電容器與電容、帶電粒子在電場中的運動

第三講電容器與電容、帶電粒子在電場中的運動知識點一電容器與電容、1．電容器(1)組成：由兩個彼此

又相互靠近的導體組成．(2)帶電量：一個極板所帶電荷量的 ．(3)電容器的充、放電①充電：使電容器帶電的過程，充電后電容器兩極板帶上等量的

，電容器中儲存電場能．②放電：使充電后的電容器失去電荷的過程，放電過程中

轉化為其他形式的能．絕緣絕對值異種電荷電場能2．電容(1)定義式：C＝

.(2)單位：法拉(F)，1F＝

μF＝

pF(3)電容與電壓、電荷量的關系①電容C的大小由電容器本身結構決定，與電壓、電荷量______．不隨Q變化，也不隨電壓變化．1061012無關3．平行板電容器及其電容(1)影響因素：平行板電容器的電容與

成正比，與介質的

成正比，與

成反比．正對面積介電常數兩板間的距離2．電容器兩類動態(tài)變化問題比較分類充電后與電池兩極相連充電后與電池兩極斷開不變量UQd變大C變小，Q變小，E變小C變小，U變大，E不變S變大C變大，Q變大，E不變C變大，U變小，E變小εr變大C變大，Q變大，E不變C變大，U變小，E變小1.用控制變量法，可以研究影響平行板電容器電容的因素(如圖所示)．設兩極板正對面積為S，極板間的距離為d，靜電計指針偏角為θ.實驗中，極板所帶電荷量不變，若(

)A．保持S不變，增大d，則θ變大B．保持S不變，增大d，則θ變小C．保持d不變，減小S，則θ變小D．保持d不變，減小S，則θ不變答案：A

知識點二帶電粒子在電場中的運動1．帶電粒子在電場中的加速(1)處理方法：利用動能定理：qU＝

.(2)適用范圍： ．任何電場分解勻速直線初速度為零的勻加速直線1．帶電粒子在電場中的重力問題(1)基本粒子：如電子、質子、α粒子、離子等除有說明或有明確的暗示以外，一般都不考慮重力(但并不忽略質量)．(2)帶電顆粒：如液滴、油滴、塵埃、小球等，除有說明或有明確的暗示以外，一般都不能忽略重力．t2．如圖所示，水平放置的平行金屬板充電后板間形成勻強電場，板間距離為d，一個帶負電的液滴帶電荷量大小為q，質量為m，從下板邊緣射入電場，沿直線從上板邊緣射出，則(

)解析：首先根據運動是直線運動，確定要考慮重力，而電場力也在豎直方向上，所以可以肯定合外力必然為零，因而確定了液滴的運動性質和所受重力和電場力的關系．答案：ACD知識點三示波管1．示波管裝置示波管由電子槍、偏轉電極和熒光屏組成，管內抽成真空，如圖所示．2．工作原理示波器是可以用來觀察電信號隨時間變化情況的一種電子儀器．如果在偏轉電極XX′上加橫向掃描電壓，同時加在偏轉電極YY′上所要研究的信號電壓，電子束隨信號電壓的變化在縱向做豎直方向的掃描，其周期與偏轉電極XX′的掃描電壓的周期相同，在熒光屏上就顯示出信號電壓隨時間變化的圖線．3．示波管是示波器的核心部件，它由電子槍、偏轉電極和熒光屏組成，如圖所示．如果在熒光屏上P點出現亮斑，那么示波管中的(

)A．極板X應帶正電B．極板X′應帶正電C．極板Y應帶正電D．極板Y′應帶正電解析：根據亮點的位置，偏向XY區(qū)間，說明電子受到電場力作用發(fā)生了偏轉，因此極板X、極板Y應帶正電．答案：AC

如圖所示，兩塊較大的金屬板A、B相距為d，平行放置并與一電源相連，S閉合后，兩板間恰好有一質量為m，帶電荷量為q的油滴處于靜止狀態(tài)，以下說法正確的是平行板電容器的動態(tài)分析

A．若將S斷開，則油滴將做自由落體運動，G表中無電流B．若將A向左平移一小段距離，則油滴仍然靜止，G表中有b→a的電流C．若將A向上平移一小段距離，則油滴向下加速運動，G表中有b→a的電流D．若將A向下平移一小段距離，則油滴向上加速運動，G表中有b→a的電流答案：BC

【變式訓練】1.如圖所示，平行板電容器與電動勢為E的直流電源(內阻不計)連接，下極板接地．一帶電油滴位于電容器中的P點且恰好處于平衡狀態(tài)，現將平行板電容器的上極板豎直向上移動一小段距離(

)A．帶電油滴將沿豎直方向向上運動B．P點的電勢將降低C．帶電油滴的電勢能將減小D．若電容器的電容減小，則極板帶電荷量將增大答案：B

(2011·福建高考)反射式速調管是常用的微波器件之一，它利用電子團在電場中的振蕩來產生微波，其振蕩原理與下述過程類似．如圖所示，在虛線MN兩側分別存在著方向相反的兩個勻強電場，一帶電微粒從A點由靜止開始，在電場力作用下沿直線在A、B兩點間往返運動．已知電場強度的大小分別是E1＝2.0×103N/C和E2＝4.0×103N/C，方向如圖所示．帶電微粒質量m＝1.0×10－20kg，帶電荷量q＝－1.0×10－9C，A點距虛線MN的距離d1＝1.0cm，不計帶電微粒的重力，忽略相對論效應．求：帶電粒子在勻強電場中的直線運動

(1)B點距虛線MN的距離d2；(2)帶電微粒從A點運動到B點所經歷的時間t.

題中“在A、B兩點間往返運動”說明帶電微粒從A點靜止開始先做勻加速運動，后做勻減速運動，到達B點速度恰好為零．(2)設微粒在虛線MN兩側的加速度大小分別為a1、a2，由牛頓第二定律有|q|E1＝ma1③|q|E2＝ma2④設微粒在虛線MN兩側運動的時間分別為t1、t2，由運動學公式有答案：(1)0.50cm

(2)1.5×10－8s

【變式訓練】2.(2011·安徽高考)如圖甲所示，兩平行正對的金屬板A、B間加有如圖乙所示的交變電壓，一重力可忽略不計的帶正電粒子被固定在兩板的正中間P處．若在t0時刻釋放該粒子，粒子會時而向A板運動，時而向B板運動，并最終打在A板上．則t0可能屬于的時間段是(

)粒子在一個周期內的總位移大于零，故A錯；粒子在一個周期內的總位移小于零時，故B對；粒子在一個周期內的總位移大于零，故C錯；粒子在一個周期內的總位移大于零，故D錯．答案：B帶電粒子在勻強電場中的偏轉

由于電子經過板間的時間極短，遠小于交變電壓的周期，因此，在電子經過板間的過程中，可認為板間電壓不變，電子在板間的運動可認為是類平拋運動，但不同電壓值對應電子不同的偏移量，沿金屬板邊緣射出的電子對應屏上線段的最上端和最下端．

答案：10cm

(1)此題屬于帶電粒子在交變電場中的運動問題，但因粒子在電場中運動時間極短，粒子在電場中運動的過程中可認為電場是不變的．(2)打在屏上最上端和最下端的電子是否是沿金屬板邊緣飛出的電子應當通過計算做出判斷．

【變式訓練】3.如圖為一真空示波管的示意圖，電子從燈絲K發(fā)出(初速度可忽略不計)，經燈絲與A板間的電壓U1加速，從A板中心孔沿中心線KO射出，然后進入兩塊平行金屬板M、N形成的偏轉電場中(偏轉電場可視為勻強電場)，電子進入M、N間電場時的速度