高考物理復(fù)習(xí)第6章電場第三課時(shí)電容器與電容帶電粒子在電場中的運(yùn)動(dòng)市賽課公開課一等獎(jiǎng)省名師獲獎(jiǎng)P

第3課時(shí)電容器與電容帶電粒子在電場中運(yùn)動(dòng)1/33考點(diǎn)一平行板電容器動(dòng)態(tài)問題分析2/333/33

【例1】

(·石家莊模擬)如圖所表示，平行板電容器與電動(dòng)勢為E直流電源(內(nèi)阻不計(jì))連接，下極板接地．一帶電油滴位于電容器中P點(diǎn)且恰好處于平衡狀態(tài)．現(xiàn)將平行板電容器上極板豎直向上移動(dòng)一小段距離，則(

)4/33A．帶電油滴將沿豎直方向向上運(yùn)動(dòng)B．P點(diǎn)電勢將降低C．帶電油滴電勢能將減小D．若電容器電容減小，則極板帶電荷量將增大5/336/33技巧點(diǎn)撥7/331．(多項(xiàng)選擇)(·岳陽模擬)如圖所表示，兩塊較大金屬板A、B相距為d，平行放置并與一電源相連，開關(guān)S閉合后，兩板間恰好有一質(zhì)量為m、帶電荷量為q油滴處于靜止?fàn)顟B(tài)，以下說法正確是()8/33A．若將S斷開，則油滴將做自由落體運(yùn)動(dòng)，G表中無電流B．若將A向左平移一小段位移，則油滴依然靜止，G表中有b→a電流C．若將A向上平移一小段位移，則油滴向下加速運(yùn)動(dòng)，G表中有b→a電流D．若將A向下平移一小段位移，則油滴向上加速運(yùn)動(dòng)，G表中有b→a電流9/3310/33考點(diǎn)二帶電粒子在電場中平衡和加速1．帶電粒子在電場中平衡解題步驟：①選取研究對象；②進(jìn)行受力分析，注意電場力方向特點(diǎn)；③由平衡條件列方程求解．2．帶電粒子在電場中變速直線運(yùn)動(dòng)可用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式和牛頓第二定律求解或從功效角度用動(dòng)能定理或能量守恒定律求解．11/33【例2】

(·邢臺(tái)模擬)如圖所表示，充電后平行板電容器水平放置，電容為C，極板間距離為d，上極板正中有一小孔．質(zhì)量為m，電荷量為＋q小球從小孔正上方高h(yuǎn)處由靜止開始下落，穿過小孔抵達(dá)下極板處速度恰為零(空氣阻力忽略不計(jì)，極板間電場可視為勻強(qiáng)電場，重力加速度為g)．求：(1)小球抵達(dá)小孔處速度；(2)極板間電場強(qiáng)度大小和電容器所帶電荷量；(3)小球從開始下落運(yùn)動(dòng)到下極板處時(shí)間．12/3313/3314/332．(·威海模擬)如圖所表示，一帶電荷量為＋q、質(zhì)量為m小物塊處于一傾角為37°光滑斜面上，當(dāng)整個(gè)裝置被置于一水平向右勻強(qiáng)電場中，小物塊恰好靜止．重力加速度取g，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8.求：(1)水平向右電場電場強(qiáng)度大小；(2)若將電場強(qiáng)度減小為原來，物塊加速度是多大；(3)電場強(qiáng)度改變后物塊下滑距離L時(shí)動(dòng)能．15/3316/3317/33考點(diǎn)二帶電粒子在電場中偏轉(zhuǎn)18/3319/33【例3】

(·豫北名校模擬)如圖所表示直流電源路端電壓U＝182V．金屬板AB、CD、EF、GH相互平行、彼此靠近．它們分別和變阻器上觸點(diǎn)a，b，c，d連接．變阻器上ab，bc，cd段電阻之比為1∶2∶3.孔O1正對B和E，孔O2正對D和G.邊緣F、H正對．一個(gè)電子以初速度v0＝4×106

m/s沿AB方向從A點(diǎn)進(jìn)入電場，恰好穿過孔O1和O2后，從H點(diǎn)離開電場．金屬板間距離L1＝2cm，L2＝4cm，L3＝6cm.電子質(zhì)量m＝9.1×10－31

kg，電量q＝1.6×10－19

C．正對兩平行板間可視為勻強(qiáng)電場，求：20/33(1)各相對兩板間電場強(qiáng)度；(2)電子離開H點(diǎn)時(shí)動(dòng)能；(3)四塊金屬板總長度(AB＋CD＋EF＋GH)．21/3322/3323/333．如圖所表示，直角坐標(biāo)系xOy位于豎直平面內(nèi)，在x>0區(qū)域內(nèi)有電場強(qiáng)度大小E＝4N/C、方向沿y軸正方向條形勻強(qiáng)電場，其寬度d＝2.0m．一質(zhì)量m＝6.4×10－27

kg、電荷量q＝－3.2×10－19

C帶電粒子從P點(diǎn)(0，1m)以速度v＝4×104

m/s，沿x軸正方向進(jìn)入電場，經(jīng)電場偏轉(zhuǎn)最終經(jīng)過x軸上Q點(diǎn)(圖中未標(biāo)出)，不計(jì)粒子重力．24/33(1)求當(dāng)電場左邊界與y軸重合時(shí)Q點(diǎn)橫坐標(biāo)；(2)若只改變上述電場強(qiáng)度大小，且電場左邊界橫坐標(biāo)x′處于范圍0<x′<3m內(nèi)，要求帶電粒子仍能經(jīng)過Q點(diǎn)，求此電場左邊界橫坐標(biāo)x′與電場強(qiáng)度大小E′函數(shù)關(guān)系．25/3326/3327/33“等效法”處理帶電體在復(fù)合場中運(yùn)動(dòng)問題1．等效思維方法就是將一個(gè)復(fù)雜物理問題，等效為一個(gè)熟知物理模型或問題方法．比如我們學(xué)習(xí)過等效電阻、分力與協(xié)力、合運(yùn)動(dòng)與分運(yùn)動(dòng)等都表達(dá)了等效思維方法．常見等效法有“分解”“合成”“等效類比”“等效替換”“等效變換”“等效簡化”等，從而化繁為簡，化難為易.

方法技巧思維提升28/332．帶電粒子在勻強(qiáng)電場和重力場組成復(fù)合場中做圓周運(yùn)動(dòng)問題是高中物理教學(xué)中一類主要而經(jīng)典題型．對于這類問題，若采取常規(guī)方法求解，過程復(fù)雜，運(yùn)算量大．若采取“等效法”求解，則能避開復(fù)雜運(yùn)算，過程比較簡捷.3．方法應(yīng)用：(1)求出重力與電場力協(xié)力，將這個(gè)協(xié)力視為一個(gè)“等效重力”.(2)將物體在重力場中做圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律遷移到等效重力場中分析求解.29/33[典例]在水平向右勻強(qiáng)電場中，有一質(zhì)量為m、帶正電小球，用長為l絕緣細(xì)線懸掛于O點(diǎn)，當(dāng)小球靜止時(shí)，細(xì)線與豎直方向夾角為θ，小球位于B點(diǎn)，A點(diǎn)與B點(diǎn)關(guān)于O點(diǎn)對稱，如圖所表示，現(xiàn)給小球一個(gè)垂直于懸線初速度，小球恰能在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，試問：(1)小球在做圓周運(yùn)動(dòng)過程中，在哪一位置速度最小？速度最小值多大？(2)小球在B點(diǎn)初速度多大？30/33[思緒導(dǎo)引]如圖所表示，小球所受到重力、電場力均為恒力，二力協(xié)力為F＝.重力場與電場疊加場為等效重力場，F(xiàn)為等效重力，小球在疊加場中等效重力加速度為g′＝，其方