1、第第3讲电容、带电粒子在电场中的运动讲电容、带电粒子在电场中的运动第3讲电容、带电粒子在电场中的运动第3讲电容、带电粒子在电场中的运动考点考点0双基过关掌握双基过关掌握一、电容器、电容1电容器(1)组成：由两个彼此_又相互_的平行板导体组成(2)带电荷量：一个极板所带电荷量的_(3)电容器的充、放电充电：使电容器带电的过程，充电后电容器两极板带上等量的_，电容器中储存_放电：使充电后的电容器失去电荷的过程，放电过程中_转化为其他形式的能绝缘绝缘靠近靠近绝对值绝对值异种电荷异种电荷电场能电场能电场能电场能绝缘绝缘靠近靠近绝对值绝对值异种电荷异种电荷电场能电场能电场能电场能正对面积正对面积正正两极
2、板间距离两极板间距离电压电压电荷量电荷量正对面积正对面积正正两极板间距离两极板间距离电压电压电荷量电荷量二、带电粒子在电场中的运动1带电粒子在电场中的加速(1)处理方法：利用动能定理qU_.(2)适用范围：任何电场2带电粒子在电场中的偏转(1)条件分析：带电粒子垂直于电场线方向进入匀强电场(2)运动性质：_运动(3)处理方法：分解成_的两个分运动，类似于_匀变速曲线匀变速曲线相互垂直相互垂直平抛运动平抛运动匀变速曲线匀变速曲线相互垂直相互垂直平抛运动平抛运动匀速直线匀速直线匀速直线匀速直线匀加速直线匀加速直线匀速直线匀速直线1(教科版选修31 第40页第9题)关于电容器的电容，下列说法中正确的
3、是()A电容器所带电荷量越多，电容越大B电容器两板间电压越低，其电容越大C电容器不带电时，其电容为零D电容器的电容只由它本身的特性决定【答案】D【解析】电容器的电容由电容器本身的介质特性与几何尺寸决定，与电容器是否带电、带电荷量的多少、板间电势差的大小等均无关.所以选项D正确2(人教版选修31 第32页第1题)平行板电容器的一个极板与静电计的金属杆相连，另一个极板与静电计金属外壳相连给电容器充电后，静电计指针偏转一定角度以下情况中，静电计指针的偏角是增大还是减小？(1)把两板间的距离减小；(2)把两板间的相对面积减小；(3)在两板间插入相对介电常数较大的电介质【答案】(1)变小(2)变大(3)
4、变小【解析】(1)把两极板间距离减小，电容增大，电荷量不变，电压变小，静电计指针偏角变小(2)把两极板间相对面积减小，电容减小，电荷量不变，电压变大，静电计指针偏角变大(3)在两极板间插入相对介电常数较大的电介质，电容增大，电荷量不变，电压变小，静电计指针偏角变小3(人教版选修31 第39页第2题)某种金属板M受到某种紫外线照射时会不停地发射电子，射出的电子具有不同的方向，其速度大小也不相同在M旁放置一张金属网N.如果用导线将MN连接起来，M射出的电子落到N上便会沿导线返回M，从而形成电流现在不把M、N直接相连，而按图那样在M、N之间加一个电压U，发现当U12.5 V时电流表中就没有电流已知电
5、子的质量me9.11031 kg.问：被这种紫外线照射出的电子，最大速度是多少？问：被这种紫外线照射出的电子，最大速度是多少？(结果保留结果保留3位有效数字位有效数字)【答案】【答案】2.10106 m/s考点考点1平行板电容器的动态分析平行板电容器的动态分析2平行板电容器动态分析例1如图所示，平行板电容器带有等量异种电荷，与静电计相连，静电计金属外壳和电容器下极板都接地，在两极板间有一个固定在P点的点电荷，以E表示两板间的电场强度，Ep表示点电荷在P点的电势能，表示静电计指针的偏角若保持下极板不动，将上极板向下移动一小段距离至图中虚线位置，则()A增大，E增大B增大，Ep不变C减小，Ep增大
6、D减小，E不变题眼题眼 上极板向下移动一小段距离过程中，电容器电容、电容器的带电上极板向下移动一小段距离过程中，电容器电容、电容器的带电量及板间的电场强度如何变化？量及板间的电场强度如何变化？P点的电势如何变化？点的电势如何变化？【答案】【答案】D练1(多选)如图所示的电路，闭合开关，水平放置的平行板电容器中有一个带电液滴正好处于静止状态为了使液滴竖直向上运动，下列操作可行的是()A断开开关，将两板间的距离拉大一些B断开开关，将两板水平地向相反方向移开一些C保持开关闭合，将两板间的距离减小一些D保持开关闭合，以两板各自的左侧板沿为轴，同时向上(即逆时针方向)转过一个小角度【答案】BC练2(20
7、18年潍坊一模)如图所示，水平放置的平行板电容器充电后与电源断开，上极板带正电，下极板接地，一带电油滴静止于P点现将平行板电容器的下极板竖直向下移动一小段距离，则油滴()A仍保持静止，电势能不变B仍保持静止，电势能减小C将向下运动，电势能增大D将向下运动，电势能减小【答案】B考点考点2带电粒子在电场中的直线运动带电粒子在电场中的直线运动1带电粒子在电场中运动时重力的处理(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，除有说明或明确的暗示以外，一般都不能忽略重力2带电粒子在电场中的变速直线运动可用
8、运动学公式和牛顿第二定律求解，或从功能角度用动能定理、能量守恒定律求解(1)漂移管B的长度；(2)相邻漂移管间的加速电压题眼题眼(1)周期和频率有什么关系？质子进入漂移管做什么运动？周期和频率有什么关系？质子进入漂移管做什么运动？(2)质子质子在相邻漂移管间运动电场力做功是多少？如何由动能定理列式求解？在相邻漂移管间运动电场力做功是多少？如何由动能定理列式求解？【答案】【答案】(1)0.4 m(2)6104 V练3(多选)如图所示，平行板电容器的两个极板与水平地面成一角度，两极板与一直流电源相连若一带电粒子恰能沿图中所示水平直线通过电容器，则在此过程中，该粒子()A所受重力与电场力平衡B电势能
9、逐渐增加C动能逐渐增加D做匀变速直线运动【答案】BD【解析】粒子做直线运动，其重力和电场力的合力应与速度共线，如图所示重力与电场力不共线，不可能平衡，选项A错误；粒子运动过程中电场力做负功，因而电势能增加，选项B正确；合力做负功，动能减小，选项C错误；电容器的极板与直流电源相连，即其电压、板间的场强不变，则电场力不变，合力恒定，因而粒子做匀变速直线运动，选项D正确带电体在匀强电场中的直线运动问题的分析方法考点考点3带电粒子在电场中的偏转带电粒子在电场中的偏转A两次在电容器中运动的时间之比为1 1B两次电容器内电场强度之比为1 2C两次射出电场时的动能之比为1 2D两次电容器的带电荷量之比为3
10、2题眼题眼(1)带正电的粒子两次在电容器内做什么运动？带正电的粒子两次在电容器内做什么运动？(2)如何用分解的思如何用分解的思想来处理？想来处理？【答案】【答案】AC【答案】B练5(2018年山西临汾一模)如图所示，在xOy直角坐标系中，第一象限内的等腰直角三角形ABO区域内有水平向左的匀强电场(电场强度大小未知)，在第二象限中边长为L的正方形CBOM区域内有竖直向下的匀强电场，电场强度大小为E0，现有一带正电粒子(重力不计)从AB边上的A点由静止释放，恰好能通过M点(1)求ABO区域内的匀强电场的电场强度大小E1；(2)若ABO区域内的匀强电场的电场强度为3E0，要使从AO线上某点由静止释放
11、上述相同的带电粒子，通过坐标为(2L,0)的点，求释放点的坐标考点考点4示波器原理示波器原理示波管是由电子枪、竖直偏转电极YY、水平偏转电极XX和荧光屏组成的，电子枪发射的电子打在荧光屏上将出现亮点若亮点很快移动，由于视觉暂留效应，能在荧光屏上看到一条亮线1如图，如果只在偏转电极YY上加上如图甲所示UyUmsin t的电压，荧光屏上亮点的偏移也将按正弦规律变化，即yymsin t，并在荧光屏上观察到的亮线的形状为图A(设偏转电压频率较高)2如果只在偏转电极XX上加上如图乙所示的电压，在荧光屏上观察到的亮线的形状为图B(设偏转电压频率较高)甲乙甲乙 例4图甲为示波管的原理图如果在电极YY之间所加
12、的电压按图乙所示的规律变化，在电极XX之间所加的电压按图丙所示的规律变化，则在荧光屏上会看到的图形是()【答案】B甲甲 乙乙 丙丙 ABCD【解析】在02t1时间内，扫描电压扫描一次，信号电压完成一个周期，当UY为正的最大值时，电子打在荧光屏上有正的最大位移，当UY为负的最大值时，电子打在荧光屏上有负的最大位移，因此一个周期内荧光屏上的图象为B练6如图所示为示波管构造的示意图，现在XX间加上Uxxt信号，YY间加上Uyyt信号，(如图甲、乙所示)则在屏幕上看到的图形是()甲乙甲乙 【答案】D【解析】沿电场方向带电粒子做加速运动，在垂直电场方向带电粒子做匀速运动，粒子经过竖直的YY(信号电压)电
13、场偏转，再经过水平的XX(扫描电压)电场偏转，最后在显示屏上形成稳定的图象在甲图中开始UXX0)的带电小球M、N先后以相同的初速度沿水平方向射出小球进入电场区域，并从该区域的右边界离开已知N离开电场时的位置与A点在同一高度；M刚离开电场时的动能为刚进入电场时动能的8倍，不计空气阻力，重力加速度大小为g，已知A点到左边界的距离也为L.(1)求该电场的电场强度大小；求该电场的电场强度大小；(2)求小球在求小球在A点射出的初速度大小；点射出的初速度大小；第3讲电容、带电粒子在电场中的运动第3讲电容、带电粒子在电场中的运动(3)要使小球M、N离开电场时的位置之间的距离不超过L，仅改变两小球在A点的射出
14、速度，求射出速度需满足的条件第3讲电容、带电粒子在电场中的运动第3讲电容、带电粒子在电场中的运动第3讲电容、带电粒子在电场中的运动第3讲电容、带电粒子在电场中的运动第3讲电容、带电粒子在电场中的运动第3讲电容、带电粒子在电场中的运动第3讲电容、带电粒子在电场中的运动第3讲电容、带电粒子在电场中的运动(2)物理最高点与几何最高点在“等效力场”中做圆周运动的小球，经常遇到小球在竖直平面内做圆周运动的临界速度问题小球能维持圆周运动的条件是能过最高点，而这里的最高点不一定是几何最高点，而应是物理最高点几何最高点是图形中所画圆的最上端，是符合人眼视觉习惯的最高点而物理最高点是物体在圆周运动过程中速度最小
15、(称为临界速度)的点第3讲电容、带电粒子在电场中的运动第3讲电容、带电粒子在电场中的运动例8如图所示，半径为r的绝缘光滑圆环固定在竖直平面内，环上套有一质量为m、带电荷量为q的珠子，现在圆环平面内加一个匀强电场，使珠子由最高点A从静止开始释放(AC、BD为圆环的两条互相垂直的直径)，要使珠子沿圆弧经过B、C刚好能运动到D.(重力加速度为g)(1)求所加电场的场强最小值及所对应的场强的方向；(2)当所加电场的场强为最小值时，求珠子由当所加电场的场强为最小值时，求珠子由A到达到达D的过程的过程中速度最大时对环的作用力大小；中速度最大时对环的作用力大小；(3)在在(1)问电场中，要使珠子能完成完整的圆周运动，在问电场中，要使珠子能完成完整的圆周运动，在A点至少应使它具有多大的初动能？点至少应使它具有多大的初动能？第3讲电容、带电粒子在电场中的运动第3讲电容、带电粒子在电场中的运动第3讲电容、带电粒子在电场中的运动第3讲电容、带电粒子在电场中的运动第3讲电容、带电粒子在电场中的运动第3讲电容、带电粒子在电场中的运动第3讲电容、带电粒子在电场中的运动第3讲电容、带电粒子在电场中的运动第3讲电容、带电粒子在电场中的运动第3讲电容、带电粒子在电场中的运动第3讲电容、带电粒子在电场中的运动第3讲电容、带电粒子在电场中的运动第3讲电容、带电粒子在电场中的运动第3讲电容、带电粒子在电场中的运动
