第6章第三節(jié)《電容器與電容帶電粒子在電場中的運(yùn)動》

第三節(jié)電容器與電容帶電粒子在電場中的運(yùn)動知識回顧一、電容器、電容1．電容器(1)組成：由兩個彼此_____又相互_____的導(dǎo)體組成．(2)帶電量：一個極板所帶電量的_______(3)電容器的充、放電充電：使電容器帶電的過程，充電后電容器兩板帶上等量的________，電容器中儲存_______．放電：使充電后的電容器失去電荷的過程，放電過程中________轉(zhuǎn)化為其他形式的能．絕緣靠近絕對值異種電荷電場能電場能2．電容(1)定義式：_______(2)單位：法拉(F)，1F＝____μF＝1012pF3．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．106正對面積介電常數(shù)距離(2)決定式：C＝，k為靜電力常量．①保持兩極板與電源相連，則電容器兩極板間______不變．②充電后斷開電源，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、帶不帶電荷無關(guān)．(2)電容器充、放電時，電流的方向可以由正電荷定向移動的方向來確定．電壓電荷量二、帶電粒子在電場中的運(yùn)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：__________．2．帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)帶電粒子以垂直勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)方向進(jìn)入電場后，做類平拋運(yùn)動，軌跡為拋物線．垂直于場強(qiáng)方向做__________運(yùn)動：vx＝v0，x＝v0t.任何電場勻速直線平行于場強(qiáng)方向做初速度為零的___________運(yùn)動：勻加速直線三、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(zhuǎn)電極XX′上加橫向掃描電壓，同時加在偏轉(zhuǎn)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(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電壓隨時間變化的圖線．例題1如圖甲為示波管的原理圖．如果在電極YY′之間所加的電壓按圖乙所示的規(guī)律變化，在電極XX′之間所加的電壓按圖丙所示的規(guī)律變化，則在熒光屏上會看到的圖形是圖丁中的(

)甲丙乙ADCB課堂講練即時訓(xùn)練1.(2010北京理綜)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)兩極板正對面積為S，極板間的距離為d，靜電計指針偏角為θ.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不變結(jié)論：不同的帶電粒子從靜止經(jīng)過同一電場加速后進(jìn)入同一偏轉(zhuǎn)電場，它們在電場中的偏轉(zhuǎn)角度和偏轉(zhuǎn)距離總是相同的．A．偏轉(zhuǎn)角度相同B．偏轉(zhuǎn)距離相同C．運(yùn)動時間相同

D．動能相同三、帶電粒子在復(fù)合場中的運(yùn)動1．帶電粒子在電場中的運(yùn)動是否考慮重力(1)基本粒子：如電子、質(zhì)子、α粒子、離子等除有說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，除有說明或有明確的暗示以外，一般都不能忽略重力．例題1、如圖所示，水平放置的平行金屬板間有勻強(qiáng)電場．一根長為l的絕緣細(xì)繩一端固定在O點(diǎn)，另一端系有質(zhì)量為m并帶有一定電荷的小球．小球靜止在C點(diǎn)．當(dāng)給小球一個水平速度后，它能在豎直面內(nèi)繞O點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動．若將兩板間的電壓增大為原來的3倍，求：要使小球從C點(diǎn)開始在豎直面內(nèi)繞O點(diǎn)做圓周運(yùn)動，至少要給小球多大的水平速度？在這種情況下，在小球運(yùn)動過程中細(xì)繩所受的最大拉力是多大？解析：設(shè)原來的電場強(qiáng)度為E，小球帶電量q.由題意可知：qE＝mg，兩者方向相反，當(dāng)板間電壓變?yōu)樵瓉淼?倍時，場強(qiáng)變?yōu)樵瓉淼?倍．則電場力與重力的合力F合＝3qE－mg＝2mg，方向向上．即等效重力的大小為2mg，C點(diǎn)為等效最高點(diǎn)．要使小球恰好能在豎直平面做圓周運(yùn)動，必須有：F向＝2mg＝mv2/l

例題1(2010重慶理綜)某電容式話筒的原理示意圖如圖所示，E為電源，R為電阻，薄片P和Q為兩金屬極板，對著話筒說話時，P振動而Q可視為不動．在P、Q間距增大過程中(

)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)的電勢比N點(diǎn)的低D．M點(diǎn)的電勢比N點(diǎn)的高題型探究題型一有關(guān)電容器的動態(tài)分析變式訓(xùn)練1一平行板電容器充電后與電源斷開，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)，如圖所示，以E表示兩極板間的場強(qiáng)，U表示電容器的電壓，W表示正電荷在P點(diǎn)的電勢能．若負(fù)極板不動，將正極板移到圖中虛線所示的位置(

)A．U變小，E不變B．E變大，W變大C．U變小，W不變

D．U不變，W不變2練習(xí)、一水平放置的平行板電容器的兩極板間距為d，極板分別與電池兩極相連，上極板中心有一小孔（小孔對電場的影響可忽略不計）。小孔正上方處的P點(diǎn)有一帶電粒子，該粒子從靜止開始下落，經(jīng)過小孔進(jìn)入電容器，并在下極板處（未與極板接觸）返回。若將下極板向上平移，則從P點(diǎn)開始下落的相同粒子將A．打到下極板上B．在下極板處返回C．在距上極板處返回D．在距上極板處返回練習(xí)、如圖所示，一質(zhì)量為m、電荷量為q的小球在電場強(qiáng)度為E的勻強(qiáng)電場中，以初速度υ沿直線ON向上做勻變速運(yùn)動，直線ON與水平面的夾角為30°．若小球在初始位置的電勢能為零，重力加速度為g，且mg=Eq，則（）A．小球運(yùn)動的加速度大小為g

B．小球最大位移的大小為

C．小球運(yùn)動的最長時間為

D．小球電勢能的最大值為

例題1如圖所示，在傾角θ＝37°的絕緣斜面所在空間存在著豎直向上的勻強(qiáng)電場，場強(qiáng)E＝4.0×103N/C，在斜面底端有一與斜面垂直的絕緣彈性擋板．質(zhì)量m＝0.20kg的帶電滑塊從斜面頂端由靜止開始滑下，滑到斜面底端與擋板相碰后以碰前的速率返回．已知斜面的高度h＝0.24m，滑塊與斜面間的動摩擦因數(shù)μ＝0.30，滑塊帶電荷q＝－0.50×10－4C．取重力加速度g＝10m/s2，sin37°＝0.60，cos37°＝0.80.求：題型二帶電體在勻強(qiáng)電場中的運(yùn)動(1)滑塊從斜面最高點(diǎn)滑到斜面底端時的速度大小．(2)滑塊被擋板彈回能夠沿斜面上升的最大高度．(3)滑塊從開始運(yùn)動到最后停下來的整個過程中產(chǎn)生的熱量Q.(計算結(jié)果保留2位有效數(shù)字)(3)滑塊最終將靜止在斜面底端，因此重力勢能和電勢能的減少量等于克服摩擦力做的功，即等于產(chǎn)生的熱能，Q＝(mg＋qE)h＝0.96J.練習(xí)、如圖所示，兩塊平行金屬板M、N豎直放置，兩板間的電勢差U＝1.5×103V，現(xiàn)將一質(zhì)量m＝1×10－2kg、電荷量q＝4×10－5C的帶電小球從兩板上方的A點(diǎn)以v0＝4m/s的初速度水平拋出，且小球恰好從靠近M板上端處進(jìn)入兩板間，沿直線運(yùn)動碰到N板上的B點(diǎn)．已知A點(diǎn)距兩板上端的高度h＝0.2m，不計空氣阻力，取g＝10m/s2.求：(1)M、N兩板間的距離d；(2)小球到達(dá)B點(diǎn)時的動能．答案：(1)0.3m

(2)0.175J題型三帶電粒子在交變電場中的運(yùn)動例題1如圖所示，真空室中速度v0＝1.6×107m/s的電子束，連續(xù)地沿兩水平金屬板中心線OO′射入，已知極板長l＝4cm，板間距離d＝1cm，板右端距離熒光屏PQ為L＝18cm.練習(xí)、真空中足夠大的兩個相