创新设计浙江高考物理总复习静电场时电容器电容带电粒子在电场中运动.pptx

第第3课时电容器的电容带电粒子在课时电容器的电容带电粒子在电场中的运动电场中的运动基础过关基础过关1.常见电容器常见电容器(1)组成：由两个彼此组成：由两个彼此_又相互又相互_的导体组成。的导体组成。(2)带电荷量：一个极板所带电荷量的带电荷量：一个极板所带电荷量的_。(3)电容器的充、放电电容器的充、放电充充电电：使使电电容容器器带带电电的的过过程程，充充电电后后电电容容器器两两板板带带上上等等量量的的_，电容器中储存，电容器中储存_。放放电电：使使充充电电后后的的电电容容器器失失去去电电荷荷的的过过程程，放放电电过过程程中中_转化为其他形式的能。转化为其他形式的能。考点一电容器的电容考点一电容器的电容(b/c)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2.电容电容(1)定定义义：电电容容器器所所带带的的_Q与与电电容容器器两两极极板板间间的的电电势势差差U的比值。的比值。(2)定义式：定义式：C_。(3)物理意义：表示电容器物理意义：表示电容器_本领大小的物理量。本领大小的物理量。(4)单位：法拉单位：法拉(F)1 F_ F1012 pF电荷量电荷量容纳电荷容纳电荷1063.平行板电容器平行板电容器(1)影影响响因因素素：平平行行板板电电容容器器的的电电容容与与_成成正正比比，与电介质的与电介质的_成正比，与极板间距离成反比。成正比，与极板间距离成反比。(2)决定式：决定式：C ，k为静电力常量。为静电力常量。极板的正对面积极板的正对面积相对介电常数相对介电常数【过关演练】【过关演练】1.(2014浙江浙江1月学考月学考)如图为可变电容器，由一如图为可变电容器，由一组动片和一组定片组成，这两组金属片之间是组动片和一组定片组成，这两组金属片之间是互相绝缘的，动片旋人得越多，则互相绝缘的，动片旋人得越多，则()A.正对面积越大，电容越大正对面积越大，电容越大B.正对面积越大，电容越小正对面积越大，电容越小C.动片、定片间距越小，电容越大动片、定片间距越小，电容越大D.动片、定片间距离越小，电容越小动片、定片间距离越小，电容越小答案答案A2.a、b两两个个电电容容器器如如图图甲甲所所示示，图图乙乙是是它它们们的的部部分分参参数数。由由此此可可知，知，a、b两个电容器的电容之比为两个电容器的电容之比为()A.110 B.45 C.81 D.641答案答案A要点突破要点突破要点电容器的两类问题要点电容器的两类问题1.平行板电容器动态变化的两种情况平行板电容器动态变化的两种情况(1)电容器始终与电源相连时，两极板间的电势差电容器始终与电源相连时，两极板间的电势差U保持不变。保持不变。(2)充电后与电源断开时，电容器所带的电荷量充电后与电源断开时，电容器所带的电荷量Q保持不变。保持不变。2.平行板电容器动态问题的分析思路平行板电容器动态问题的分析思路【例例题题】如如图图所所示示，先先接接通通S使使电电容容器器充充电电，然然后后断断开开S，增增大大两两极极板板间间的的距距离离时时，电电容容器器所所带带电电荷荷量量Q、电电容容C、两两极极板板间间电电势势差差U及场强及场强E的变化情况是的变化情况是()A.Q变小，变小，C不变，不变，U不变，不变，E变大变大B.Q变小，变小，C变小，变小，U不变，不变，E变小变小C.Q不变，不变，C变小，变小，U变大，变大，E不变不变D.Q不变，不变，C变小，变小，U变小，变小，E无法确定无法确定答案答案C精练题组精练题组1.电电容容器器的的电电容容与与本本身身构构造造有有关关，对对于于平平行行板板电电容容器器，不不能能决决定定电容器电容的物理量是电容器电容的物理量是()A.电容器两板间的距离电容器两板间的距离B.电容器两板所带的电荷量电容器两板所带的电荷量C.电容器两板的正对面积电容器两板的正对面积D.电容器两板间的电介质电容器两板间的电介质答案答案B2.一个电容器的规格是一个电容器的规格是“10 F50 V”，则，则()A.这个电容器的电容为这个电容器的电容为105 FB.这个电容器加上这个电容器加上50 V电势差时，电容才是电势差时，电容才是10 FC.这个电容器没有电势差时，电容为这个电容器没有电势差时，电容为0D.这个电容器加的电势差不能低于这个电容器加的电势差不能低于50 V解解析析电电容容器器的的电电容容与与电电容容器器板板间间电电势势差差无无关关，无无论论是是否否有有电电势势差差，电电容容都都是是10 F，选选项项A正正确确，B、C错错误误；50 V为为电电容容器器允许加的最大电势差，选项允许加的最大电势差，选项D错误。错误。答案答案A3.如如图图所所示示，设设两两极极板板正正对对面面积积为为S，极极板板间间的的距距离离为为d，静静电电计计指针偏角为指针偏角为。实验中，极板所带电荷量不变，若。实验中，极板所带电荷量不变，若()A.保持保持S不变，增大不变，增大d，则，则变大变大B.保持保持S不变，增大不变，增大d，则，则变小变小C.保持保持d不变，减小不变，减小S，则，则变小变小D.保持保持d不变，减小不变，减小S，则，则不变不变答案答案A4.(20169月绍兴适应性考试月绍兴适应性考试)2015年年4月月16日，日，中国南车设计制造的全球首创超级电容储能中国南车设计制造的全球首创超级电容储能式现代电车在宁波下线，不久将成为二三线式现代电车在宁波下线，不久将成为二三线城市的主要公交用车。这种超级电车的核心城市的主要公交用车。这种超级电车的核心是我国自主研发、全球首创的是我国自主研发、全球首创的“超级电容器超级电容器”。如图所示，这种电容器安全性高，可反复充放如图所示，这种电容器安全性高，可反复充放电电100万次以上，使用寿命长达十二年，且容量万次以上，使用寿命长达十二年，且容量超超大大(达达到到9 500 F)，能能够够在在10 s内内完完成成充充电电。下下列列说说法法正正确确的的是是()A.该该“超级电容器超级电容器”能储存电荷能储存电荷B.该该“超级电容器超级电容器”的电容随电压的增大而增大的电容随电压的增大而增大C.该该“超级电容器超级电容器”放电过程中把化学能转化为电能放电过程中把化学能转化为电能D.充电时电源的正极应接充电时电源的正极应接“超级电容器超级电容器”的负极的负极解解析析电电容容器器能能储储存存电电荷荷，A正正确确；电电容容器器的的电电容容反反映映电电容容器器容容纳纳电电荷荷的的本本领领，由由电电容容器器本本身身决决定定，与与电电压压无无关关，B错错；电电容容器器放放电电过过程程把把电电能能转转化化为为其其他他形形式式的的能能，C错错误误；电电容容器器充充电电时时，电源的正极接电容器的正极，电源的正极接电容器的正极，D错误。错误。答案答案A5.如如图图所所示示，平平行行板板电电容容器器接接在在电电势势差差恒恒为为U的的电电源源两两端端，下下极极板板接接地地。一一带带电电油油滴滴位位于于电电容容器器中中的的P点点且且恰恰好好处处于于平平衡衡状状态态。现现将平行板电容器的上极板竖直向上移动一小段距离将平行板电容器的上极板竖直向上移动一小段距离()A.带电油滴将沿竖直方向向上运动带电油滴将沿竖直方向向上运动B.电容器的电容减小电容器的电容减小C.电容器的电容增大电容器的电容增大D.极板带电荷量将增大极板带电荷量将增大解解析析由由于于平平行行板板电电容容器器电电压压保保持持不不变变，将将上上极极板板竖竖直直向向上上移移动动一一小小段段距距离离，板板间间场场强强减减小小，油油滴滴所所受受静静电电力力减减小小，油油滴滴将将沿沿竖竖直直方方向向向向下下运运动动，故故选选项项A错错误误；将将上上极极板板竖竖直直向向上上移移动动一一小小段段距距离离，板板间间距距离离增增大大，电电容容减减小小，而而电电势势差差不不变变，由由QCU可可知知，电荷量电荷量Q减小，故选项减小，故选项B正确，正确，C、D错误。错误。答案答案B考点二带电粒子在电场中的加速考点二带电粒子在电场中的加速(b/d)加加(减减)速速【过关演练】【过关演练】1.某某电电场场电电场场线线分分布布如如图图所所示示，A、B为为某某电电场场线线上上的的两两点点，一一带带负负电电的的粒粒子子以以一一定定的的初初速速度度沿沿电电场场线线从从A运运动动到到B。不不计计粒粒子子的的重力，在整个运动过程中重力，在整个运动过程中()A.粒子做匀加速直线运动粒子做匀加速直线运动 B.粒子运动的加速度增大粒子运动的加速度增大C.粒子的电势能减少粒子的电势能减少 D.粒子的动能减少粒子的动能减少解解析析根根据据题题目目信信息息，带带负负电电的的粒粒子子从从A运运动动到到B的的过过程程中中，电电场场力力方方向向与与运运动动方方向向相相同同，电电场场强强度度逐逐渐渐减减小小，电电场场力力逐逐渐渐减减小小，因因粒粒子子重重力力不不计计，电电场场力力就就是是粒粒子子受受到到的的合合力力，所所以以粒粒子子做做加加速速度度减减小小的的直直线线运运动动，选选项项A、B错错；因因电电场场力力方方向向与与运运动动方方向向相相同同，所所以以电电场场力力做做正正功功，电电势势能能减减少少，粒粒子子的的动动能能增增加加，选选项项C对，对，D错。错。答案答案C2.如如图图所所示示，正正电电荷荷q在在电电场场力力作作用用下下由由P向向Q做做加加速速运运动动，而而且且加加速度越来越大，那么可以断定，它所在的电场是图中的速度越来越大，那么可以断定，它所在的电场是图中的()答案答案D要点突破要点突破要点带电粒子在电场中的加速问题要点带电粒子在电场中的加速问题1.带电体在匀强电场中的直线运动问题的分析方法带电体在匀强电场中的直线运动问题的分析方法2.带电粒子在电场中运动时重力的处理带电粒子在电场中运动时重力的处理(1)微微观观粒粒子子(如如电电子子、质质子子、粒粒子子等等)在在电电场场中中的的运运动动，通通常常不不必考虑其重力及运动中重力势能的变化。必考虑其重力及运动中重力势能的变化。(2)普普通通的的带带电电体体(如如油油滴滴、尘尘埃埃、小小球球等等)在在电电场场中中的的运运动动，除除题中说明外，必须考虑其重力及运动中重力势能的变化。题中说明外，必须考虑其重力及运动中重力势能的变化。【例例题题】(多多选选)如如图图所所示示，电电子子由由静静止止开开始始从从A板板向向B板板运运动动，到到达达B板的速度为板的速度为v，保持两板间的电压不变，则，保持两板间的电压不变，则()A.当增大两板间的距离时，当增大两板间的距离时，v增大增大B.当减小两板间的距离时，当减小两板间的距离时，v增大增大C.当改变两板间的距离时，当改变两板间的距离时，v不变不变D.当增大两板间的距离时，电子在两板间运动的时间增大当增大两板间的距离时，电子在两板间运动的时间增大答案答案CD精练题组精练题组1.电电场场中中，初初速速度度为为零零的的带带正正电电粒粒子子在在匀匀强强电电场场作作用用下下，运运动动方方向正确的是向正确的是()解解析析正正电电荷荷在在电电场场中中受受电电场场力力的的方方向向与与电电场场方方向向相相同同，若若电电荷由静止开始运动，则正电荷应沿电场线运动，荷由静止开始运动，则正电荷应沿电场线运动，D正确。正确。答案答案D答案答案A3.(多多选选)如如图图，平平行行板板电电容容器器的的两两个个极极板板与与水水平平地地面面成成一一角角度度，两两极极板板与与一一直直流流电电源源相相连连。若若一一带带电电粒粒子子恰恰能能沿沿图图中中所所示示水水平平直直线通过电容器，则在此过程中，该粒子线通过电容器，则在此过程中，该粒子()A.所受重力与电场力平衡所受重力与电场力平衡 B.电势能逐渐增加电势能逐渐增加C.动能逐渐增加动能逐渐增加 D.做匀变速直线运动做匀变速直线运动解解析析要要使使粒粒子子在在电电场场中中做做直直线线运运动动，必必须须使使合合力力与与运运动动方方向向在在同同一一直直线线上上，由由题题意意做做受受力力分分析析可可知知，重重力力竖竖直直向向下下，电电场场力力垂垂直直极极板板向向上上，合合力力水水平平向向左左，故故A错错误误；因因电电场场力力做做负负功功，故故电电势势能能增增加加，B正正确确；合合力力做做负负功功，故故动动能能减减少少，C错错误误；因因合合力力为为定值且与运动方向在同一直线上，故定值且与运动方向在同一直线上，故D正确。正确。答案答案BD答案答案BD【方法总结】【方法总结】解决粒子在电场中直线运动问题的两种方法解决粒子在电场中直线运动问题的两种方法(1)力和加速度方法力和加速度方法牛顿运动定律、匀变速直线运动公式。牛顿运动定律、匀变速直线运动公式。(2)功和能方法功和能方法动能定理、能量守恒定律。动能定理、能量守恒定律。基础过关基础过关1.条件分析：带电粒子垂直于电场方向进入匀强电场。条件分析：带电粒子垂直于电场方向进入匀强电场。2.运动性质：运动性质：_运动。运动。3.处处理理方方法法：分分解解成成相相互互_的的两两个个方方向向上上的的_，类类似似于于_。考点三带电粒子在电场中的偏转考点三带电粒子在电场中的偏转(b/d)匀变速曲线匀变速曲线垂直垂直直线运动直线运动平抛运动平抛运动匀速直线匀速直线匀加速直线匀加速直线【过关演练】【过关演练】1.喷喷墨墨打打印印机机的的简简化化模模型型如如图图所所示示，重重力力可可忽忽略略的的墨墨汁汁微微滴滴，经经带带电电室室带带负负电电后后，以以速速度度v垂垂直直匀匀强强电电场场飞飞入入极极板板间间，最最终终打打在在纸上，则微滴在极板间电场中纸上，则微滴在极板间电场中()A.向负极板偏转向负极板偏转 B.电势能逐渐增大电势能逐渐增大C.运动轨迹是抛物线运动轨迹是抛物线 D.运动轨迹与带电荷量无关运动轨迹与带电荷量无关答案答案C2.(2015浙江第二次大联考浙江第二次大联考)如图所示，如图所示，竖直金属板竖直金属板A、B间电压为间电压为U0，板中，板中央有小孔央有小孔O和和O1，现有足够多的同种，现有足够多的同种粒子源源不断地从小孔粒子源源不断地从小孔O进入金属板进入金属板A、B间间，并并被被加加速速而而从从O1进进入入右右侧侧水水平平平平行行金金属属板板C、D间间，O1O2是是极极板板C、D的的中中线线，金金属属板板C、D的的长长与与板板间间距距相相等等，两两板板间间电电压压U可可调调，不不计计粒粒子子重重力力及及进进入入O孔孔时时的的初初速速度度，所所有有粒粒子子均不能打在极板上，则均不能打在极板上，则U与与U0应满足应满足()A.UU0B.U2U0D.因为不知极板因为不知极板C、D的长，所以无法确定的长，所以无法确定U与与U0关系关系答案答案B要点突破要点突破要点分析带电粒子在匀强电场中的偏转问题的关键要点分析带电粒子在匀强电场中的偏转问题的关键1.条条件件分分析析：不不计计重重力力，且且带带电电粒粒子子的的初初速速度度v0与与电电场场方方向向垂垂直直，则带电粒子将在电场中只受电场力作用做类平抛运动。则带电粒子将在电场中只受电场力作用做类平抛运动。2.运运动动分分析析：一一般般用用分分解解的的思思想想来来处处理理，即即将将带带电电粒粒子子的的运运动动分分解解为为沿沿电电场场力力方方向向上上的的匀匀加加速速直直线线运运动动和和垂垂直直电电场场力力方方向向上上的的匀速直线运动。匀速直线运动。【例例题题】如如图图所所示示为为一一真真空空示示波波管管的的示示意意图图，电电子子从从灯灯丝丝K发发出出(初初速速度度可可忽忽略略不不计计)，经经灯灯丝丝与与A板板间间的的电电压压U1加加速速，从从A板板中中心心孔孔沿沿中中心心线线KO射射出出，然然后后进进入入两两块块平平行行金金属属板板M、N形形成成的的偏偏转转电电场场中中(偏偏转转电电场场可可视视为为匀匀强强电电场场)，电电子子进进入入M、N间间电电场场时时的的速速度度与与电电场场方方向向垂垂直直，电电子子经经过过偏偏转转电电场场后后打打在在荧荧光光屏屏上上的的P点点。已已知知M、N两两板板间间的的电电压压为为U2，两两板板间间的的距距离离为为d，板板长长为为L，电电子子的的质质量量为为m，电电荷荷量量为为e，不不计计电电子子受受到到的的重重力力及及它它们之间的相互作用力。们之间的相互作用力。(1)求电子穿过求电子穿过A板时速度的大小；板时速度的大小；(2)求电子从偏转电场射出时的偏移量；求电子从偏转电场射出时的偏移量；(3)若要使电子打在荧光屏上若要使电子打在荧光屏上P点的上方，可采取哪些措施？点的上方，可采取哪些措施？精练题组精练题组1.相相距距很很近近的的一一对对带带等等量量异异号号电电荷荷的的平平行行金金属属板板，它它们们之之间间的的电电场场除除边边缘缘外外，可可看看作作匀匀强强电电场场，其其电电场场线线分分布布如如图图所所示示。一一个个带电粒子沿图中轨迹穿过该电场，则从带电粒子沿图中轨迹穿过该电场，则从a运动到运动到d的过程中的过程中()A.粒子的速度一直在增大粒子的速度一直在增大B.粒子的电势能一直在减小粒子的电势能一直在减小C.粒子在粒子在a点的电势能比在点的电势能比在d点低点低D.粒子的加速度先变大再不变后变小粒子的加速度先变大再不变后变小解解析析根根据据带带电电粒粒子子受受到到的的电电场场力力指指向向轨轨迹迹的的凹凹侧侧可可知知，粒粒子子带带正正电电。电电场场力力先先做做负负功功，后后做做正正功功，再再做做负负功功，粒粒子子的的动动能能先先减减小小，后后增增大大再再减减小小，选选项项A错错误误；粒粒子子的的电电势势能能先先增增大大，后后减减小小再再增增大大，选选项项B错错误误；顺顺着着电电场场线线方方向向电电势势降降低低，a点点的的电电势势高高于于d点点的的电电势势，正正电电荷荷在在电电势势高高处处电电势势能能大大，故故粒粒子子在在a点点的的电电势势能能比比在在d点点大大，选选项项C错错误误；电电场场线线先先是是越越来来越越密密后后不不变变再再越越来来越越疏疏，故故电电场场力力先先变变大大再再不不变变后后变变小小，粒粒子子的的加加速速度度先先变变大大再再不不变变后后变变小，选项小，选项D正确。正确。答案答案D答案答案C答案答案B4.有有一一匀匀强强电电场场，场场强强为为E，方方向向如如图图所所示示，一一电电子子以以与与x轴轴成成45夹夹角角的的初初速速度度v0垂垂直直于于电电场场方方向向从从O点点射射入入，电电子子质质量量为为m，电电荷量为荷量为e，不计重力，求：，不计重力，求：(1)电子通过电子通过x轴时的位置坐标；轴时的位置坐标；(2)电子通过电子通过x轴时的速度大小。轴时的速度大小。5.如图所示的装置放置在真空如图所示的装置放置在真空中，炽热的金属丝可以发射中，炽热的金属丝可以发射电子，金属丝和竖直金属板电子，金属丝和竖直金属板之间加一电压之间加一电压U12 500 V，发射出的电子被加速后，从发射出的电子被加速后，从金金属属板板上上的的小小孔孔S射射出出。装装置置右右侧侧有有两两个个相相同同的的平平行行金金属属极极板板水水平平正正对对放放置置，板板长长l6.0 cm，相相距距d2 cm，两两极极板板间间加加以以电电压压U2200 V的的偏偏转转电电场场。从从小小孔孔S射射出出的的电电子子恰恰能能沿沿平平行行于于板板面面的的方方向向由由极极板板左左端端中中间间位位置置射射入入偏偏转转电电场场。已已知知电电子子的的电电荷荷量量e1.61019 C，电电子子的的质质量量m0.91030 kg，设设电电子子刚刚离离开开金金属属丝丝时时的的速速度度为为0，忽忽略略金金属属极极板板边边缘缘对对电电场场的的影影响响，不不计计电电子子受到的重力。求：受到的重力。求：(1)电子射入偏转电场时的动能电子射入偏转电场时的动能Ek；(2)电子射出偏转电场时在竖直方向上的侧移量电子射出偏转电场时在竖直方向上的侧移量y；(3)电子在偏转电场运动的过程中电场力对它所做的功电子在偏转电场运动的过程中电场力对它所做的功W。答案答案(1)4.01016 J(2)0.36 cm(3)5.761018 J