第21讲 电容器及带电粒子在电场中的运动

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1、邹平一中2009级物理一轮复习学案第21讲电容器及带电粒子在电场中的运动【考纲要求】1.理解电容器及电容的概念，会用电容的定义式和平行板电容器电容的决定式动态分析问题2.知道带电粒子在电场中的运动规律，并能分析解决加速和偏转问题3.知道示波器原理，会综合力学知识分析带电粒子在复合场中的运动问题【知识梳理】一、电容器与电容1．电容器(1)组成：两个互相靠近又彼此绝缘的导体构成电容器。．(2)带电量：是指每个极板上所带电荷量的绝对值(3)电容器的充、放电充电：使电容器两极板带上等量异种电荷的过程。充电的过程是将电场能储存

2、在电容器中．放电：使充电后的电容器失去电荷的过程。放电的过程中储存在电容器中的电场能转化为其他形式的能量．2．电容：定义式：_______单位：法拉(F)，1F＝____μF＝1012pF3．平行板电容器电容决定式：C＝_________，k为静电力常量．即平行板电容器的电容与介质的介电常数成正比，与两板正对的面积成正比，与两板间距成反比①保持两极板与电源相连，则电容器两极板间______不变．②充电后断开电源，则电容器所带的_______不变．二、带电粒子在电场中的运动1.带电粒子的加速：对于加速问题，一般从能量角

3、度，应用动能定理求解。若为匀变速直线运动，可用牛顿运动定律与运动学公式求解。2.带电粒子在匀强电场中的偏转：对于带电粒子以垂直匀强电场的方向进入电场后，受到的电场力恒定且与初速度方向垂直，做匀变速曲线运动（类平抛运动）。⑴处理方法往往是利用运动的合成与分解的特性：分合运动的独立性、分合运动的等时性、分运动与合运动的等效性。沿初速度方向为匀速直线运动、沿电场力方向为初速度为零的匀加速运动。⑵基本关系：x方向：匀速直线运动Y方向：初速度为零的匀加速直线运动①离开电场时侧向偏转量：②离开电场时的偏转角：φ推论1.粒子从偏转

4、电场中射出时,其速度反向延长线与初速度方向交一点,此点平分沿初速度方向的位移。推论2.位移和速度不在同一直线上，且tanφ=2tanα。邹平一中2009级物理一轮复习学案3.示波管的工作原理(1)构造：电子枪，偏转电极，荧光屏.(2)工作原理（如图所示）(3)如果在偏转电极XX′和YY′之间都没有加电压，则电子枪射出电子后沿直线传播，打在荧光屏上，在那里产生一个亮斑.电极YY′上加的待显示的信号电压，XX′上是机器自身的锯齿形电压，叫做扫描电压.若所加扫描电压和信号电压的周期相同，就可以在荧光屏上得到待测信号在一个周

5、期内随时间变化的稳定图象.【考点讲练】类型一：平行板电容器的动态分析【例1】如图所示的电路中，电容器的N板接地，在其两板间的P点固定一个带负电的点电荷，分析以下过程后，电容器的电荷量Q、两极间的电压U、两极间的场强E、P点的电势φP、负电荷在P点的电势能Ep各如何变化?（1）S接通后再将M板上移一小段距离；（2）S接通后断开，再将N板上移一小段距离.总结：处理平行板电容器内部E、U、Q变化问题的基本思路类型二：带电粒子在电场中的平衡与直线运动【例2】如图所示，板长L=4cm的平行板电容器，板间距离d=3cm，板与水平

6、线夹角α=37°，两板所加电压为U=100V，有一带负电液滴，带电荷量为q=3×10-10C，以v0=1m/s的水平速度自A板边缘水平进入电场，在电场中仍沿水平方向并恰好从B板边缘水平飞出，取g=10m/s2.求：(1)液滴的质量；(2)液滴飞出时的速度.总结：1.带电粒子在电场中运动时重力的处理2方法技巧：讨论带电粒子在电场中做直线运动（加速或减速）的方法类型三：带电粒子在匀强电场中的偏转【例3】如图所示，一束电子从静止开始经加速电压U1加速后，以水平速度射入水平放置的两平行金属板中间，金属板长为l，两板距离为d，

7、竖直放置的荧光屏距金属板右端为L.若在两金属板间加直流电压U2时，光点偏离中线，打在荧光屏的P点，求(1)电子加速后的速度大小；(2)电子离开偏转电场时偏向角（速度与水平方向的夹角）（3）op距离邹平一中2009级物理一轮复习学案类型四：带电粒子在交变电场中的运动【例4】如图（甲）所示电子以水平初速度v0沿平行金属板中央射入，在金属板间加上如图（乙）所示的交变电压.已知电子质量为m，电荷量为e，电压周期为T，电压为U0，求：（1）若电子从t=0时刻进入板间，在半周期内恰好能从板的上边缘飞出，则电子飞出速度为多大？（2

8、）若电子在t=0时刻进入板间，能从板右边水平飞出，则金属板为多长？（选做)若电子能从板中点O′水平飞出，电子应从哪一时刻进入板间，两板间距至少为多大？【针对训练】1.（11·天津理综·T5）板间距为的平行板电容器所带电荷量为时，两极板间电势差为，板间场强为.现将电容器所带电荷量变为，板间距变为，其他条件不变，这时两极板间电势差，板间场强为，下列