高考物理 第3課時(shí) 電容器帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)知識精講 新人教版

1、第3課時(shí) 電容器、帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)1、高考解讀 知識：帶電粒子在勻強(qiáng)電場中的偏轉(zhuǎn)例1（09年安徽卷）23（16分）如圖所示，勻強(qiáng)電場方向沿軸的正方向，場強(qiáng)為。在點(diǎn)有一個(gè)靜止的中性微粒，由于內(nèi)部作用，某一時(shí)刻突然分裂成兩個(gè)質(zhì)量均為的帶電微粒，其中電荷量為的微粒1沿軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過一段時(shí)間到達(dá)點(diǎn)。不計(jì)重力和分裂后兩微粒間的作用。試求 （1）分裂時(shí)兩個(gè)微粒各自的速度； （2）當(dāng)微粒1到達(dá)（點(diǎn)時(shí)，電場力對微粒1做功的瞬間功率；（3）當(dāng)微粒1到達(dá)（點(diǎn)時(shí)，兩微粒間的距離。 知識：平行板電容器問題例2如圖8所示，d是一只二極管，它的作用是只允許電流從a流向b，不允許電流從b流向a ，平行板電容器ab

2、內(nèi)部原有電荷p處于靜止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)兩極板a和b的間距稍增大一些的瞬間(兩極板仍平行)，p的運(yùn)動(dòng)情況將是（a ）a仍靜止不動(dòng) b向下運(yùn)動(dòng) c向上運(yùn)動(dòng) d無法判斷 2、知識網(wǎng)絡(luò)考點(diǎn)1。電容器1. 構(gòu)成：兩個(gè)互相靠近又彼此絕緣的導(dǎo)體構(gòu)成電容器。2. 工作過程：充、放電及能量的轉(zhuǎn)化 3電容器帶的電荷量：是指每個(gè)極板上所帶電荷量的絕對值4.電容器的電壓：（1）額定電壓： （2）擊穿電壓： 1定義： 2定義式： 3電容的單位： 4物理意義： 5制約因素： 1平行板電容器的電容的決定式： 2平行板電容器兩板間的電場： 勻強(qiáng)電場，e=u/d51.帶電粒子的加速： 2. 帶電粒子在勻強(qiáng)電場中的偏轉(zhuǎn)： 處理方法 基本

3、關(guān)系： 考點(diǎn)5靜電平衡1、電場中的導(dǎo)體 金屬導(dǎo)體的特征： 做熱振動(dòng)的正離子和做無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)的自由電子組成+2 靜電感應(yīng)現(xiàn)象 3 靜電平衡狀態(tài)： 4、 靜電平衡狀態(tài)下導(dǎo)體的特點(diǎn)： 4、靜電屏蔽1）空腔導(dǎo)體的特點(diǎn)： 電荷只分布在外表面，內(nèi)表面不帶電，空腔內(nèi)沒有電場+2) 靜電屏蔽+外部電場對內(nèi)部儀器沒有影響 若將源電荷置于空腔內(nèi)，則外對內(nèi)沒有影響，但內(nèi)對外有影響 若將球殼接地，則內(nèi)外各不影響3) 應(yīng)用電學(xué)儀器和電子設(shè)備外面套有金屬罩 通信電纜版面包一層鉛皮高壓帶電作業(yè)人員穿金屬網(wǎng)衣3、復(fù)習(xí)方案基礎(chǔ)過關(guān)：重難點(diǎn)：加速和偏轉(zhuǎn)結(jié)合例3. (原創(chuàng))如圖所示，在真空中豎直放置一對金屬板,加速電壓為u。,水平

4、放置一對金屬板，板間距離為d,偏轉(zhuǎn)電壓為u，一電荷量為-q質(zhì)量為m的帶電粒子從極板由靜止出發(fā)。試分析帶電粒子的運(yùn)動(dòng)情況。(不計(jì)粒子的重力) 典型例題例4 兩個(gè)相距為d 的平行金屬板,有正對著的兩小孔a、b,如圖甲所示,兩板間加如圖乙所示的交變電場, 一質(zhì)量為m,帶電量為+q 的帶電粒子,在t =0時(shí)刻在a孔處無初速釋放,試判斷帶電粒子能否穿過b孔？（ t=0時(shí)刻a板電勢高） +rloq例5：長為l的金屬棒原來不帶電，現(xiàn)將一帶電荷量為q的正電荷放在距棒左端r處且與棒在一條線上，則棒上感應(yīng)電荷在棒內(nèi)中點(diǎn)o處產(chǎn)生的場強(qiáng)的大小 ，方向 。 abco圖-10變式練習(xí) .如圖-10，邊長為l的正三角形ab

5、c的頂點(diǎn)上分別固定有qa= +4q、qb= +q和qc= -4q三個(gè)相同大小的帶電金屬小球（視為點(diǎn)電荷）。用另一個(gè)和它們完全相同的不帶電金屬小球，依次和c球、a球和b球接觸后移走，再將一個(gè)原來不帶電的空心金屬球殼放入該電場，并使其球心恰好位于abc的中心處。達(dá)到靜電平衡后金屬球殼上的感應(yīng)電荷在球心o處的場強(qiáng)大小為_，球殼內(nèi)另一點(diǎn)p（如圖）的場強(qiáng)為_。 4 鞏固過關(guān)1一個(gè)動(dòng)能為k 的帶電粒子，垂直于電力線方向飛入平行板電容器，飛出電容器時(shí)動(dòng)能為2k ，如果使這個(gè)帶電粒子的初速度變?yōu)樵瓉淼膬杀?，那么它飛出電容器時(shí)的動(dòng)能變?yōu)椋海?）a8k ； b425k ；c5k ； d4k2圖中虛線表示原子核所形

6、成的電場的等勢線，實(shí)線表示一個(gè)粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡。粒子從a經(jīng)過b運(yùn)動(dòng)到c的過程中( )a動(dòng)能先增大，后減小 b電勢能先較小，后增大c電場力先做負(fù)功，后做正功，總功等于零d加速度先變小，后變大+yy´x´x電子槍熒光屏偏轉(zhuǎn)電極xx´y´y亮斑3下圖是示波管的原理圖。它由電子槍、偏轉(zhuǎn)電極（xx´和yy´）、熒光屏組成。管內(nèi)抽成真空。給電子槍通電后，如果在偏轉(zhuǎn)電極xx´和yy´上都沒有加電壓，電子束將打在熒光屏的中心o點(diǎn)，在那里產(chǎn)生一個(gè)亮斑。下列說法正確的是( )a要想讓亮斑沿oy向上移動(dòng)，需在偏轉(zhuǎn)電極yy´上加電

7、壓，且y´比y電勢高b要想讓亮斑移到熒光屏的右上方，需在偏轉(zhuǎn)電極xx´、yy´上加電壓，且x比x´電勢高、y比y´電勢高、c要想在熒光屏上出現(xiàn)一條水平亮線，需在偏轉(zhuǎn)電極xx´上加特定的周期性變化的電壓（掃描電壓）d要想在熒光屏上出現(xiàn)一條正弦曲線，需在偏轉(zhuǎn)電極xx´上加適當(dāng)頻率的掃描電壓、在偏轉(zhuǎn)電極yy´上加按正弦規(guī)律變化的電壓4如圖所示，帶正電小球質(zhì)量為m= 1 ×10-2kg ，帶電量為q=1×10-6c ，置于光滑絕緣水平面上的a點(diǎn)當(dāng)空間存在著斜向上的勻強(qiáng)電場時(shí)，該小球從靜止開始始終沿水平面

8、做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，當(dāng)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)時(shí)，測得其速度=1. 5m/s ，此時(shí)小球的位移為s=0.15m.求此勻強(qiáng)電場場強(qiáng)e的取值范圍(g=10m/s2）某同學(xué)求解如下：設(shè)電場方向與水平面之間夾角為,由動(dòng)能定理qes cos=得e=v /m 由題意可知0 ，所以當(dāng)e 7. 5 × 104 v/m時(shí)小球?qū)⑹冀K沿水平面做勻加速直線運(yùn)動(dòng) 經(jīng)檢查，計(jì)算無誤該同學(xué)所得結(jié)論是否有不完善之處？若有，請予以補(bǔ)充 5 .如圖，真空中兩塊平行金屬板與電源連接（圖中未畫出），且?guī)д姷臉O板接地，兩極板間有場強(qiáng)為e的勻強(qiáng)電場，以正極板上一點(diǎn)為原點(diǎn)o，建立坐標(biāo)軸，一質(zhì)量為m、帶正電、電荷量為q的帶電粒子（不計(jì)重力），從

9、x軸上坐標(biāo)為x0處靜止釋放。（1）求該粒子在x0 處的電勢能epx0；（2）試從牛頓第二定律出發(fā)，證明該帶電粒子在極板間運(yùn)動(dòng)過程中，其動(dòng)能與電勢能之和保持不變。 圖776.如圖所示，在鉛板a中心處有個(gè)放射源c，它能向各個(gè)方向不斷地射出速度大小相等的電子流，b為金屬網(wǎng)，m為緊靠b外側(cè)的熒光屏。a和b接在電路中，它們相互平行且正對面積足夠大。已知電源電動(dòng)勢為，滑動(dòng)變阻器的最大電阻是電源內(nèi)阻的4倍，a、b間距為d，電子質(zhì)量為m,電量為e，不計(jì)電子形成的電流對電路的影響，忽略重力的作用。（1）當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片置于中點(diǎn)時(shí)，求閉合電鍵k后，ab間的場強(qiáng)大小。（2）若移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，熒光屏上得到最小

10、的亮斑面積為s，試求電子離開放射源時(shí)的速度大小。 7.如圖所示，在y=0和y=2m之間有沿著x軸方向的勻強(qiáng)電場，mn為電場區(qū)域的上邊界，在x軸方向范圍足夠大。電場強(qiáng)度的變化如圖所示，取x軸正方向?yàn)殡妶稣较颉，F(xiàn)有一個(gè)帶負(fù)電的粒子，粒子的比荷為，在t=0時(shí)刻以速度從o點(diǎn)沿y軸正方向進(jìn)入電場區(qū)域，不計(jì)粒子重力。求：（1）粒子通過電場區(qū)域的時(shí)間；（2）粒子離開電場時(shí)的位置坐標(biāo)；（3）粒子通過電場區(qū)域后沿x方向的速度大小。 8 （09年浙江卷） 如圖所示，相距為d的平行金屬板a、b豎直放置，在兩板之間水平放置一絕緣平板。有一質(zhì)量m、電荷量q（q>0）的小物塊在與金屬板a相距l(xiāng)處靜止。若某一時(shí)刻在金屬板a、b間加一電壓，小物塊與金屬板只發(fā)生了一次碰撞，碰撞后電荷量變?yōu)閝，并以與碰前大小相等的速度反方向彈回。已知小物塊與絕緣平板間的動(dòng)摩擦因素為，若不計(jì)小物塊電荷量對電場的影響和碰撞時(shí)間。則（1）小物塊與金屬板a碰撞前瞬間的速度大小是多少？（2）小物塊碰撞后經(jīng)過多長時(shí)間停止運(yùn)動(dòng)？停在何位置？ 9（09年江蘇卷） 1932年，勞倫斯和利文斯設(shè)計(jì)出了回旋加速器。回旋加速器的工作原理如圖所示，置于高真空中的d形金屬盒半徑為r，兩盒間的狹縫很小，帶電粒子穿過的時(shí)間可以忽略不計(jì)。磁感應(yīng)強(qiáng)度為b的勻強(qiáng)磁場與盒面垂直。a處粒子源產(chǎn)生的粒子，質(zhì)量為m、電荷