电容器与电容带电粒子在电场中的运动.ppt

第三节电容器与电容带电粒子在电场中的运动,一、电容器及电容1电容器(1)组成：两个彼此 又 的导体组成电容器，电容器可以容纳。(2)带电荷量：一个极板所带电荷量的，两极板所带电荷量。(3)充、放电充电：把电容器接在电源上后，电容器两个极板分别带上等量异号电荷的过程。充电后两极板间存在，电容器储存了。放电：用导线将充电后的电容器的两极板接通，两极板上电荷 的过程。放电后的两极板间不再有，同时电场能转化为其他形式的能。,绝缘,相距很近,电荷,绝对值,相等,电场,电能,中和,电场,介电常数,电荷量,电势差,容纳,法拉,F,106,1012,正对面积,两板间距离,1关于电容器及其电容，下列说法中正确的是()A平行板电容器一板带电Q，另一板带电Q，则此电容器不带电B由公式C 可知，电容器的电容随带电荷量Q的增加而增大C对一个电容器来说，电容器的带电荷量与两板间的电势差成正比D如果一个电容器两板间没有电压，就不带电荷，也就没有电容,【解析】该题考查电容器及其电容的概念，电容器两极板带等量的异种电荷，电容器的电荷量是指某一板所带电荷量的绝对值，故A错。由C 知，电容是一个用比值定义的物理量，电容与电容器是否带电及带电多少无关，因此B、D错，正确选项为C。【答案】C,二、带电粒子在电场中的加速和偏转1带电粒子在电场中的加速(1)运动状态的分析：带电粒子沿与电场线平行的方向进入匀强电场，受到的电场力与运动方向在同一条直线上，做。,加(减)速直线运动,带电粒子动能的增量,qU,2如下图所示，在A板附近有一电子由静止开始向B板运动，则关于电子到达B板时的速率，下列解释正确的是()A两板间距越大，加速的时间就越长，则获得的速率越大B两板间距越小，加速度就越大，则获得的速率越大C与两板间的距离无关，仅与加速电压U有关D以上解释都不正确,【答案】C,垂直,匀变速曲线,匀速直线,匀加速直线,3如下图所示，质子(H)和粒子(He)，以相同的初动能垂直射入偏转电场(粒子不计重力)，则这两个粒子射出电场时的侧位移y之比为()A11B12C21 D14,【答案】B,电子枪,荧光屏,偏转电极,中心,信号电压,扫描,2电容器两类动态变化分析比较(1)第一类动态变化,(2)第二类动态变化,(2010安徽理综)如下图所示，M、N是平行板电容器的两个极板，R0为定值电阻，R1、R2为可调电阻，用绝缘细线将质量为m、带正电的小球悬于电容器内部。闭合电键S，小球静止时受到悬线的拉力为F。调节R1、R2，关于F的大小判断正确的是(),A保持R1不变，缓慢增大R2时，F将变大B保持R1不变，缓慢增大R2时，F将变小C保持R2不变，缓慢增大R1时，F将变大D保持R2不变，缓慢增大R1时，F将变小,【解题切点】搞清电路连接方式，电容器中什么量不发生变化，小球所受电场力如何变化？【解析】当电路接通后，对小球受力分析：小球受重力、电场力和悬线的拉力F三个力的作用，其中重力为恒力，当电路稳定后，R1中没有电流，两端等电势，因此电容器两极板电压等于R0两端电压，当R2不变，R1变化时，电容器两极板电压不变，板间电场强度不变，小球所受电场力不变，F不变，C、D两项错。若保持R1不变，缓慢增大R2，R0两端电压减小，电容器两端电压减小，内部电场减弱，小球受电场力减小，F变小。故B项正确。【答案】B【发散思维】在分析平行板电容器的电容与其他参量的动态变化时，有两个技巧：(1)确定不变量，(2)选择合适公式。,1(2010北京理综)用控制变量法，可以研究影响平行板电容器电容的因素(如下图)。设两极板正对面积为S，极板间的距离为d，静电计指针偏角为。实验中，极板所带电荷量不变，若()A保持S不变，增大d，则变大B保持S不变，增大d，则变小C保持d不变，减小S，则变小D保持d不变，减小S，则不变,【解析】静电计指针偏角体现电容器两板间电压大小。在做选项所示的操作中，电容器电荷量Q保持不变，保持S不变，增大d，则C减小，U增大，偏角增大，选项A正确B错误；保持d不变，减小S，则C减小，偏角也增大，故选项C、D均错。,【答案】A,1带电粒子在电场中的运动是否考虑重力(1)基本粒子：如电子、质子、粒子、离子等除有说明或明确的暗示以外，一般都不考虑重力(但并不忽略质量)。(2)带电颗粒：如液滴、油滴、尘埃、小球等，除有说明或有明确的暗示以外，一般都不能忽略重力。,2粒子的偏转角问题(1)已知电荷情况及初速度如右图所示，设带电粒子质量为m，带电荷量为q，以速度v0垂直于电场线方向射入匀强偏转电场，偏转电压为U1。若粒子飞出电场时偏转角为，则,结论：粒子的偏转角与粒子的q、m无关，仅取决于加速电场和偏转电场。即不同的带电粒子从静止经过同一电场加速后进入同一偏转电场，它们在电场中的偏转角度总是相同的。,结论：粒子从偏转电场中射出时，就像是从极板间的l/2处沿直线射出。(2)若不同的带电粒子是从静止经同一加速电压U0加速后进入偏转电场时，则由和，得：,结论：粒子的偏转距离与粒子的q、m无关，仅取决于加速电场和偏转电场。即不同的带电粒子从静止经过同一电场加速后进入同一偏转电场，它们在电场中的偏转距离总是相同的。,(2011洛阳模拟)如下图所示，两平行金属板A、B长L8 cm，两板间距离d8 cm，A板比B板电势高300 V。一带正电的粒子电荷量q1010 C，质量m1020 kg，沿电场中心线RO垂直电场线飞入电场，初速度v02106 m/s，粒子飞出平行板电场后经过界面MN、PS间的无电场区域后，进入固定在O点的点电荷Q形成的电场区域，(设界面PS右边点电荷的电场分布不受界面的影响)。已知两界面MN、PS相距为12 cm，D是中心线RO与界面PS的交点，O点在中心线上，距离界面PS为9 cm，粒子穿过界面PS最后垂直打在放置于中心线上的荧光屏bc上。(静电力常量k9.0109 Nm2/C2),(1)求粒子穿过界面MN时偏离中心线RO的距离多远？到达PS界面时离D点多远？(2)在图上粗略画出粒子运动的轨迹。,【解题切点】本题思路,(2)第一段是抛物线，第二段是直线，第三段是曲线，轨迹如下图所示。,【答案】(1)3 cm12 cm(2)图见解析【发散思维】解答此类问题应从以下两方面入手：(1)对复杂过程要善于分阶段分析，联系力学中的物理模型，从受力情况、运动情况、能量转化等角度去研究。(2)经常把电场与牛顿定律、动能定理、功能关系、运动学知识、电路知识等综合起来，把力学中处理问题的方法迁移到电场中去。,2(2010江苏单科)制备纳米薄膜装置的工作电极可简化为真空中间距为d的两平行极板，如下图甲所示。加在极板A、B间的电压UAB作周期性变化，其正向电压为U0，反向电压为kU0(k1)，电压变化的周期为2，如下图乙所示。在t0时，极板B附近的一个电子，质量为m、电荷量为e，受电场作用由静止开始运动。若整个运动过程中，电子未碰到极板A，且不考虑重力作用。,(1)若k，电子在02时间内不能到达极板A，求d应满足的条件；(2)若电子在0200时间内未碰到极板B，求此运动过程中电子速度v随时间t变化的关系；(3)若电子在第N个周期内的位移为零，求k的值。,【解析】(1)电子在0时间内做匀加速运动,1关于电容器的电容C、电压U和所带电荷量Q之间的关系。以下说法正确的是()AC由U确定BC由Q确定CC一定时，Q与U成正比 DC一定时，Q与U成反比,【答案】C,【解析】电容C由电容本身的构造所决定；由C 知，C正确。,2.如右图所示是一个由电池、电阻R与平行板电容器组成的串联电路。在增大电容器两极板间距离的过程中()A电阻R中没有电流B电容器的电容变小C电阻R中有从a流向b的电流D电阻R中有从b流向a的电流,【答案】BC,3如图所示，从F处释放一个无初速度的电子向B板方向运动，指出下列对电子运动的描述中错误的是(设电源电动势为U)()A电子到达B板时的动能是U eVB电子从B板到达C板动能变化量为零C电子到达D板时动能是3U eVD电子在A板和D板之间做往复运动,【解析】由电池的接法知：A板带负电，B板带正电，C板带正电，D板带负电，所以A、B板间有向左的电场，C、D板间有向右的电场，B、C板间无电场，由动能定理知：电子到达B板时的动能为U eV，到达D板的动能为0，在B、C板间做匀速直线运动，总之电子能在A板和D板间往复运动，所以错误选项为C。【答案】C,4.真空中的某装置如右图所示，其中平行金属板A、B之间有加速电场，C、D之间有偏转电场，M为荧光屏。今有质子、氘核和粒子均由A板从静止开始被加速电场加速后垂直于电场方向进入偏转电场，最后打在荧光屏上。已知质子、氘核和粒子的质量之比为124，电荷量之比为112，则下列判断中正确的是()A三种粒子从B板运动到荧光屏经历的时间相同B三种粒子打到荧光屏上的位置相同C偏转电场的电场力对三种粒子做功之比为122D偏转电场的电场力对三种粒子做功之比为124,【答案】B,5.如右图所示，水平放置的A、B两平行金属板相距h，上板A带正电。现有质量为m、带电荷量为q的小球，在B板下方距离B为H的P处，以初速度v0竖直向上运动，并从B板小孔进入板间电场。欲使小球刚好打到A板，求A、B间的电势差UAB。,