2019版高考物理大一輪復習 專題六 電場 第3講 電容器與電容 帶電粒子在電場中的運動課件.ppt

第3講 電容器與電容帶電粒子在電場中的運動 一 電容 平行板電容器 絕緣 靠近 1 常見電容器 1 組成 由兩個彼此 又相互 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 絕對值 異種電荷 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 電場能 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 電場能 2 電容 1 定義 電容器所帶的電荷量與兩極板間電勢差的比值 2 公式 C 3 物理意義 電容是描述電容器容納電荷本領大小的物理量 它的大小與電容器本身的結構有關 與U Q無關 4 單位 1法拉 F 微法 F 皮法 pF 3 平行板電容器的電容 1 影響因素 平行板電容器的電容與兩極板的 成正比 與兩極板的 成反比 并跟板間插入的電介質(zhì) 有關 正對面積 距離 2 公式 C 2 帶電粒子的偏轉(zhuǎn)分析 1 條件分析 帶電粒子垂直于電場方向進入勻強電場 2 運動性質(zhì) 勻變速曲線運動 3 運動狀態(tài) 帶電粒子受到恒定的與初速度方向垂直的電 場力作用而做類平拋運動 4 處理方法 類似于平拋運動的處理方法 如圖6 3 1所 示 圖6 3 1 勻速直線 勻加速直線 三 示波管 1 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6 3 2所示 圖6 3 2 2 原理 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傳播 打在熒光屏中心 在那里產(chǎn)生一個亮斑 2 YY 上加的是待顯示的信號電壓 XX 上是機器自身產(chǎn)生的鋸齒形電壓 叫做掃描電壓 若所加掃描電壓和信號電壓的周期相同 就可以在熒光屏上得到待測信號在一個周期內(nèi)變化的圖象 圖6 3 3 A 3 2 B 2 1 C 5 2 D 3 1 答案 A 2 多選 如圖6 3 4所示 示波管是示波器的核心部件 它由電子槍 偏轉(zhuǎn)電極和熒光屏組成 如果在熒光屏上P點出 圖6 3 4B 極板X 應帶正電D 極板Y 應帶正電 現(xiàn)亮斑 那么示波管中的 A 極板X應帶正電C 極板Y應帶正電 2 兩類動態(tài)變化問題的比較 1 第一類動態(tài)變化 電容器兩極板間電壓不變 2 第二類動態(tài)變化 電容器所帶電荷量不變 圖6 3 5 A 增大 E增大C 減小 Ep增大 B 增大 Ep不變D 減小 E不變 2 帶電粒子在電場中運動時是否考慮重力的處理方法 1 基本粒子 如電子 質(zhì)子 粒子 離子等 除有說明或有明確的暗示以外 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 一般都要考慮重力 考題題組 2 2016年四川卷 中國科學院2015年10月宣布中國將在2020年開始建造世界上最大的粒子加速器 加速器是人類揭示物質(zhì)本源的關鍵設備 在放射治療 食品安全 材料科學等方面有廣泛應用 如圖6 3 6所示 某直線加速器由沿軸線分布的一系列金屬圓管 漂移管 組成 相鄰漂移管分別接在高頻脈沖電源的兩極 質(zhì)子從K點沿軸線進入加速器并依次向右穿過各漂移管 在漂移管內(nèi)做勻速直線運動 在漂移管間被電場加 考點3 帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)問題 圖6 3 7 結論 動能一定時tan 與q成正比 電荷量相同時tan 與動能成反比 考題題組 3 2017年洛陽一模 如圖6 3 8所示 質(zhì)量為m 5 10 8kg的帶電粒子以v0 2m s的速度從水平放置的平行金屬板A B中央飛入電場 已知板長L 10cm 板間距離d 2cm 當A B間電勢差UAB 1 103V時 帶電粒子恰好沿直線穿過電場 g取10N kg 求 1 帶電粒子的電性和所帶電荷量 2 A B間所加電壓在什么范圍內(nèi) 帶電粒子能從板間飛出 圖6 3 8 4 多選 2015年天津卷 如圖6 3 9所示 氕核 氘核 氚核三種粒子從同一位置無初速地飄入電場線水平向右的加速電場E1 之后進入電場線豎直向下的勻強電場E2發(fā)生偏轉(zhuǎn) 最后打在屏上 整個裝置處于真空中 不計粒子重力及其相互作 用 那么 圖6 3 9 A 偏轉(zhuǎn)電場E2對三種粒子做功一樣多B 三種粒子打到屏上時的速度一樣大C 三種粒子運動到屏上所用時間相同D 三種粒子一定打到屏上的同一位置 答案 AD 方法 帶電粒子在交變電場中的運動 1 常見的交變電場常見的產(chǎn)生交變電場的電壓波形有方形波 鋸齒波 正弦波等 2 常見的試題類型此類題型一般有三種情況 1 粒子做單向直線運動 一般用牛頓運動定律求解 2 粒子做往返運動 一般分段研究 3 粒子做偏轉(zhuǎn)運動 一般根據(jù)交變電場特點分段研究 3 解答帶電粒子在交變電場中運動的思維方法 1 注重全面分析 分析受力特點和運動規(guī)律 抓住粒子的運動具有周期性和在空間上具有對稱性的特征 求解粒子運動過程中的速度 位移 做功或確定與物理過程相關的邊界條件 2 分析時從兩條思路出發(fā) 一是力和運動的關系 根據(jù)牛 頓第二定律及運動學規(guī)律分析 二是功能關系 3 注意對稱性和周期性變化關系的應用 甲 乙 圖6 3 10 審題突破 1 由圖可知兩板間開始時的電勢差 由U Ed可求得兩板間的電場強度 則可求得電場力 由牛頓第二定律可求得加速度的大小 2 因粒子受力可能發(fā)生變化 故由位移公式可求得粒子通過的距離 通過比較可知粒子恰好到A板 由運動學公式可求出速度 3 要使粒子不能到達A板 應讓粒子在向A板運動中的總位移小于極板間的距離 可得出電勢變化的頻率 備考策略 因極板間加交變電場 故粒子的受力發(fā)生周期性變化 本題應通過受力情況先確定粒子的運動情況 再確定兩板間電勢的變化頻率 周期性變化的電場在高考中也經(jīng)常出現(xiàn) 乙 甲圖6 3 11 1 23s內(nèi)小物塊的位移大小 2 23s內(nèi)電場力對小物塊所做的功