一輪復習魯科版第37講電容器帶電粒子在電場中的運動課件

第三十七講

電容器帶電粒子在電場中的運動一、電容器及電容1.電容器(1)組成：由兩個彼此______又相距很近的導體組成。(2)帶電荷量：一個極板所帶電荷量的________。(3)電容器的充、放電①充電：電容器充電的過程中，兩極板的電荷量______，極板間的電場強度______，電源的能量不斷儲存在電容器中。②放電：放電過程中，電容器把儲存的能量通過______做功轉(zhuǎn)化為其他形式的能量。

絕緣絕對值增加增大電流2.電容(1)定義：電容器所帶的__________與電容器兩極板之間的__________之比。(2)定義式：C＝

。(3)單位：法拉(F)、微法(μF)、皮法(pF)。1F＝______μF＝______pF。(4)意義：表示電容器__________本領(lǐng)的物理量。(5)決定因素：由電容器本身物理條件(大小、形狀、極板相對位置及電介質(zhì))決定，與電容器是否______及______無關(guān)。

電荷量Q電勢差U1061012容納電荷帶電電壓C二、帶電粒子在電場中的運動qEdqU2.偏轉(zhuǎn)(1)運動情況：如果帶電粒子以初速度v0垂直場強方向進入勻強電場中，則帶電粒子在電場中做類平拋運動，如圖所示。(2)處理方法：將粒子的運動分解為沿初速度方向的_______運動和沿電場力方向的____________運動。根據(jù)運動的合成與分解的知識解決有關(guān)問題。勻速直線勻加速直線【典例2】如圖所示，A、B兩個帶正電的粒子，所帶電荷量分別為q1與q2，質(zhì)量分別為m1和m2。它們以相同的速度先后垂直于電場線從同一點進入平行板間的勻強電場后，A粒子打在N板上的A′點，B粒子打在N板上的B′點，若不計重力，則(

)C三、示波管1.示波管的構(gòu)造①電子槍，②__________，③熒光屏(如圖所示)偏轉(zhuǎn)電極2.示波管的工作原理(1)YY′偏轉(zhuǎn)電極上加的是待顯示的__________，XX′偏轉(zhuǎn)電極上是儀器自身產(chǎn)生的鋸齒形電壓，叫做__________。(2)觀察到的現(xiàn)象①如果在偏轉(zhuǎn)電極XX′和YY′之間都沒有加電壓，則電子槍射出的電子沿直線運動，打在熒光屏______，產(chǎn)生一個亮斑。②若所加掃描電壓和__________的周期相等，就可以在熒光屏上得到待測信號在一個周期內(nèi)變化的穩(wěn)定圖像。

信號電壓掃描電壓中心信號電壓考點一實驗十觀察電容器的充、放電現(xiàn)象【典例3】如圖甲所示是一種觀察電容器充、放電的實驗電路圖，實驗是通過對高阻值電阻放電的方法，測出電容器充電至電壓U時所帶電量Q，從而再求出電容器的電容C。某同學在一次實驗時的情況如下：接通開關(guān)S，調(diào)節(jié)電阻箱R的阻值，使小量程電流表的指針偏轉(zhuǎn)接近滿刻度，記下此時電流表的示數(shù)是I0＝490μA，電壓表的示數(shù)U0＝6.0V，I0、U0分別是電容器放電時的初始電壓和電流。斷開開關(guān)S，同時開始計時，每隔5s測讀一次電流I的值，將測得數(shù)據(jù)填入表格，并標在圖乙坐標紙上(時間t為橫坐標、電流i為縱坐標)，結(jié)果如圖中小黑點“·”所示。

(1)在圖乙中畫出i－t圖線，圖線與坐標軸所圍成面積的物理意義是___________________；(2)該電容器電容為________F(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)；(3)若某同學實驗時把電壓表接在F、D兩端，則電容的測量值比它的真實值________(填“大”“小”或“相等”)。

解析(1)如圖所示，由ΔQ＝IΔt

知，i－t圖象與坐標軸所包圍的面積為電容器在開始放電時所帶的電荷量。

(3)電容的測量值比它的真實值偏小，原因是若把電壓表接在F、D兩端，則電容器在放電時，有電流會從電壓表中通過，從而使得通過電流表中的電荷量小于電容器的帶電荷量，從而使電容的測量值比它的真實值偏小。

先使開關(guān)S與1接通，待充電完成后，再使開關(guān)S與2接通，電容器通過電阻放電，電流傳感器將電流信息傳入計算機，顯示出電流隨時間變化的i－t圖像，如圖乙所示。

(1)下列說法正確的是________。A.電容器充電的過程中，負電荷由電源的正極移動到電容器的正極板B.電容器充電的過程中，電路中的電流不斷增大C.電容器放電的過程中，電容器兩極板間的場強不斷變小D.電容器放電的過程中，電容器把儲存的電能轉(zhuǎn)化為電路中其他形式的能量(2)根據(jù)乙圖中圖線計算得出電容器放電前所帶的電荷量為________(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)。

考點二平行板電容器的動態(tài)分析1.兩類典型問題(1)電容器始終與恒壓電源相連，電容器兩極板間的電勢差U保持不變。(2)電容器充電后與電源斷開，電容器兩極所帶的電荷量Q保持不變。2.動態(tài)分析思路【典例2】(多選)(2020·安徽合肥市第二次教學質(zhì)檢)如圖所示，平行板電容器帶電后，靜電計的指針偏轉(zhuǎn)一定角度。若不改變電容器的帶電荷量，下列操作可能使靜電計指針的偏轉(zhuǎn)角度變小的是(

)A.將左極板向左移動少許，同時在兩極板之間插入電介質(zhì)B.將左極板向左移動少許，同時取出兩極板之間的金屬板C.將左極板向左移動少許，同時在兩極板之間插入金屬板D.將左極板向下移動少許，同時取出兩極板之間的電介質(zhì)AC AD【典例3】(2020·江蘇省三校上學期聯(lián)考)如圖8所示，平行板電容器C通過電阻箱R與恒壓電源E連接，開關(guān)S閉合時一帶電粒子剛好靜止在水平放置的兩板中央，若使粒子向下運動，以下說法正確的是(

) A.斷開開關(guān) B.將板間距增大 C.將電容器的上極板水平向右平移少許 D.增大電阻箱R的阻值B【變式3】(多選)(2021·1月河北學業(yè)水平選擇性考試模擬演練)如圖所示，某電容器由兩水平放置的半圓形金屬板組成，板間為真空。兩金屬板分別與電源兩極相連，下極板固定，上極板可以繞過圓心且垂直于半圓面的軸轉(zhuǎn)動。起初兩極板邊緣對齊，然后上極板轉(zhuǎn)過10°，并使兩極板間距減小到原來的一半。假設(shè)變化前后均有一電子由靜止從上極板運動到下極板。忽略邊緣效應，則下列說法正確的是(

)AD考點三帶電粒子(帶電體)在電場中的直線運動【典例4】如圖所示，空間存在兩塊平行的彼此絕緣的帶電薄金屬板A、B，間距為d，中央分別開有小孔O、P。現(xiàn)有甲電子以速率v0從O點沿OP方向運動，恰能運動到P點。若僅將B板向右平移距離d，再將乙電子從P′點由靜止釋放，則(

)A.金屬板A、B組成的平行板電容器的電容C不變B.金屬板A、B間的電壓減小C.甲、乙兩電子在板間運動時的加速度相同D.乙電子運動到O點的速率為2v0C【變式4】(多選)(2020·貴州貴陽市一模)如圖所示，一個質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電油滴，在平行于紙面的勻強電場中由靜止沿斜向右下方做直線運動，其軌跡與豎直方向的夾角為θ，重力加速度大小為g，不計空氣阻力，則下列判斷正確的是(

)CD考點四帶電粒子(帶電體)在電場中的偏轉(zhuǎn)【典例5】(2019·全國卷Ⅱ)如圖，兩金屬板P、Q水平放置，間距為d。兩金屬板正中間有一水平放置的金屬網(wǎng)G，P、Q、G的尺寸相同。G接地，P、Q的電勢均為φ(φ＞0)。質(zhì)量為m、電荷量為q(q＞0)的粒子自G的左端上方距離G為h的位置，以速度v0平行于紙面水平射入電場，重力忽略不計。(1)求粒子第一次穿過G時的動能，以及它從射入電場至此時在水平方向上的位移大??；(2)若粒子恰好從G的下方距離G也為h的位置離開電場，則金屬板的長度最短應為多少？

解析(1)PG、QG間場強大小相等，設(shè)均為E。粒子在PG間所受電場力