高考物理一輪復(fù)習(xí) 第六章 第3單元 電容器 帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)課件.ppt

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必考部分 第六章靜電場(chǎng) 第3單元電容器帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng) 網(wǎng)控基礎(chǔ)點(diǎn)提煉命題源 一 電容器和電容1 電容器 1 組成 由兩個(gè)彼此 又相互 的導(dǎo)體組成 2 帶電荷量 一個(gè)極板所帶電荷量的 3 電容器的充 放電充電 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(chǔ)存 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 1 絕緣靠近 2 絕對(duì)值 3 異種電荷電場(chǎng)能電場(chǎng)能 讀讀教材 二 帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)1 帶電粒子在電場(chǎng)中的加速帶電粒子在電場(chǎng)中加速 若不計(jì)粒子的重力 則電場(chǎng)力對(duì)帶電粒子做的功等于帶電粒子 的增量 1 在勻強(qiáng)電場(chǎng)中 W qEd qU 2 在非勻強(qiáng)電場(chǎng)中 W qU 2 帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn) 1 研究情況 帶電粒子垂直于電場(chǎng)方向進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng) 2 運(yùn)動(dòng)形式 類平拋運(yùn)動(dòng) 3 處理方法 應(yīng)用運(yùn)動(dòng)的合成與分解 沿初速度方向做 運(yùn)動(dòng) 運(yùn)動(dòng)時(shí)間t 沿電場(chǎng)方向做初速度為零的 運(yùn)動(dòng) 三 示波管1 構(gòu)造 偏轉(zhuǎn)極板 熒光屏 如圖所示 電子槍 2 工作原理 1 YY 上加的是待顯示的 XX 上是機(jī)器自身產(chǎn)生的鋸齒形電壓 叫做 2 觀察到的現(xiàn)象 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運(yùn)動(dòng) 打在熒光屏 在那里產(chǎn)生一個(gè)亮斑 若所加掃描電壓和 的周期相等 就可以在熒光屏上得到待測(cè)信號(hào)在一個(gè)周期內(nèi)變化的穩(wěn)定圖象 1 信號(hào)電壓掃描電壓 2 中心信號(hào)電壓 1 多選 如圖是一種通過測(cè)量電容器電容的變化來檢測(cè)液面高低的儀器原理圖 電容器的兩個(gè)電極分別用導(dǎo)線接到指示器上 指示器可顯示電容的大小 下列關(guān)于該儀器的說法中正確的有 練練基礎(chǔ) 題組一 電容器和電容 A 該儀器中電容器的兩個(gè)電極分別是芯線和導(dǎo)電液體B 芯線外套的絕緣管越厚 該電容器的電容越大C 如果指示器顯示出電容增大了 則說明容器中液面升高了D 如果指示器顯示出電容減小了 則說明容器中液面升高了 解析 導(dǎo)電液體和金屬芯線相互靠近 彼此絕緣 可構(gòu)成電容器 故A正確 絕緣管越厚 兩極間距d越大 C就越小 故B錯(cuò)誤 液面升高 兩極正對(duì)面積增大 電容C就越大 故C正確 D錯(cuò)誤 2 多選 對(duì)于 個(gè)電容器充電時(shí)電容器的電容C 帶電量Q 電壓U之間的關(guān)系圖象如圖所示 其中正確的是 3 兩平行金屬板相距為d 電勢(shì)差為U 一電子質(zhì)量為m 電荷量為e 從O點(diǎn)沿垂直于極板的方向射出 最遠(yuǎn)到達(dá)A點(diǎn) 然后返回 如圖所示 OA h 此電子具有的初動(dòng)能是 題組二 帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng) 4 如圖所示 質(zhì)子 H 和 粒子 He 以相同的初動(dòng)能垂直射入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng) 粒子不計(jì)重力 則這兩個(gè)粒子射出電場(chǎng)時(shí)的偏轉(zhuǎn)位移y之比為 A 1 1B 1 2C 2 1D 1 4 5 多選 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 如圖所示 如果在熒光屏上P點(diǎn)出現(xiàn)亮斑 那么示波管中的 A 極板X應(yīng)帶正電B 極板X 應(yīng)帶正電C 極板Y應(yīng)帶正電D 極板Y 應(yīng)帶正電 題組三 示波管 解析 偏轉(zhuǎn)電極XX 和YY 不加電壓 電子打到屏幕中心 若只在XX 之間加電壓 電子只在X方向偏轉(zhuǎn) 若只有YY 之間加電壓 電子只在Y方向偏轉(zhuǎn) 若XX 加電壓 YY 加電壓 電子在X方向和Y方向都有偏轉(zhuǎn) 則在圖示位置出現(xiàn)亮斑 6 圖為示波管的原理圖 如果在電極YY 之間所加的電壓按圖所示的規(guī)律變化 在電極XX 之間所加的電壓按圖乙所示的規(guī)律變化 則在熒光屏上會(huì)看到的圖形是 解析 在0 2t1時(shí)間內(nèi) 掃描電壓掃描一次 信號(hào)電壓完成一個(gè)周期 當(dāng)UY為正的最大值時(shí) 電子打在災(zāi)光屏上有正的最大位移 當(dāng)UY為負(fù)的最大值時(shí) 電子打在熒光屏上有負(fù)的最大位移 因此一個(gè)周期內(nèi)熒光屏上的圖象為B 1 電容C等于Q與U的比值 不能理解為電容C與Q成正比 與U成反比 2 一個(gè)電容器電容的大小是由電容器本身的因素決定的 與其是否帶電及帶電多少無關(guān) 3 靜止的帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中只受電場(chǎng)力作用將做勻加速直線運(yùn)動(dòng) 4 當(dāng)初速度與電場(chǎng)線垂直且只受電場(chǎng)力作用時(shí) 做類平拋運(yùn)動(dòng) 處理方法是運(yùn)動(dòng)的合成與分解 5 在示波管中 當(dāng)信號(hào)電壓的周期與掃描電壓周期相等時(shí) 熒光屏上顯示一個(gè)完整的波形 小思考微總結(jié) 研細(xì)核心點(diǎn)練透經(jīng)典題 考點(diǎn)一平行板電容器的兩類典型問題 調(diào)研1 如圖所示 平行板電容器與電動(dòng)勢(shì)為E的直流電源 內(nèi)阻不計(jì) 連接 下極板接地 一帶電油滴位于電容器中的P點(diǎn)且恰好處于靜止?fàn)顟B(tài) 現(xiàn)將平行板電容器的上極板豎直向上移動(dòng)一小段距離 A 帶電油滴將沿豎直方向向上運(yùn)動(dòng)B P點(diǎn)的電勢(shì)將降低C 帶電油滴的電勢(shì)能將減小D 電容器的電容減小 極板帶電荷量將增大 試題調(diào)研 調(diào)研1 如圖所示 平行板電容器與電動(dòng)勢(shì)為E的直流電源 內(nèi)阻不計(jì) 連接 下極板接地 一帶電油滴位于電容器中的P點(diǎn)且恰好處于靜止?fàn)顟B(tài) 現(xiàn)將平行板電容器的上極板豎直向上移動(dòng)一小段距離 A 帶電油滴將沿豎直方向向上運(yùn)動(dòng)B P點(diǎn)的電勢(shì)將降低C 帶電油滴的電勢(shì)能將減小D 電容器的電容減小 極板帶電荷量將增大 解題探究 1 上極板上移后 勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)及P點(diǎn)電勢(shì)如何變化 提示 由于電容器始終與電源連接 兩板間電勢(shì)差不變 d增大時(shí) 場(chǎng)強(qiáng)減小 由于下極板接地 電勢(shì)為零 P點(diǎn)電勢(shì)等于P點(diǎn)到下極板電勢(shì)差 所以電勢(shì)降低 2 油滴在運(yùn)動(dòng)過程中 分析其做功及能量轉(zhuǎn)化情況 提示 由于電場(chǎng)力減小 油滴向下運(yùn)動(dòng) 重力做正功 重力勢(shì)能減少 電場(chǎng)力做負(fù)功 電勢(shì)能增加 答案 B 名師歸納點(diǎn)題破疑 1 1 多選 用控制變量法 可以研究影響平行板電容器的因素 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 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 類題練熟 解析 靜電計(jì)指針偏角與電容器兩板間電勢(shì)差成正比 電勢(shì)差變大 即 角變大 選項(xiàng)A C正確 1 2 2015 江西新余一中一模 多選 平行板電容器和電源 電阻 開關(guān)串聯(lián) 組成如圖所示的電路 接通開關(guān)K 電源即給電容器充電 則 A 保持K接通 減小兩極板間的距離 則兩極板間電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度減小B 保持K接通 在兩極板間插入一塊鋁板 則兩極板間電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度增大C 充電結(jié)束后斷開K 減小兩極板間的距離 則兩極板間的電勢(shì)差減小D 充電結(jié)束后斷開K 在兩極板間插入一塊介質(zhì) 則極板上的電勢(shì)差增大 1 帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)重力的處理 1 基本粒子 如電子 質(zhì)子 粒子 離子等 除有說明或明確的暗示以外 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 一般都不能忽略重力 2 帶電粒子在電場(chǎng)中平衡的解題步驟 1 選取研究對(duì)象 2 進(jìn)行受力分析 注意電場(chǎng)力的方向特點(diǎn) 3 由平衡條件列方程求解 考點(diǎn)二帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的平衡及直線運(yùn)動(dòng) 3 解決帶電粒子在電場(chǎng)中的直線運(yùn)動(dòng)問題的兩種思路 1 根據(jù)帶電粒子受到的電場(chǎng)力 用牛頓第二定律求出加速度 結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)公式確定帶電粒子的運(yùn)動(dòng)情況 此方法只適用于勻強(qiáng)電場(chǎng) 2 根據(jù)電場(chǎng)力對(duì)帶電粒子所做的功等于帶電粒子動(dòng)能的變化求解 此方法既適用于勻強(qiáng)電場(chǎng) 也適用于非勻強(qiáng)電場(chǎng) 調(diào)研2 2014 安徽理綜 如圖所示 充電后的平行板電容器水平放置 電容為C 極板間距離為d 上極板正中有一小孔 質(zhì)量為m 電荷量為 q的小球從小孔正上方高h(yuǎn)處由靜止開始下落 穿過小孔到達(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 試題調(diào)研 1 小球到達(dá)小孔處的速度 2 極板間電場(chǎng)強(qiáng)度大小和電容器所帶電荷量 3 小球從開始下落運(yùn)動(dòng)到下極板處的時(shí)間 解題指導(dǎo) 1 在極板外 小球做自由落體運(yùn)動(dòng) 由v2 2gh可求出小球到達(dá)小孔處的速度 2 小球在兩極板間運(yùn)動(dòng)時(shí) 由牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式 可求出電場(chǎng)強(qiáng)度E 再由U Ed Q CU可求出電容器所帶電荷量 3 由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式可分別求出電場(chǎng)內(nèi)和電場(chǎng)外兩個(gè)階段的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t1 t2 進(jìn)而可求出總時(shí)間t 1 解決此類多過程問題 首先劃分過程 然后分析每一過程物體的受力和運(yùn)動(dòng)情況 再選擇恰當(dāng)?shù)囊?guī)律求解 2 對(duì)于勻變速直線運(yùn)動(dòng)求時(shí)間問題 一般采用動(dòng)力學(xué)方法求解 名師歸納點(diǎn)題破疑 2 1 2012 新課標(biāo)全國卷 多選 如圖所示 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電容器 則在此過程中 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) 類題練熟 解析 對(duì)帶電粒子受力分析如圖所示 F合 0 A錯(cuò)誤 由圖可知電場(chǎng)力與重力的合力與v0方向相反 F合對(duì)粒子做負(fù)功 其中mg不做功 Eq做負(fù)功 故粒子動(dòng)能減少 電勢(shì)能增加 B正確 C錯(cuò)誤 F合恒定且F合與v0方向相反 粒子做勻減速直線運(yùn)動(dòng) D正確 2 2 多選 給平行板電容器充電 斷開電源后A極板帶正電 B極板帶負(fù)電 板間一帶電小球C用絕緣細(xì)線懸掛 如圖所示 小球靜止時(shí)與豎直方向的夾角為 則 A 若將B極板向右平移少許 電容器的電容將減小B 若將B極板向下平移少許 A B兩板間電勢(shì)差將增大C 若將B極板向下平移少許 夾角 將變大D 輕輕將細(xì)線剪斷 小球?qū)⒆鲂睊佭\(yùn)動(dòng) 1 用牛頓力學(xué)分析 如以速度v0垂直于電場(chǎng)線方向射入勻強(qiáng)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng) 受恒定電場(chǎng)力作用 做類平拋運(yùn)動(dòng) 用分解觀點(diǎn)處理 如圖所示 帶電粒子質(zhì)量為m 帶電荷量為q 以速度v0垂直于電場(chǎng)線方向射入勻強(qiáng)偏轉(zhuǎn)電場(chǎng) 偏轉(zhuǎn)電壓為U 若粒子飛離偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)的偏轉(zhuǎn)距離為y 偏轉(zhuǎn)角為 基本公式有 考點(diǎn)三帶電粒子在電場(chǎng)中偏轉(zhuǎn) 調(diào)研3 如圖所示 真空中水平放置的兩個(gè)相同極板Y和Y 長為l 相距為d 足夠大的豎直屏與兩板右側(cè)相距為b 在兩板間加上可調(diào)偏轉(zhuǎn)電壓U 一束質(zhì)量為m 帶電荷量為 q的粒子 不計(jì)重力 從兩板左側(cè)中點(diǎn)A以初速度v0沿水平方向射入電場(chǎng)且能穿出 試題調(diào)研 1 證明粒子飛出電場(chǎng)后的速度方向的反向延長線交于兩板間的中心O點(diǎn) 2 求兩板間所加偏轉(zhuǎn)電壓U的范圍 3 求粒子可能到達(dá)屏上區(qū)域的長度 解題探究 1 帶電粒子在電場(chǎng)中做什么運(yùn)動(dòng) 水平方向上做什么運(yùn)動(dòng) 提示 勻變速曲線運(yùn)動(dòng) 勻速直線運(yùn)動(dòng) 2 帶電粒子射出電場(chǎng)后 做什么運(yùn)動(dòng) 提示 勻速直線運(yùn)動(dòng) 3 帶電粒子能穿出電場(chǎng)的條件是什么 解析 1 設(shè)粒子在運(yùn)動(dòng)過程中的加速度大小為a 離開偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)偏轉(zhuǎn)距離為y 沿電場(chǎng)方向的速度為vy 偏轉(zhuǎn)角為 其反向延長線通過O點(diǎn) O點(diǎn)與板右端的水平距離為x 則有 名師歸納點(diǎn)題破疑 3 1 2014 山東理綜 如圖 電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E 方向豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)中有一矩形區(qū)域abcd 水平邊ab長為s 豎直邊ad長為h 質(zhì)量均為m 帶電荷量分別為 q和 q的兩粒子 由a c兩點(diǎn)先后沿ab和cd方向以速率v0進(jìn)入矩形區(qū) 兩粒子不同時(shí)出現(xiàn)在電場(chǎng)中 不計(jì)重力 若兩粒子軌跡恰好相切 則v0等于 類題練熟 3 2 2015 石家莊質(zhì)檢 多選 如圖所示 兩平行金屬板水平放置 板長為L 板間距離為d 板間電壓為U 一不計(jì)重力 電荷量為q的帶電粒子以初速度v0沿兩板的中線射入 恰好沿下板的邊緣飛出 則 帶電粒子在交變電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng) 解題指導(dǎo) 1 審題2 破題 畫圖 由UAB t圖象可以作出幾個(gè)典型時(shí)刻開始運(yùn)動(dòng)對(duì)應(yīng)的v t圖象 取向A板運(yùn)動(dòng)方向?yàn)檎较?如圖所示 分別考慮在一個(gè)周期內(nèi)帶電粒子的運(yùn)動(dòng)情況 3 規(guī)范答題 答案 B 1 注重全面分析 分析受力特點(diǎn)和運(yùn)動(dòng)規(guī)律 抓住粒子的運(yùn)動(dòng)具有周期性和在空間上具有對(duì)稱性的特征 求解粒子運(yùn)動(dòng)過程中的速度 位移 做功或確定與物理過程相關(guān)的邊界條件 2 分析時(shí)從兩條思路出發(fā) 1 力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系 根據(jù)牛頓第二定律及運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律分析 2 功能關(guān)系 多維思考技法提煉 針對(duì)訓(xùn)練 如圖甲所示 電子由陰極飛出時(shí)的初速度忽略不計(jì) 電子發(fā)射裝置的加速電壓為U0 電容器板長和板間距離均為L 10cm 下極板接地 電容器右端到熒光屏的距離也是L 10cm 在電容器兩極板間接一交變電壓 上極板的電勢(shì)隨時(shí)間變化的圖象如圖乙所示 每個(gè)電子穿過平行板的時(shí)間都極短 可以認(rèn)為電壓是不變的 求 1 在t 0 06s時(shí)刻 電子打在熒光屏上的何處 2 熒光屏上有電子打到的區(qū)間有多長 答案 1 打在屏上的點(diǎn)位于O點(diǎn)上方 距O點(diǎn)13 5cm 2 30cm