèi)存在豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)，兩個(gè)帶正電的粒子a和b以相同的水平速度射入電場(chǎng)，粒子a由頂點(diǎn)A射入，從BC的中點(diǎn)P射出，粒子b由AB的中點(diǎn)O射入，從頂點(diǎn)C射出.若不計(jì)重力，則a和b的比荷(即粒子的電荷量與質(zhì)量之比)是( )A.12 B.21 C.18 D.816.(2011廈門(mén)模擬)如圖所示，A板發(fā)出的電子經(jīng)加速后，水平射入水平放置的兩平行金屬板間，金屬板間所加的電壓為U，電子最終打在光屏P上，關(guān)于電子的運(yùn)動(dòng)，則下列說(shuō)法中正確的是( )A.滑動(dòng)觸頭向右移動(dòng)時(shí)，其他不變，則電子打在熒光屏上的位置上升B.滑動(dòng)觸頭向左移動(dòng)時(shí)，其他不變，則電子打在熒光屏上的位置上升C.電壓U增大時(shí)，其他不變，則電子打在熒光屏上的速度大小不變D.電壓U增大時(shí)，其他不變，則電子從發(fā)出到打在熒光屏上的時(shí)間不變7.(2011鹽城模擬)如圖所示，空間有豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度為E，在電場(chǎng)中P處由靜止下落一質(zhì)量為m、帶電量為+q的小球(可視為質(zhì)點(diǎn)).在P的正下方h處有一水平彈性絕緣擋板S (擋板不影響電場(chǎng)的分布)，小球每次與擋板相碰后電量減小到碰前的k倍(k1)，而碰撞過(guò)程中小球的機(jī)械能不損失，即碰撞前后小球的速度大小不變，方向相反.設(shè)在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，擋板S處的電勢(shì)為零，則下列說(shuō)法正確的是( )A.小球在初始位置P處的電勢(shì)能為EqhB.小球第一次與擋板相碰后所能達(dá)到的最大高度大于hC.小球第一次與擋板相碰后所能達(dá)到最大高度時(shí)的電勢(shì)能小于EqhD.小球第一次與擋板相碰后所能達(dá)到的最大高度小于h8.(2011長(zhǎng)沙模擬)如圖所示，某空間有一豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度E=1.0102 V/m，一塊足夠大的接地金屬板水平放置在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，在金屬板的正上方高度h=0.80 m的a處有一粒子源，盒內(nèi)粒子以v0=2.0102 m/s的初速度向水平面以下的各個(gè)方向均勻放出質(zhì)量為m=2.010-15 kg，電荷量為q=+10-12C的帶電粒子，粒子最終落在金屬板b上.若不計(jì)粒子重力，求：(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字) (1)粒子源所在處a點(diǎn)的電勢(shì)；(2)帶電粒子打在金屬板上時(shí)的動(dòng)能；(3)從粒子源射出的粒子打在金屬板上的范圍(所形成的面積)；若使帶電粒子打在金屬板上的范圍減小，可以通過(guò)改變哪些物理量來(lái)實(shí)現(xiàn)?9.(2011廣州模擬)如圖所示，在真空中水平放置一對(duì)平行金屬板，板間距離為d，板長(zhǎng)為l，加電壓U后，板間產(chǎn)生一勻強(qiáng)電場(chǎng)，一質(zhì)子(質(zhì)量為m，電量為q)以初速度v0垂直電場(chǎng)方向射入勻強(qiáng)電場(chǎng)，(1)求質(zhì)子射出電場(chǎng)時(shí)的速度.(2)求質(zhì)子射出電場(chǎng)時(shí)的偏轉(zhuǎn)距離.單元檢測(cè)題（三）一、選擇題(本題共10小題，每題7分，至少一個(gè)答案正確，選不全得4分，共70分)1.(2011揚(yáng)州模擬)下列關(guān)于實(shí)驗(yàn)中使用靜電計(jì)的說(shuō)法中正確的有( )A.使用靜電計(jì)的目的是觀察電容器電壓的變化情況B.使用靜電計(jì)的目的是測(cè)量電容器電量的變化情況C.靜電計(jì)可以用電壓表替代D.靜電計(jì)可以用電流表替代2.(2011會(huì)昌模擬)水平放置的平行板電容器與一電池相連.在電容器的兩板間有一帶正電的質(zhì)點(diǎn)處于靜止?fàn)顟B(tài).現(xiàn)將電容器兩板間的距離增大，則 ( )A.電容變大，質(zhì)點(diǎn)向上運(yùn)動(dòng) B.電容變大，質(zhì)點(diǎn)向下運(yùn)動(dòng)C.電容變小，質(zhì)點(diǎn)保持靜止 D.電容變小，質(zhì)點(diǎn)向下運(yùn)動(dòng)3.如圖所示，先接通S使電容器充電，然后斷開(kāi)S.當(dāng)增大兩極板間距離時(shí)，電容器所帶電荷量Q、電容C、兩板間電勢(shì)差U，電容器兩極板間場(chǎng)強(qiáng)E的變化情況是( )A.Q變小，C不變，U不變，E變小 B.Q變小，C變小，U不變，E不變C.Q不變，C變小，U變大，E不變 D.Q不變，C變小，U變小，E變小4.使帶電的金屬球靠近不帶電的驗(yàn)電器，驗(yàn)電器的箔片張開(kāi).下列各圖表示驗(yàn)電器上感應(yīng)電荷的分布情況，正確的是( )5.虛線(xiàn)框內(nèi)存在著勻強(qiáng)電場(chǎng)(方向未知)，有一正電荷(重力不計(jì))從bc邊上的M點(diǎn)以速度v0射進(jìn)電場(chǎng)內(nèi)，最后從cd邊上的Q點(diǎn)射出電場(chǎng)，下列說(shuō)法正確的是( )A.電場(chǎng)力一定對(duì)電荷做了正功 B.電場(chǎng)方向可能垂直ab邊向右C.電荷運(yùn)動(dòng)的軌跡可能是一段圓弧 D.電荷的運(yùn)動(dòng)一定是勻變速運(yùn)動(dòng)6.(2010泰州模擬)如圖所示，水平放置的平行板電容器與一直流電源相連，在兩板中央有一帶電液滴處于靜止?fàn)顟B(tài).現(xiàn)通過(guò)瞬間平移和緩慢平移兩種方法將A板移到圖中虛線(xiàn)位置.下列關(guān)于帶電液滴運(yùn)動(dòng)的說(shuō)法中正確的是( )A.上述兩種方法中，液滴都向B板做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)B.采用瞬間平移的方法，液滴運(yùn)動(dòng)到B板經(jīng)歷的時(shí)間短C.采用緩慢平移的方法，液滴運(yùn)動(dòng)到B板時(shí)速度大D.采用緩慢平移的方法，液滴運(yùn)動(dòng)到B板過(guò)程中電場(chǎng)力做功多7.(2011焦作模擬)如圖所示，平行板電容器與電動(dòng)勢(shì)為E的直流電源(內(nèi)阻不計(jì))連接，下極板接地.一帶電油滴位于電容器中的P點(diǎn)且恰好處于平衡狀態(tài).現(xiàn)將平行板電容器的上極板豎直向上移動(dòng)一小段距離( )A.帶電油滴將沿豎直方向向上運(yùn)動(dòng) B.P點(diǎn)的電勢(shì)將降低C.帶電油滴的電勢(shì)能將減少D.若電容器的電容減小，則極板帶電量將增大8.如圖所示，在絕緣光滑水平面上固定兩個(gè)等量同種電荷A、B，在AB連線(xiàn)上的P點(diǎn)由靜止釋放一帶電滑塊，則滑塊會(huì)在A、B之間往復(fù)運(yùn)動(dòng)，則以下判斷正確的是( )A.滑塊一定帶的是與A、B異種的電荷B.滑塊一定帶的是與A、B同種的電荷C.滑塊在P由A向B運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，電勢(shì)能一定是先減小后增大D.滑塊的動(dòng)能與電勢(shì)能之和一定減小9.一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為+q的小球以初速度v0水平拋出，在小球經(jīng)過(guò)的豎直平面內(nèi)，存在著若干個(gè)如圖所示的無(wú)電場(chǎng)區(qū)和有理想上下邊界的勻強(qiáng)電場(chǎng)區(qū)，兩區(qū)域相互間隔、豎直高度相等，電場(chǎng)區(qū)水平方向無(wú)限長(zhǎng)，已知每一電場(chǎng)區(qū)的場(chǎng)強(qiáng)大小相等、方向均豎直向上，不計(jì)空氣阻力，下列說(shuō)法正確的是( )A.小球在水平方向一直做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)B.若場(chǎng)強(qiáng)大小等于mg/q，則小球經(jīng)過(guò)每一電場(chǎng)區(qū)的時(shí)間均相同C.若場(chǎng)強(qiáng)大小等于2mg/q，則小球經(jīng)過(guò)每一無(wú)電場(chǎng)區(qū)的時(shí)間均相同D.無(wú)論場(chǎng)強(qiáng)大小如何，小球通過(guò)所有無(wú)電場(chǎng)