2012电容器与电容带电粒子在电场中的运动学案

12012电容器与电容带电粒子在电场中的运动学案【知识梳理】一、电容器与电容一、电容器1．电容器(1)组成：由两个彼此____又相互____的导体组成．(2)带电量：一个极板所带电量的_______．(3)电容器的充、放电充电：使电容器带电的过程，充电后电容器两板上带等量的_________，电容器中储存______放电：使充电后的电容器失去电荷的过程，放电过程中______转化为其他形式的能．2．电容(1)定义：电容器所带的________与电容器两极板间的电势差U的比值．(2)定义式：_____.(3)物理意义：表示电容器________本领大小的物理量．(4)单位：法拉(F)1F＝____________μF＝____________pF.3．平行板电容器(1)影响因素：平行板电容器的电容与________成正比，与介质的________成正比，与____________成反比．(2)决定式：C＝εS4πkd，其中k为静电力常量，ε为相对介电常数．4、关于电容器两类典型问题分析方法：（1）首先确定不变量，若电容器充电后断开电源，则不变；若电容器始终和直流电源相连，则不变。（2）当决定电容器大小的某一因素变化时，用公式判断电容的变化。（3）用公式分析Q和U的变化。（4）用公式分析平行板电容两板间场强的变化。一、带电粒子的加速1．带电粒子在电场中的加速带电粒子沿与电场线平行的方向进入电场，带电粒子将做________运动．有两种分析方法：(1)用动力学观点分析：a＝qEm，E＝Ud，v2－v20＝2ad.(2)用功能观点分析：粒子只受电场力作用，电场力做的功等于物体动能的变化．qU＝12mv2－12mv20二、带电粒子的偏转由物体做曲线运动的条件可知：。其中最简单的就是加速度方向与速度方向垂直。如右图所示，在真空中水平放置一对金属板Y和Y′间的电压为U，现有一质量为m、电荷量为q的带电粒子以水平速度v0射入电场中，则：1、带电粒子的运动形式带电粒子沿极板方向作速度为v0的匀速直线运动，即xovt；垂直于极板方向作初速度为零的匀加速直线运动，即212yat212Uqtdm；粒子的合运动为匀变速曲线运动（类平抛U＋－q＋＋＋＋＋＋＋＋－－－－－－－－LdYY′yv02运动）。2、带电粒子在垂直于板方向偏移的距离为y222oUqldmv。3、带电粒子离开电场时的速度①大小：水平方向：vx＝v0竖直方向：vy＝at＝oqUlmdv，故其合速度：v＝vx2＋vy2＝22()ooqUlvmdv。②方向：带电粒子离开电场时的偏角：tanφ＝vyvx＝2oqUlmdv。三、带电粒子运动的实际应用——示波管的原理1、构造：示波管主要由电子枪、偏转电极和荧光屏组成。2、原理YY＇的作用：被电子枪加速的电子在YY＇上信号电压产生的电场中做类平抛运动，出电场后做匀速直线运动，最后打到荧光屏上。其作用结果使亮斑在竖直方向移动。XX＇的作用：电子在XX＇的扫描电压其作用下使亮斑在水平方向移动。四带电粒子是否考虑重力要依据具体情况而定。①基本粒子：如电子、质子、α粒子、离子等除有说明或明确的暗示外，一般都不考虑重力（但不能忽略质量）。②带电颗粒：如液滴、油滴、尘埃、小球等，除有说明或明确的暗示以外，一般都不能忽略重力。典型例题1（2011天津）．板间距为d的平行板电容器所带电荷量为Q时，两极板间的电势差为U1，板间场强为E1。现将电容器所带电荷量变为2Q，板间距变为12d，其他条件不变，这时两极板间电势差为U2，板间场强为E2，下列说法正确的是A．U2=U1，E2=E1B．U2=2U1，E2=4E1C．U2=U1，E2=2E1D．U2=2U1，E2=2E12．2010·北京·18用控制变量法，可以研究影响平行板电容器电容的因素（如图）。设两极板正对面积为S，极板间的距离为d,静电计指针偏角为θ。实验中，极板所带电荷量不变，若A.保持S不变，增大d,则θ变大B.保持S不变，增大d,则θ变小C.保持d不变，减小S,则θ变小D.保持d不变，减小S,则θ不变3．如图所示，静止的电子在加速电压U1的作用下从O经P板的小孔射出，又垂直进入平行金属板间的电场，在偏转电压U2的作用下偏转一段距离.现使U1加倍，要想使电子的运动轨迹不发生变化，应该（）A.使U2加倍B.使U2变为原来的4倍C.使U2变为原来的2倍D.使U2变为原来的1/2倍v0v⊥vφ3abE针对练习1．2010·重庆·1７某电容式话筒的原理示意图如题18图所示，E为电源，R为电阻，薄片P和Q为两金属基板。对着话筒说话时，P振动而Q可视为不动。在P、Q间距增大过程中，A．P、Q购车的电容器的电容增大B．P上电荷量保持不变C．M点的电势比N点的低D．M点的电势比N点的高2.（09·福建·15）如图所示，平行板电容器与电动势为E的直流电源（内阻不计）连接，下极板接地。一带电油滴位于容器中的P点且恰好处于平衡状态。现将平行板电容器的上极板竖直向上移动一小段距离（）A.带点油滴将沿竖直方向向上运动B.P点的电势将降低C.带点油滴的电势将减少D.若电容器的电容减小，则极板带电量将增大3.（05上海物理12）.在场强大小为E的匀强电场中，一质量为m、带电量为+q的物体以某一初速沿电场反方向做匀减速直线运动，其加速度大小为0.8qE/m，物体运动s距离时速度变为零．则(A)物体克服电场力做功qEs(B)物体的电势能减少了0.8qEs(C)物体的电势能增加了qEs(D)物体的动能减少了0.8qEs4.(05天津物理18).一带电油滴在匀强电场E中的运动轨迹如图中虚线所示，电场方向竖直向下。若不计空气阻力，则此带电油滴从a运动到b的过程中，能量变化情况为Ａ．动能减小Ｂ．电势能增加Ｃ．动能和电势能之和减小Ｄ．重力势能和电势能之和增加5.原来都静止的质子(氢原子核11H)和粒子(氮原子核42He)，经过同一电压加速以后，它们的速度大小之比为()A．1:lB．1:2C．1:4D．2:16.如图所示，电子以初速v垂直于电场线方向飞入平行金属板形成的匀强电场中，若两平行板间距为d，电压为U，板长为L，则电子偏移为h，如板间电压改为2U，则电子偏移()A．2hB．2hC．4hD．h/27．电子经加速电场（电压为U1）后进入偏转电场，（电压为U2），然后飞出偏转电场，要使电子不飞出偏转电场可采取的措施有（）A．增大U1B．减小U1C．增大U2D．减小U28．如图所示，有三个质量相等，分别带正电、负电和不带电的小球，从带电平行金属板的P点以相同速率沿垂直于电场方向射人电场，落在A、B、C三点上，则()A．A带正电，B不带电，C带负电B．三个带电小球在电场中运动时间相等C．三个小球在电场中加速度大小关系是aCaBaAD．三个小球到达正极板时动能关系是EkAEkBEkC9．在平行板电容器A、B两板上加上如图交变电压，开始B板的电势比A板高，这时两板中间原来静止的电子在电场作用下开始运动，设电子在运动中不与极板发生碰撞，则下述说法正确的是(不计电子重力)（）Ａ.电子先向A板运动，然后向B板运动，再返回A板做周期性来回运动Ｂ.电子一直向A板运动Ｃ.电子一直向B板运动Ｄ.电子先向B板运动，然后向A板运动，再返回B板做来回周期性运动10、两块大小、形状完全相同的金属平板平行放置，构成一平行板电容器，与它相连接的电路如图所示，接通开关K，电源即给电容器充电。（）A、保持K接通，减小两极板间的距离，4则两极板间电场的电场强度减小B、保持K接通，减小两极板间的距离，则两极板间的电势差减小C、断开K，减小两极板间的距离，则两极板间的电势差减小D、断开K，在两极板间插入一块介质,则两极板间的电势差增大11如图所示,水平放置的A、B两平行金属板相距h，上板A带正电，现有质量为m、带电量为+q的小球在B板下方距离为H处，以初速度v0竖直向上从B板小孔进入板间电场，欲使小球刚好打到A板，A、B间电势差ｘ12.（2008上海物理23）.如图所示为研究电子枪中电子在电场中运动的简化模型示意图.在Oxy平面的ABCD区域内，存在两个场强大小均为E的匀强电场Ⅰ和Ⅱ，两电场的边界均是边长为L的正方形（不计电子所受重力）。（1）在该区域AB边的中点处由静止释放电子，求电子离开ABCD区域的位置.（2）在电场Ⅰ区域内适当位置由静止释放电子，电子恰能从ABCD区域左下角D处离开，求所有释放点的位置.（3）若将左侧电场Ⅱ整体水平向右移动L/n（n≥1），仍使电子从ABCD区域左下角D处离开（D不随电场移动），求在电场Ⅰ区域内由静止释放电子的所有位置。13、右图所示为真空示波管的示意图，电子从灯丝K发出（初速度不计），经灯丝与A板间的加速电压U1加速，从A板中心孔沿中心线KO射出，然后进入由两块平行金属板M、N形成的偏转电场中（偏转电场可视为匀强电场），电子进入偏转电场时的速度与电场方向垂直，电子经过偏转电场兵器打在荧光屏上的P点，已知M、N两板间的电压为U2，两板间的距离为d，板长为L1，板右端到荧光屏的距离为L2，电子的质量为m，电荷量为e。求：（1）电子穿过A板时的速度大小；（2）电子从偏转电场射出时的侧移量；（3）P点到O点的距离。ABh