電容器及帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng).doc

電容器及帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)（一）電容1.電容器：兩個(gè)彼此絕緣而又互相靠近的導(dǎo)體就組成一個(gè)電容器.工作狀態(tài)充電和放電.電容器的帶電量2.電容：定義式為C.其中C與Q、U無(wú)關(guān)，僅由電容器本身決定.單位：1 F=1 C/V=10-6 F=1012 rF3.平行板電容器： C=. (1)保持兩板與電源相連， U不變. (2)充電后斷開(kāi)電源， Q不變.（二）帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)1.帶電粒子的直線運(yùn)動(dòng)qU=mv2-mv022.帶電粒子的偏轉(zhuǎn)把運(yùn)動(dòng)分解為垂直于電場(chǎng)方向上的一個(gè)分運(yùn)動(dòng)勻速直線運(yùn)動(dòng)：vxv0，xv0t；另一個(gè)是平行于場(chǎng)強(qiáng)方向的分運(yùn)動(dòng)勻加速運(yùn)動(dòng)，vyat，a.粒子的偏轉(zhuǎn)角為tan.是否考慮重力要依據(jù)具體情況而定：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).帶電顆粒：如液滴、油滴、塵埃、小球等，除有說(shuō)明或明確的暗示以外，一般都不能忽略重力.3.示波管典例剖析例1圖是一個(gè)由電池、電阻R、電鍵K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.電容器的電容變大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【思考】 (1)若電容器充電后將K再斷開(kāi)，在增大電容器兩極板間距離的過(guò)程中，平行板電容器電容、電量、電壓及兩板間的電場(chǎng)強(qiáng)度如何變化？(2)在K閉合的狀態(tài)下，電容器兩板間插入電介質(zhì)，則電容C、帶電量Q、板間電壓U、板間電場(chǎng)強(qiáng)度E等量將如何變?(3)在K閉合的狀態(tài)下，若插入兩板間的是一塊較薄的金屬板(dd)，則板間的電場(chǎng)強(qiáng)度E如何變?【設(shè)計(jì)意圖】通過(guò)本例說(shuō)明平行板電容器在與電源連接和斷開(kāi)兩種情況下，電容C、電量Q、電壓U及場(chǎng)強(qiáng)E隨d（S、）的變化而變化的規(guī)律及分析方法.例2圖是一個(gè)說(shuō)明示波管工作原理的示意圖，電子經(jīng)電壓U1加速后以速度v0垂直進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)的偏轉(zhuǎn)量是h.兩平行板間的距離為d，電勢(shì)差U2，板長(zhǎng)L.為了提高示波管的靈敏度（每單位電壓引起的偏轉(zhuǎn)量），可采用的方法是A.增大兩板間電勢(shì)差U2B.盡可能使板長(zhǎng)L短些 C.盡可能使板間距離d小一些D.使加速電壓U1升高一些【思考】 （1）在本裝置中，若將電子換成其他的負(fù)離子，其軌跡是否也發(fā)生變化？（2）電子從偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)飛出時(shí)，其速度的反向延長(zhǎng)線在初速度v0方向上有一交點(diǎn)O，此點(diǎn)O位于何處？【設(shè)計(jì)意圖】 通過(guò)本例說(shuō)明帶電粒子在電場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)問(wèn)題的分析方法.例3如圖，A、B為平行金屬板，兩板相距為d，分別與電源兩極相連，兩板的中央各有一小孔M和N.今有一帶電質(zhì)點(diǎn)，自A板上方相距d的P點(diǎn)由靜止自由下落（P、M、N在同一直線上），空氣阻力忽略不計(jì)，到達(dá)N孔時(shí)速度恰好為零，然后沿原路返回，若保持兩極間的電壓不變，則把A板向上平移一小段距離，質(zhì)點(diǎn)自P點(diǎn)自由下落后仍能返回把A板向下平移一小段距離，質(zhì)點(diǎn)自P點(diǎn)自由下落后將穿過(guò)N孔繼續(xù)下落把B板向上平移一小段距離，質(zhì)點(diǎn)自P點(diǎn)自由下落后仍能返回把B板向下平移一小段距離，質(zhì)點(diǎn)自P點(diǎn)自由下落后將穿過(guò)N孔繼續(xù)下落以上判斷正確的是A. B.C.D.【設(shè)計(jì)意圖】 通過(guò)本例說(shuō)明綜合運(yùn)用動(dòng)能定理等規(guī)律分析帶電粒子在電場(chǎng)、重力場(chǎng)等復(fù)合場(chǎng)中所做的較復(fù)雜的直線運(yùn)動(dòng)的方法，以及判斷由一個(gè)因素變化引起其他因素變化的方法.例4兩平行金屬板A、B水平放置，一個(gè)質(zhì)量為m=510-6 kg的帶電微粒，以v0=2 m/s的水平速度從兩板正中位置射入電場(chǎng)，如圖938所示，A、B兩板間距離為d=4 cm，板長(zhǎng)L=10 cm.（1）當(dāng)A、B間的電壓為UAB=1000V時(shí)，微粒恰好不偏轉(zhuǎn)，沿圖中直線射出電場(chǎng)，求該微粒的電量和電性.(2)令B板接地，欲使該微粒射出偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，求A板所加電勢(shì)的范圍. (1) q=210-9 C微粒帶負(fù)電.（2）-600 VA2600 V【設(shè)計(jì)意圖】 通過(guò)本例說(shuō)明綜合應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律、運(yùn)動(dòng)合成與分解的規(guī)律分析帶電粒子在電場(chǎng)力等多個(gè)力作用下做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的分析方法，本例還說(shuō)明了利用臨界情況求極值的分析方法.基本題型：（一）平行板電容器的基本性質(zhì)BA1. 如下圖所示，四個(gè)圖像描述了對(duì)給定的電容器充電時(shí)，電容器電量Q、電壓U和電容C三者的關(guān)系，正確的圖像有( )2如圖6所示，平行金屬板A、B組成的電容器，充電后與靜電計(jì)相連要使靜電計(jì)指針張角變大，下列措施中可行的是 A將A板向上移動(dòng) B將A板向右移動(dòng) C. 在A、B之間充滿電介質(zhì) D使A板放走部分電荷3如圖所示，當(dāng)平行板電容器充電后，靜電計(jì)的指針偏轉(zhuǎn)一定角度。若不改變A、B兩極板的帶電荷量而減小兩極板間的距離，同時(shí)在兩極板間插入電介質(zhì)，則靜電計(jì)指針的偏轉(zhuǎn)角度將 （選填“減小”、“增大”或“不變”）。 減小4.如圖所示，水平放置的平行板電容器，電容為C，極板間的距離為d，板長(zhǎng)為L(zhǎng)，與電池組相連，下極板接地.當(dāng)電鍵S閉合時(shí)，電容器中央P點(diǎn)有一個(gè)質(zhì)量為m、電量為q的油滴恰好處于靜止?fàn)顟B(tài).以下說(shuō)法正確的是：（ ）A此油滴帶負(fù)電B電鍵閉合時(shí)，如果將上極板向下移動(dòng)少許，電容值增大，油滴也向下移動(dòng)C電鍵斷開(kāi)后，如果將上極板向上移動(dòng)少許，P點(diǎn)的電勢(shì)不變D電鍵斷開(kāi)后，如果將上極板向上移動(dòng)少許，油滴仍能靜止，且其電勢(shì)能不變（二）電容器的加速和偏轉(zhuǎn)1. 如圖所示，帶電量為q，質(zhì)量為m的帶電粒子，在電壓為U的電場(chǎng)中，初速度為零，則射出電場(chǎng)時(shí)的速度大小為_(kāi)。2如圖所示，兩個(gè)平行的極板長(zhǎng)度為L(zhǎng)，相距d，板間電壓為U，質(zhì)量為m，電量為q的正離子沿平行于板面的方向射入電場(chǎng)中，射入時(shí)速度，求離子射出電場(chǎng)時(shí)沿垂直于板面方向的偏移距離y和偏轉(zhuǎn)角度。3.如圖所示，有三個(gè)質(zhì)量相等分別帶正電、負(fù)電和不帶電的小球，從平行板電場(chǎng)中的左側(cè)以相同的初速垂直于電場(chǎng)方向進(jìn)入電場(chǎng)，它們分別落到A、B、C三點(diǎn)，則可以斷定 A落到a點(diǎn)的小球帶正電，落到C點(diǎn)的小球帶負(fù)電B三小球在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間相等C三小球到達(dá)負(fù)極板的動(dòng)能關(guān)系是D三小球在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的加速度是aAaBaC4.如圖所示,電子在電勢(shì)差為U1的加速電場(chǎng)中由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng),然后射入電勢(shì)差為U2的兩塊平行板間的電場(chǎng)中,入射方向跟極板平行,整個(gè)裝置處于真空中,重力可忽略.在滿足電子能射出平行板的條件下,下述四種情況中,一定能使電子的偏角變大的是 A.U1變大，U2變大 B.U1變小，U2變大 C.U1變大，U2變小 D.U1變小，U2變小5.如圖所示，兩平行金屬板間距PQ的間距為10，兩板間電壓U1=2500V，一個(gè)正粒子（質(zhì)量為0.3210-30，電量為1.6010-19C）靜止在圖中a點(diǎn)(a離板很近)。在電場(chǎng)力作用下，沿圖中虛線進(jìn)入金屬板MN的電場(chǎng)中（U2=200V，MN相距2）。且剛好從上板邊緣處射出。若MN板長(zhǎng)均為6，不計(jì)粒子的重力。求：此粒子在MN電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間；偏轉(zhuǎn)的距離y；射出電場(chǎng)時(shí)的偏轉(zhuǎn)角1.2109s y=0.36：=arctan0.126.如圖所示為一真空示波管，電子從燈絲K發(fā)出（初速度不計(jì)），經(jīng)燈絲與A板間的加速電壓U1加速，從A板中心孔沿中心線KO射出，然后進(jìn)入兩塊平行金屬板M、N形成的偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中（偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)可視為勻強(qiáng)電場(chǎng)），電子進(jìn)入M、N間電場(chǎng)時(shí)的速度與電場(chǎng)方向垂直，電子經(jīng)過(guò)電場(chǎng)后打在熒光屏上的P點(diǎn)。已知加速電壓為U1，M、N兩板間的電壓為U2，兩板間的距離為d，板長(zhǎng)為L(zhǎng)1，板右端到熒光屏的距離為L(zhǎng)2，電子的質(zhì)量為m，電荷量為e。求：（1）電子從偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)射出時(shí)的側(cè)移量（2）；P點(diǎn)到O點(diǎn)的距離。y1= 7.如圖，相距為d的兩平行金屬板AB上加電壓U，A板電勢(shì)高，在A板上放一小粒放射性物質(zhì)，它不斷向右側(cè)空間各個(gè)方向放出質(zhì)量為m、電量為q的粒子，粒子最大速度為v.B板上涂熒光粉，粒子轟擊B板而發(fā)光，設(shè)粒子不被B板反射，則B板的發(fā)光面積為_(kāi).【答案】 8.一對(duì)平行金屬板A、B間電壓