電容器與電容、帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)

1、第六章 靜電場(chǎng)第3課時(shí) 電容器與電容 帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)考綱解讀考點(diǎn)一考點(diǎn)二考點(diǎn)三考點(diǎn)四高考模擬練出高分考綱解讀1.理解電容器的基本概念，掌握好電容器的兩類動(dòng)態(tài)分析.2.能運(yùn)用運(yùn)動(dòng)的合成與分解解決帶電粒子的偏轉(zhuǎn)問(wèn)題.3.用動(dòng)力學(xué)方法解決帶電粒子在電場(chǎng)中的直線運(yùn)動(dòng)問(wèn)題考點(diǎn)一平行板電容器的動(dòng)態(tài)分析異種電荷電場(chǎng)能電場(chǎng)能無(wú)UQ考點(diǎn)一平行板電容器的動(dòng)態(tài)分析考點(diǎn)一平行板電容器的動(dòng)態(tài)分析例1如圖所示，兩塊較大的金屬板A、B平行放置并與一電源相連，S閉合后，兩板間有一質(zhì)量為m、電荷量為q的油滴恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)以下說(shuō)法中正確的是()A若將A板向上平移一小段位移，則油滴向下加速運(yùn)動(dòng)，G中有ba的電流B若將A板

2、向左平移一小段位移，則油滴仍然靜止，G中有ba的電流C若將S斷開(kāi)，則油滴立即做自由落體運(yùn)動(dòng)，G中無(wú)電流D若將S斷開(kāi)，再將A板向下平移一小段位移，則油滴向上加速運(yùn)動(dòng)，G中有ba的電流考點(diǎn)一平行板電容器的動(dòng)態(tài)分析當(dāng)S閉合U不變A選項(xiàng)，d E 油滴向下加速運(yùn)動(dòng)B選項(xiàng)，d 不變E不變油滴仍然靜止A選項(xiàng)，d B選項(xiàng)，S QI選項(xiàng)A、B正確.考點(diǎn)一平行板電容器的動(dòng)態(tài)分析當(dāng)S斷開(kāi)Q不變無(wú)電流E不變油滴不動(dòng)選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤.考點(diǎn)一平行板電容器的動(dòng)態(tài)分析1用控制變量法，可以研究影響平等板電容器的因素(如圖)，設(shè)兩極板正對(duì)面積為S，極板間的距離為d，靜電計(jì)指針偏角為.實(shí)驗(yàn)中，極板所帶電荷量不變，若()A保持S不變，

3、增大d，則變大B保持S不變，增大d，則變小C保持d不變，增大S，則變小D保持d不變，增大S，則不變變式題組AC考點(diǎn)一平行板電容器的動(dòng)態(tài)分析2將平行板電容器兩極板之間的距離、電壓、電場(chǎng)強(qiáng)度大小和極板所帶的電荷量分別用d、U、E和Q表示，下列說(shuō)法正確的是()A保持U不變，將d變?yōu)樵瓉?lái)的兩倍，則E變?yōu)樵瓉?lái)的一半B保持E不變，將d變?yōu)樵瓉?lái)的一半，則U變?yōu)樵瓉?lái)的兩倍C保持d不變，將Q變?yōu)樵瓉?lái)的兩倍，則U變?yōu)樵瓉?lái)的一半D保持d不變，將Q變?yōu)樵瓉?lái)的一半，則E變?yōu)樵瓉?lái)的一半AD考點(diǎn)一平行板電容器的動(dòng)態(tài)分析兩種類型平行板電容器的動(dòng)態(tài)分析問(wèn)題規(guī)律總結(jié)考點(diǎn)二 帶電粒子(或帶電體)在電場(chǎng)中的直線運(yùn)動(dòng)靜止勻速直線勻加速

4、勻減速考點(diǎn)二 帶電粒子(或帶電體)在電場(chǎng)中的直線運(yùn)動(dòng)v=0U不變考點(diǎn)二 帶電粒子(或帶電體)在電場(chǎng)中的直線運(yùn)動(dòng)答案D考點(diǎn)二 帶電粒子(或帶電體)在電場(chǎng)中的直線運(yùn)動(dòng)遞進(jìn)題組3 如圖，平行板電容器的兩個(gè)極板與水平地面成一角度，兩極板與一直流電源相連若一帶電粒子恰能沿圖中所示水平直線通過(guò)電容器，則在此過(guò)程中，該粒子()A所受重力與電場(chǎng)力平衡B電勢(shì)能逐漸增加C動(dòng)能逐漸增加D做勻變速直線運(yùn)動(dòng)F合mgF電v解析要使粒子在電場(chǎng)中做直線運(yùn)動(dòng)，必須使合力與運(yùn)動(dòng)方向在同一直線上.BD考點(diǎn)二 帶電粒子(或帶電體)在電場(chǎng)中的直線運(yùn)動(dòng)受力平衡FNmgqE考點(diǎn)二 帶電粒子(或帶電體)在電場(chǎng)中的直線運(yùn)動(dòng)4如圖所示，一電荷量

5、為q、質(zhì)量為m的小物塊處于一傾角為37的光滑斜面上，當(dāng)整個(gè)裝置被置于一水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，小物塊恰好靜止重力加速度取g，sin 370.6，cos 370.8.求：(1)水平向右電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度；FNmgqE考點(diǎn)二 帶電粒子(或帶電體)在電場(chǎng)中的直線運(yùn)動(dòng)FNmgL考點(diǎn)二 帶電粒子(或帶電體)在電場(chǎng)中的直線運(yùn)動(dòng)(1)微觀粒子(如電子、質(zhì)子、粒子等)在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)，通常不必考慮其重力及運(yùn)動(dòng)中重力勢(shì)能的變化(2)普通的帶電體(如油滴、塵埃、小球等)在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)，除題中說(shuō)明外，必須考慮其重力及運(yùn)動(dòng)中重力勢(shì)能的變化處理帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的常用技巧特別提醒考點(diǎn)三 帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)1帶電粒子在電場(chǎng)

6、中的偏轉(zhuǎn)(1)條件分析：帶電粒子垂直于電場(chǎng)線方向進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)(2)運(yùn)動(dòng)性質(zhì)：_運(yùn)動(dòng)(3)處理方法：分解成相互_的兩個(gè)方向上的_，類似于_(4)運(yùn)動(dòng)規(guī)律：沿初速度方向做_運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)時(shí)間勻變速曲線垂直直線運(yùn)動(dòng)平拋運(yùn)動(dòng)勻速直線考點(diǎn)三 帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)沿電場(chǎng)力方向，做_運(yùn)動(dòng)勻加速直線考點(diǎn)三 帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)2帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)時(shí)的兩個(gè)結(jié)論(1)不同的帶電粒子從靜止開(kāi)始經(jīng)過(guò)同一電場(chǎng)加速后再?gòu)耐黄D(zhuǎn)電場(chǎng)射出時(shí)，偏移量和偏轉(zhuǎn)角總是相同的考點(diǎn)三 帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)考點(diǎn)三 帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)例3如圖所示，兩平行金屬板A、B長(zhǎng)為L(zhǎng)8 cm，兩板間距離d8 cm，A板比B板電勢(shì)高300

7、V，一帶正電的粒子電荷量為q1.01010 C、質(zhì)量為m1.01020 kg，沿電場(chǎng)中心線RO垂直電場(chǎng)線飛入電場(chǎng)，初速度v02.0106 m/s，粒子飛出電場(chǎng)后經(jīng)過(guò)界面MN、PS間的無(wú)電場(chǎng)區(qū)域，然后進(jìn)入固定在O點(diǎn)的點(diǎn)電荷Q形成的電場(chǎng)區(qū)域(設(shè)界面PS右側(cè)點(diǎn)電荷的電場(chǎng)分布不受界面的影響)已知兩界面MN、PS相距為12 cm，D是中心線RO與界面PS的交點(diǎn)，O點(diǎn)在中心線上，距離界面PS為9 cm，粒子穿過(guò)界面PS做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，最后垂直打在放置于中心線上的熒光屏bc上(靜電力常量k9.0109 Nm2/C2，粒子的重力不計(jì))(1)求粒子穿過(guò)界面MN時(shí)偏離中心線RO的距離為多遠(yuǎn)；到達(dá)PS界面時(shí)離D點(diǎn)為

8、多遠(yuǎn)；(2)在圖上粗略畫(huà)出粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡；(3)確定點(diǎn)電荷Q的電性并求其電荷量的大小考點(diǎn)三 帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)(1)求粒子穿過(guò)界面MN時(shí)偏離中心線RO的距離為多遠(yuǎn)；到達(dá)PS界面時(shí)離D點(diǎn)為多遠(yuǎn)；(2)在圖上粗略畫(huà)出粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡；類平拋運(yùn)動(dòng)勻速直線運(yùn)動(dòng)勻速圓周運(yùn)動(dòng)Yy考點(diǎn)三 帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)(3)確定點(diǎn)電荷Q的電性并求其電荷量的大小v合v0vy考點(diǎn)三 帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)變式題組5如圖所示，真空中水平放置的兩個(gè)相同極板Y和Y長(zhǎng)為L(zhǎng)，相距為d，足夠大的豎直屏與兩板右側(cè)相距b.在兩板間加上可調(diào)偏轉(zhuǎn)電壓U，一束質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電粒子(不計(jì)重力)從兩板左側(cè)中點(diǎn)A以初速度v0沿水平方向

9、射入電場(chǎng)且能穿出求：(1)兩板間所加偏轉(zhuǎn)電壓U的范圍；(2)粒子可能到達(dá)屏上區(qū)域的長(zhǎng)度臨界條件：剛好打在極板邊沿處考點(diǎn)三 帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)考點(diǎn)三 帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)6如圖甲所示，長(zhǎng)為L(zhǎng)、間距為d的兩金屬板A、B水平放置，ab為兩板的中心線，一個(gè)帶電粒子以速度v0從a點(diǎn)水平射入，沿直線從b點(diǎn)射出，若將兩金屬板接到如圖乙所示的交變電壓上，欲使該粒子仍能從b點(diǎn)以速度v0射出，求：(1)交變電壓的周期T應(yīng)滿足什么條件；(2)粒子從a點(diǎn)射入金屬板的時(shí)刻應(yīng)滿足什么條件在豎直方向：tvy回到原位置，速度減為0考點(diǎn)三 帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)考點(diǎn)三 帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)(1)運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)

10、觀點(diǎn)是指用勻變速運(yùn)動(dòng)的公式來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題，一般有兩種情況：a帶電粒子初速度方向與電場(chǎng)線共線，則粒子做勻變速直線運(yùn)動(dòng)；b帶電粒子的初速度方向垂直電場(chǎng)線，則粒子做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)(類平拋運(yùn)動(dòng))當(dāng)帶電粒子在電場(chǎng)中做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，一般要采取類似平拋運(yùn)動(dòng)的解決方法帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的兩種求解思路規(guī)律總結(jié)考點(diǎn)三 帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)(2)功能觀點(diǎn)：首先對(duì)帶電粒子受力分析，再分析運(yùn)動(dòng)形式，然后根據(jù)具體情況選用公式計(jì)算若選用動(dòng)能定理，則要分清有多少個(gè)力做功，是恒力做功還是變力做功，同時(shí)要明確初、末狀態(tài)及運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的動(dòng)能的增量若選用能量守恒定律，則要分清帶電粒子在運(yùn)動(dòng)中共有多少種能量參與轉(zhuǎn)化，哪些能量

11、是增加的，哪些能量是減少的考點(diǎn)四帶電體在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)考點(diǎn)四帶電體在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)F電mg等效最低點(diǎn)考點(diǎn)四帶電體在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)(1)小球所能獲得的最大動(dòng)能是多大；(2)小球?qū)Νh(huán)的最大壓力是多大F電mgB考點(diǎn)四帶電體在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)變式題組7如圖所示，在豎直平面內(nèi)，AB為水平放置的絕緣粗糙軌道，CD為豎直放置的足夠長(zhǎng)絕緣粗糙軌道，AB與CD通過(guò)四分之一絕緣光滑圓弧形軌道平滑連接，圓弧的圓心為O，半徑R0.50 m，軌道所在空間存在水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度的大小E1.0104 N/C，現(xiàn)有質(zhì)量m0.20 kg、電荷量q8.0104 C的帶電體(可視為質(zhì)點(diǎn))，從A點(diǎn)由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，已知xAB1

12、.0 m，帶電體與軌道AB、CD間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為0.5.假定帶電體與軌道之間的最大靜摩擦力和滑動(dòng)摩擦力相等求：(取g10 m/s2)(1)帶電體運(yùn)動(dòng)到圓弧形軌道C點(diǎn)時(shí)的速度；(2)帶電體最終停在何處考點(diǎn)四帶電體在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)(1)帶電體運(yùn)動(dòng)到圓弧形軌道C點(diǎn)時(shí)的速度；(2)帶電體最終停在何處考點(diǎn)四帶電體在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)1用動(dòng)力學(xué)的觀點(diǎn)分析帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)(1)由于勻強(qiáng)電場(chǎng)中帶電粒子所受靜電力和重力都是恒力，可用正交分解法(2)類似于處理偏轉(zhuǎn)問(wèn)題，將復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)分解為簡(jiǎn)單的正交直線運(yùn)動(dòng)，化繁為簡(jiǎn)(3)綜合運(yùn)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律和勻變速直線運(yùn)動(dòng)公式，注意受力分析要全面，特別注意重力是否需要考慮的

13、問(wèn)題，另外要注意運(yùn)動(dòng)學(xué)公式里包含物理量的正負(fù)號(hào)，即其矢量性規(guī)律總結(jié)考點(diǎn)四帶電體在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)2用能量的觀點(diǎn)來(lái)分析帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)(1)運(yùn)用能量守恒定律，注意題目中有哪些形式的能量出現(xiàn)(2)運(yùn)用動(dòng)能定理，注意過(guò)程分析要全面，準(zhǔn)確求出過(guò)程中的所有力做的功，判斷選用分過(guò)程還是全過(guò)程使用動(dòng)能定理高考模擬明確考向高考模擬明確考向2(2013廣東15)噴墨打印機(jī)的簡(jiǎn)化模型如圖11所示，重力可忽略的墨汁微滴，經(jīng)帶電室?guī)ж?fù)電后，以速度v垂直勻強(qiáng)電場(chǎng)飛入極板間，最終打在紙上，則微滴在極板間電場(chǎng)中()A向負(fù)極板偏轉(zhuǎn)B電勢(shì)能逐漸增大C運(yùn)動(dòng)軌跡是拋物線D運(yùn)動(dòng)軌跡與所帶電荷量無(wú)關(guān)向正極板偏轉(zhuǎn)靜電力做正功，故E

14、p減小高考模擬明確考向3(2012江蘇2)一充電后的平行板電容器保持兩極板的正對(duì)面積、間距和電荷量不變，在兩極板間插入一電介質(zhì)，其電容C和兩極板間的電勢(shì)差U的變化情況是()AC和U均增大 BC增大，U減小CC減小，U增大 DC和U均減小高考模擬明確考向高考模擬明確考向答案BC高考模擬明確考向5(2014安徽22)如圖所示，充電后的平行板電容器水平放置，電容為C，極板間的距離為d，上極板正中有一小孔一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為q的小球從小孔正上方高h(yuǎn)處由靜止開(kāi)始下落，穿過(guò)小孔到達(dá)下極板處速度恰為零(空氣阻力忽略不計(jì)，極板間電場(chǎng)可視為勻強(qiáng)電場(chǎng)，重力加速度為g)求：(1)小球到達(dá)小孔處的速度；(2)極板間

15、電場(chǎng)強(qiáng)度的大小和電容器所帶電荷量；(3)小球從開(kāi)始下落運(yùn)動(dòng)到下極板處的時(shí)間自由落體勻減速直線運(yùn)動(dòng)高考模擬明確考向qEmg高考模擬明確考向練出高分1如圖所示，不帶電的金屬球A固定在絕緣底座上，它的正上方有B點(diǎn)，該處有帶電液滴不斷地自靜止開(kāi)始落下，液滴到達(dá)A球后將電荷量全部傳給A球，設(shè)前一液滴到達(dá)A球后，后一液滴才開(kāi)始下落，不計(jì)B點(diǎn)未下落帶電液滴對(duì)下落液滴的影響，則下列敘述中正確的是()A第一滴液滴做自由落體運(yùn)動(dòng)，以后液滴做變加速運(yùn)動(dòng)，都能到達(dá)A球B當(dāng)液滴下落到重力等于電場(chǎng)力位置時(shí)，開(kāi)始做勻速運(yùn)動(dòng)C所有液滴下落過(guò)程所能達(dá)到的最大動(dòng)能不相等D所有液滴下落過(guò)程中電場(chǎng)力做功相等3456789101112

16、12練出高分解析第一滴液滴下落時(shí)，A上不帶電，故不受電場(chǎng)力作用，只受重力，所以做自由落體運(yùn)動(dòng)，以后的液滴在下落過(guò)程中，將受電場(chǎng)力作用，且在靠近A的過(guò)程中電場(chǎng)力變大，所以做變加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)A電荷量較大時(shí)，使得液滴所受的電場(chǎng)力大于重力時(shí)，液滴有可能不能到達(dá)A球，所以A錯(cuò)誤；當(dāng)液滴下落到重力等于電場(chǎng)力位置時(shí)，再運(yùn)動(dòng)重力將不等于電場(chǎng)力，所以不會(huì)做勻速運(yùn)動(dòng)，故B錯(cuò)誤；每滴液滴在下落過(guò)程中A所帶的電荷量不同，故下落液滴動(dòng)能最大的位置不同，此時(shí)合外力做功不同，最大動(dòng)能不相等，所以C正確；每滴液滴在下落過(guò)程中A所帶的電荷量不同，液滴所受的電場(chǎng)力不同，電場(chǎng)力做功不同，所以D錯(cuò)誤答案C345678910111212

17、練出高分2一平行板電容器充電后與電源斷開(kāi)，負(fù)極板接地兩板間有一個(gè)正試探電荷固定在P點(diǎn)，如圖所示，以C表示電容器的電容、E表示兩板間的場(chǎng)強(qiáng)、表示P點(diǎn)的電勢(shì)，W表示正電荷在P點(diǎn)的電勢(shì)能，若正極板保持不動(dòng)，將負(fù)極板緩慢向右平移一小段距離l0的過(guò)程中，各物理量與負(fù)極板移動(dòng)距離x的關(guān)系圖象中正確的是()345678910111212練出高分答案C345678910111212練出高分3如圖所示，從熾熱的金屬絲飄出的電子(速度可視為零)，經(jīng)加速電場(chǎng)加速后從兩極板中間垂直射入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)電子的重力不計(jì)在滿足電子能射出偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的條件下，下述四種情況中，一定能使電子的偏轉(zhuǎn)角變大的是()A僅將偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)極性對(duì)調(diào)B僅增大

18、偏轉(zhuǎn)電極板間的距離C僅增大偏轉(zhuǎn)電極板間的電壓D僅減小偏轉(zhuǎn)電極板間的電壓345678910111212練出高分答案C345678910111212練出高分345678910111212練出高分5(2014天津4)如圖所示，平行金屬板A、B水平正對(duì)放置，分別帶等量異號(hào)電荷一帶電微粒水平射入板間，在重力和電場(chǎng)力共同作用下運(yùn)動(dòng)，軌跡如圖中虛線所示，那么()A若微粒帶正電荷，則A板一定帶正電荷B微粒從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)電勢(shì)能一定增加C微粒從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)動(dòng)能一定增加D微粒從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)機(jī)械能一定增加解析由于兩極板的正負(fù)不知，粒子的電性不確定，則粒子所受電場(chǎng)力方向不確定，所受電場(chǎng)力做功正負(fù)不確定，但根據(jù)粒子

19、運(yùn)動(dòng)軌跡，粒子所受合力一定向下，則合力一定做正功，所以電勢(shì)能變化情況、機(jī)械能變化情況不確定，但粒子動(dòng)能一定增加345678910111212練出高分345678910111212練出高分答案B345678910111212練出高分7如圖所示為一平行板電容器，兩板之間的距離d和兩板正對(duì)面積S都可以調(diào)節(jié)，電容器兩板與電池相連接Q表示電容器所帶的電荷量，E表示兩板間的電場(chǎng)強(qiáng)度則()A當(dāng)d增大，S不變時(shí)，Q減小，E減小B當(dāng)S增大，d不變時(shí)，Q增大，E增大C當(dāng)d減小，S增大時(shí)，Q增大，E增大D當(dāng)S減小，d增大時(shí)，Q不變，E增大AC345678910111212練出高分345678910111212練出高分答案BD345678910111212練出高分BD345678910111212練出高分10如圖所示，水平放置的平行板電容器與某一電源相連，它的極板長(zhǎng)L0.4 m，兩極板間距離d4103 m，有一束由相同帶電微粒組成的粒子流以相同的速度v0從兩極板中央平行極板射入，開(kāi)關(guān)S閉合前，兩極板間不帶電，由于重力作用，微粒能落到下極板的正中央已知微粒