高考物理复习第七章静电场基础课3电容器带电粒子在电场中的运动市赛课公开课一等奖省名师获奖

基础课3电容器带电粒子在电场中运动1/71知识点一、常见电容器电容器电压、电荷量和电容关系1．常见电容器 (1)组成：由两个彼此_____又相互_____导体组成。 (2)带电荷量：一个极板所带电荷量________。 (3)电容器充、放电

充电：使电容器带电过程，充电后电容器两板带上等量__________，电容器中储存_________。

放电：使充电后电容器失去电荷过程，放电过程中________转化为其它形式能。绝缘靠近绝对值异种电荷电场能电场能2/712．电容 (1)定义：电容器所带________跟它两极板间电势差比值。 (2)定义式：C＝________。 (3)物理意义：表示电容器___________本事大小物理量。 (4)单位：法拉(F) 1F＝______μF＝1012pF电荷量容纳电荷1063/71极板正对面积相对介电常数4/715/712．带电粒子在匀强电场中偏转 (1)条件：以速度v0垂直于电场线方向飞入匀强电场，仅受电场力。 (2)运动性质：_________运动。 (3)处理方法：运动分解。 ①沿初速度方向：做___________运动。 ②沿电场方向：做初速度为零______________运动。类平抛匀速直线匀加速直线6/71知识点三、示波器工作原理1．结构：①_________，②偏转极板，③荧光屏。(如图所表示)电子枪7/712．工作原理

偏转电极XX′和YY′不加电压，电子打到屏幕中心；若只在XX′之间加电压，电子只在X方向偏转；若只在YY′之间加电压，电子只在Y方向偏转；若XX′加扫描电压，YY′加信号电压，屏上会出现随信号而改变图象。8/71[思索判断]答案(1)×

(2)×

(3)×

(4)×

(5)×9/71电容器电容及平行板电容器动态分析1．两个公式比较10/712.平行板电容器动态改变两种情况 (1)电容器一直与电源相连时，两极板间电势差U保持不变。(2)充电后与电源断开时，电容器所带电荷量Q保持不变。3．平行板电容器动态问题分析思绪11/714．平行板电容器问题一个惯用结论

电容器充电后断开电源，在电容器所带电荷量保持不变情况下，电场强度与极板间距离无关。12/711．[相关电容器物理量了解](多项选择)有一只电容器规格是“1.5μF，9V”，那么(

) A．这只电容器上电荷量不能超出1.5×10－5C B．这只电容器上电荷量不能超出1.35×10－5C C．这只电容器额定电压为9V D．这只电容器击穿电压为9V

解析9V为电容器额定电压(或工作电压)，故C正确；正常工作时带电荷量Q＝CU＝1.5×10－6×9C＝1.35×10－5C，选项B正确。

答案BC13/712．[电容器动态分析](多项选择)美国物理学家密立根经过研究平行板间悬浮不动带电油滴，比较准确地测定了电子电荷量。如图1所表示，平行板电容器两极板M、N相距d，两极板分别与电压为U恒定电源两极连接，极板M带正电。现有一质量为m带电油滴在极板中央处于静止状态，且此时极板带电荷量与油滴带电荷量比值为k，则(

)图114/7115/71答案AC16/713．[电容器动态分析](·天津理综，4)如图2所表示，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，在两极板间有一固定在P点点电荷，以E表示两板间电场强度，Ep表示点电荷在P点电势能，θ表示静电计指针偏角。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(

)图217/71A．θ增大，E增大

B．θ增大，Ep不变C．θ减小，Ep增大 D．θ减小，E不变答案D18/71带电粒子(或带电体)在电场中直线运动1．做直线运动条件 (1)粒子所受合外力F合＝0，粒子或静止，或做匀速直线运动。(2)粒子所受合外力F合≠0，且与初速度方向在同一条直线上，带电粒子将做匀加速直线运动或匀减速直线运动。19/7120/7121/71A．3∶2 B．2∶1 C．5∶2 D．3∶1图322/71答案

A23/7124/71答案D25/713．[带电体直线运动]如图4所表示，充电后平行板电容器水平放置，电容为C，极板间距离为d，上极板正中有一小孔。质量为m，电荷量为＋q小球从小孔正上方高h处由静止开始下落，穿过小孔抵达下极板处速度恰为零(空气阻力忽略不计，极板间电场可视为匀强电场，重力加速度为g)。求：图4

26/71(1)小球抵达小孔处速度；(2)极板间电场强度大小和电容器所带电荷量；(3)小球从开始下落运动到下极板处时间。27/7128/711．带电粒子重力是否计入判断 (1)微观粒子(如电子、质子、离子等)和无尤其说明带电粒子，普通都不计重力(并不是忽略质量)； (2)带电微粒(如油滴、液滴、尘埃、小球等)除有尤其说明或暗示外，普通要考虑重力； (3)标准上，全部未明确交代带电体，都应依据题设运动状态和过程，反推是否计重力(即隐含条件)。规律方法29/712．带电体在匀强电场中直线运动问题分析方法30/71带电粒子在电场中偏转运动

1．带电粒子在电场中偏转规律31/7132/7133/7134/71(1)粒子穿过界面MN时偏离中心线RO距离h；(2)粒子穿过界面MN时速度v；(3)粒子穿过界面PS时偏离中心线RO距离Y；(4)点电荷电荷量Q(该小题结果保留一位有效数字)。图535/7136/7137/7138/71(2)粒子运动轨迹如图所表示39/7140/71答案(1)3cm

(2)2.5×106m/s，方向与水平方向成37°角斜向下(3)12cm

(4)－1×10－8C41/71分析带电粒子在匀强电场中偏转问题关键(1)条件分析：不计重力，且带电粒子初速度v0与电场方向垂直，则带电粒子将在电场中只受电场力作用做类平抛运动。(2)运动分析：普通用分解思想来处理，即将带电粒子运动分解为沿电场力方向上匀加速直线运动和垂直电场力方向上匀速直线运动。方法技巧42/711．[偏转问题](多项选择)如图6所表示，带电荷量之比为qA∶qB＝1∶3带电粒子A、B以相等速度v0从同一点出发，沿着跟电场强度垂直方向射入平行板电容器中，分别打在C、D点，若OC＝CD，忽略粒子重力影响，则(

)图643/71A．A和B在电场中运动时间之比为1∶2B．A和B运动加速度大小之比为4∶1C．A和B质量之比为1∶12D．A和B位移大小之比为1∶144/71答案

ABC45/712．[示波器中加速＋偏转](·广州综合测试)(多项选择)如图7所表示阴极射线管，无偏转电场时，电子束加速后打到荧屏中央形成亮斑。假如只逐步增大M1M2之间电势差，则(

)图746/71A．在荧屏上亮斑向上移动B．在荧屏上亮斑向下移动C．偏转电场对电子做功增大D．偏转电场电场强度减小解析电子束在偏转电场中做类平抛运动，沿垂直电场方向做匀速运动，故在电场中运动时间不变。电子在偏转电场中受向上电场力，故向上偏转，A项正确，B项错误；沿电场方向上，电子束做匀变速直线运动，两板间电压增大，偏转电场场强增大，D项错误；电子所受电场力增大，所以加速度增大，由位移规律可知，电子在电场中侧移量增大，由功定义式可知，电场力做功增大，C项正确。答案AC47/713．[加速与偏转](·北京理综，23)如图8所表示，电子由静止开始经加速电场加速后，沿平行于板面方向射入偏转电场，并从另一侧射出。已知电子质量为m，电荷量为e，加速电场电压为U0，偏转电场可看做匀强电场，极板间电压为U，极板长度为L，板间距为d。图848/71(1)忽略电子所受重力，求电子射入偏转电场时初速度v0和从电场射出时沿垂直板面方向偏转距离Δy；(2)分析物理量数量级，是处理物理问题惯用方法。在处理(1)问时忽略了电子所受重力，请利用以下数据分析说明其原因。已知U＝2.0×102V，d＝4.0×10－2m，m＝9.1×10－31kg，e＝1.6×10－19C，g＝10m/s2。(3)极板间现有静电场也有重力场。电势反应了静电场各点能性质，请写出电势φ定义式。类比电势定义方法，在重力场中建立“重力势”φG概念，并简明说明电势和“重力势”共同特点。49/7150/7151/71用等效法处理带电粒子在电场、重力场中运动1．等效思维方法

等效法是将一个复杂物理问题，等效为一个熟知物理模型或问题方法。

带电粒子在匀强电场和重力场组成复合场中做圆周运动问题，是高中物理教学中一类主要而经典题型。对于这类问题，若采取常规方法求解，过程复杂，运算量大。若采取“等效法”求解，则能避开复杂运算，过程比较简捷。52/7153/71图954/7155/7156/71图1057/71(1)求小球所受电场力大小；(2)求小球在A点速度v0为多大时，小球经过B点时对圆轨道压力最小。58/7159/711．(·全国卷Ⅰ，14)一平行板电容器两极板之间充满云母介质，接在恒压直流电源上。若将云母介质移出，则电容器(

) A．极板上电荷量变大，极板间电场强度变大 B．极板上电荷量变小，极板间电场强度变大 C．极板上电荷量变大，极板间电场强度不变 D．极板上电荷量变小，极板间电场强度不变60/71答案D61/712．(·海南单科，6)如图11，平行板电容器两极板间距为d，极板与水平面成45°角，上极板带正电。一电荷量为q(q>0)粒子在电容器中靠近下极板处。以初动能Ek0竖直向上射出。不计重力，极板尺寸足够大。若粒子能打到上极板，则两极板间电场强度最大值为(

)图1162/71

解析依据电荷受力能够知道，粒子在电场中做曲线运动，如图所表示。当电场足够大时，粒子抵达上极板时速度恰好与上极板平行，如图，将粒子初速度v0分解为垂直极板vy和平行极板vx，依据运动合成与分解，当分速度vy＝0时，则粒子63/71答案B64/713．(·天津理综，7)(多项选择)如图12所表示，氕核、氘核、氚核三种粒子从同一位置无初速地进入电场线水平向右加速电场E1，之后进入电场线竖直向下匀强电场E2发生偏转，最终打在屏上．整个装置处于真空中，不计粒子重力及其相互作用，那么(

)图1265/71A．偏转电场E2对三种粒子做功一样多B．三种粒子打到屏上时速度一样大C．三种粒子运动到屏上所用时间相同D．三种粒子一定打到屏上同一位置66/71答案AD67/714．(·四川理综，9)中国科学家年10月宣告中国将在年开始建造世界上最大粒子加速器。加速器是人类揭示物质根源关键设备，在放射治疗、食品安全、材料科学等方面有广泛应用。

如图13所表示，某直线加速器由沿轴线分布一系列金属圆管(漂移管)组成，相邻漂移管分别接在高频脉冲电源两极。