高一物理电容带电粒子在电场中的运动1

电容带电粒子在电场中运动核心知识方法核心概念电容器、电容、单板带电量、加速电场、偏转电场、带电粒子、电子、质子、α粒子电容EsdUQ-Q充电过程——放电过程——R1、电容器的工作状态：工作状态充电电流：负→正放电电流：正→负2、电容①定义：②定义式：③物理意义：描述电容器容纳电荷本领的强弱电容器所带电荷量与两极板间的电势差的比值。C=Q/U或C=ΔQ/ΔU电容注：①C=Q/U比值定义法，C的大小与Q、U无关。CQCUQUUQ②Q——电容器一个极板所带电量的绝对值③单位：1F=106µF=1012pF电容3、平行板电容器电容：C=εs/4πkd决定式UQCdUEkdsC4skQdkdsQCdQdUE44电容动态变化例1对于给定的电容器，在描述电容量C、带电量Q、两板间电势差U的相互关系中，下列图1－16中正确的是：()ACE电容动态变化4、平行板电容器的动态分析：①分析内容：②常见两种情况：•电容器电势差U保持不变（与电源连接）•电容器的带电量Q保持不变（与电源断开）③分析顺序：•C=εs/4πkd判断C的变化。•C=Q/U判断Q、U的变化。E=dUs、d、εC、Q、E、U•s、d、ε的变化。•最后判断E的变化。skQdkdsQE44电容动态变化例2.一平行板电容器充电后与电源断开，负极板接地，在两极板间有一正电荷(电量很小)固定在P点.如图1-56所示，用E表示两极板间场强，U表示电容器的电压，EP表示正电荷在P点的电势能，若保持负极板不动，将正极板移到图中虚线所示的位置，则（）A.U变小，E不变B.E变大，EP不变C.U变小，EP不变D.U不变，EP不变图1-56电容动态变化静电计——测量电容器两极板间电势差的仪器动态分析练1、在研究平行板电容器电容的实验中，电容器的A、B两极板带有等量异种电荷，A板与静电计连接，如图所示。实验中可能观察到的现象是（）A、增大A、B板间的距离，静电计指针张角变小B、减小A、B板间的距离，静电计指针张角变小C、把B板向上平移，减小A、B板的正对面积，静电计指针张角变小D、在A、B板间放入一介质板，静电计指针张角变小BD电容动态变化基本粒子1、基本粒子：如电子、质子、离子、α粒子等在没有明确指出或暗示下重力一般忽略不计。2、带电颗粒：如油滴、液滴、尘埃、带电小球在没有明确指出或暗示下重力一般不能忽略。电子-e、质子e、离子、α粒子2ev0qm带电粒子在电场中的直线运动•仅在电场力作用下，初速度与电场共线:qU=mv2—mv022121mqUv/220v=若v0=0则qU=mv221mqU/2v=演示vud例3、如图所示，M、N是在真空中竖直放置的两块平行金属板，质量为m、电量为+q的质子，以极小的初速度由小孔进入电场，当M、N间电压为U时，粒子到达N板的速度为v，如果要使这个带电粒子到达N板的速度为2v，则下述方法能满足要求的是（）A、使M、N间电压增加为2UB、使M、N间电压增加为4UC、使M、N间电压不变，距离减半D、使M、N间电压不变，距离加倍MNUd+mqUv2v与电压平方根成正比B带电粒子在电场中的直线运动ABdUABtT/2T3T/20U–U练2已知电子带电量为e、质量为m，AB两板间距离为d。1、若在t=0时刻释放电子，它将如何运动？画出v-t图像2、若在t=T/4时刻释放电子，它将如何运动？画出v-t图像带电粒子在电场中的直线运动φsvxvyθvLUdx`v0演示带电粒子在电场中的偏转oxy22o1122VqulYamtd20tanyxqvulvdmv－－－－－－＋＋＋＋＋＋ydθl例4．如右图所示，设带电粒子的带电量为q，平行板长为l，两板的距离为d，电势差为U，带电粒子的初速度为v0，不计重力，求：①带电粒子在电场中运动的时间t=②带电粒子运动的加速度a＝③粒子在射出电场时竖直方向的偏转距离y＝④粒子在射出电场时竖直方向的分速度vy＝⑤粒子在射出电场时的速度大小v＝带电粒子在电场中的偏转练习3．如图所示，一个电子以4×106m/s的速度沿与电场垂直的方向从A点飞进匀强电场，并且从另一端B点沿与场强方向成150角方向飞出。那么，A、B两点间的电势差UAB为多少伏。（电子的质量为9.1×10－31kg）带电粒子在电场中的偏转v0示波器原理u1u2YY`LL‵voθrh核心公式电容的定义式电容的决定式粒子在电场中的加速度动能和电势能的相互转化合外力提供向心力UQCkdSCr4mqEaqUEkrmvF2合分析电容变化引起电场变化受力分析、过程分析解电场中的粒子运动状态分析、做功分析解电场中的粒子运动变速直线运动匀变速曲线运动（如平抛、类平抛运动）圆周运动核心技术核心题型带电粒子在重力场与电场的复合场中运动的关键：•五个分析①受力分析——正确解题的前提②过程分析——正确解题的关键③状态分析——正确解题的切入点④做功分析（能量转化分析）⑤守恒条件分析•三种运动①匀变速直线运动②匀变速曲线运动（如平抛、类平抛运动）③圆周运动——运用力的观点直接求解——运动分解（化曲为直、以直代曲）——寻找向心力例5.如图1-58所示，平行板电容器板间距离d=10cm，与一个直流电源连接，电源电压为10V，N板接地，取大地电势为零.两板间有一点P，P点距M板5cm，把K闭合给电容器充电，然后再断开，P点场强大小为_________，电势为_________，若把N板向下移动10cm，则P点场强大小为_______，电势为____.电容动态变化练4、如图所示，水平放置的两平行金属板A、B相距为d，电容为C，开始两板均不带电，A板接地且中央有孔，现将带电荷量q、质量为m的带电液滴一滴一滴地从小孔正上方h高处无初速度滴下，落到B板后电荷全部传给B板，求：（1）第几滴液滴在A、B间做匀速直线运动？（2）能够到达B板的液滴不会超过多少滴？hdAB电容动态变化练5、一个质量为m、带有电量–q的小物体，可在水平轨道Ox上运动，O端有一与轨道垂直的固定墙，轨道处于匀强电场中，场强大小为E，方向沿Ox轴正方向，如图所示，小物体以速度v0从x0点沿Ox轨道运动，运动时受到大小不变的摩擦力Ff作用，而FfqE；设小物体与墙壁碰撞时不损失机械能，且电何量保持不变，求它在停止运动前所能过的总路程s.x0Om–qEx变速直线运练6、光滑绝缘细杆竖直放置，它与以正电荷Q为圆心的某一圆周交于B、C两点，质量为m、带电量为-q的有孔小球从杆上A点无初速度下滑，已知qQ，AB=h，小球滑到B点时的速度大小为，求：①小球由A到B过程中电场力做的功。②A、C两点间的电势差。gh3ABCr+Q变速直线运练7、如图所示的电场中有A、B两点，A、B的电势差UAB＝100V，一个质量为m=2.0×10-12kg、电量为q=-5.0×10-8C的带电粒子，以初速度v0=3.0×103m/s由A点运动到B点，求粒子到达B点时的速率。（不计粒子重力）A-v0BABABqUW2022121mvmvWAB202vmqUvABsm/10232022121mvmvqUABq为负变速直线运dPMNdAB例6如图带电粒子恰好到达N，若将A板上移还能不能到达N？变速直线运练8一束电子流，在U＝5000V的电场作用下获得一定速度后，在距两极板等距处垂直进入平行板间的匀强电场，如图所示。若两板间距d＝1.0cm，板长l＝5.0cm，那么，要使电子能从平行板间飞出，两个极板上最多能加多大电压？匀变速曲线运动练9、如图所示，两平行金属板A、B竖直放置，间距为d，接在电动势为E的电池两端，一个质量为m、电量为q的带电小球，从两板中央由静止开始落下，试计算：（1）小球经过多少时间与极板相碰？（2）小球与极板相碰的位置距离金属板上端多远？U匀变速曲线运动练10ABCD是竖直放在E=103v/m的水平匀强电场中绝缘光滑轨道，BCD上直径为20cm的半圆环，AB=15cm，一质量m=10g，带电荷量q=10-4C的小球由静止在电场力作用下自A点沿轨道运动，求：①它运动到C点速度多大？此时对轨道的压力多大？②要使小球运动到D点，小球开始运动的位置A‵到少离开B点多远？EABCDO圆周运动附加1绝缘水平面上，相距为L的A、B两点处分别固定着两个等电量的正电荷，a、b是AB连线上的两点，其中Aa=Bb=L/4，O不AB连线的中点，一质量为m、带电量为+q的小滑块（可以看做质点）以初动能E0从a点出发，沿直线AB向b点运动，其中小滑块第一次经过O点时的动能为初动能的n倍（n＞1），且到达b点时动能恰好为零求：（1）小滑块与水平面的动摩擦因数。（2）O、b两点间的电势差。ABLabo变速直线运附加2细线长为L下端拴一质量为m的带电小球，电场强度大小为E，方向水平向右，已知小球平衡时偏角为α。求：①小球的带电性和带电量？②如果使细线的偏角由α增大到2α，然后将小球由静止释放，细线到达竖直位置时，小球的速度为多少？αE圆周运动附加3光滑圆环半径为r，珠子带正电质量为m，珠子所受静电力是重力的3/4，将珠子由A点静止释放。求：（1）珠子所能获得的最大动能？（2）珠子动能最大时对圆环的压力多大？（3）若要珠子完成一个完整的圆周运动，在A点释放时，要给珠子多大的初速度？rEAm圆周运动附加4质量为5×10–8kg的带电微粒以v0=2m/s的速度从水平放置的平行金属板A、B的中央飞入板间，如图所示，已知板长L=10cm，板间距离d=2cm，当UAB=103v时，带电微粒恰好沿直线穿过板间，则AB间所加电压在什么范围内带电微粒能从板间飞出？ABv0匀变速曲线运动