【物理】2019届一轮复习人教版 电容器 带电粒子在电场中的运动 学案

【物理】2019届一轮复习人教版 电容器 带电粒子在电场中的运动 学案

第32讲 电容器 带电粒子在电场中的运动 ‎1.理解电容器的基本概念，掌握好电容器的两类动态分析.‎ ‎2.能运用运动的合成与分解解决带电粒子的偏转问题.‎ ‎3.用动力学方法解决带电粒子在电场中的直线运动问题．‎ 一、电容器的充、放电和电容的理解 ‎1．电容器的充、放电 ‎(1)充电：使电容器带电的过程，充电后电容器两极板带上等量的异种电荷，电容器中储存电场能．‎ ‎(2)放电：使充电后的电容器失去电荷的过程，放电过程中电场能转化为其他形式的能． ‎ ‎2．电容 ‎(1)定义：电容器所带的电荷量Q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：表示电容器容纳电荷本领大小的物理量．‎ ‎3．平行板电容器 ‎(1)影响因素：平行板电容器的电容与正对面积成正比，与介质的介电常数成正比，与两板间的距离成反比．‎ ‎(2)决定式：，k为静电力常量．‎ 特别提醒　适用于任何电容器，但仅适用于平行板电容器．‎ 二、带电粒子在电场中的运动 ‎1．带电粒子在电场中加速 若不计粒子的重力，则电场力对带电粒子做的功等于带电粒子动能的增量．‎ ‎(1)在匀强电场中：W＝qEd＝qU＝mv2－mv或F＝qE＝q＝ma.‎ ‎(2)在非匀强电场中：W＝qU＝mv2－mv.‎ ‎2．带电粒子在电场中的偏转 ‎(1)条件分析：带电粒子垂直于电场线方向进入匀强电场．‎ ‎(2)运动性质：匀变速曲线运动．‎ ‎(3)处理方法：分解成相互垂直的两个方向上的直线运动，类似于平抛运动．‎ ‎(4)运动规律：‎ ‎①沿初速度方向做匀速直线运动，运动时间 ‎②沿电场力方向，做匀加速直线运动 考点一 平行板电容器的动态分析 ‎1．对公式的理解 电容，不能理解为电容C与Q成正比、与U成反比，一个电容器电容的大小是由电容器本身的因素决定的，与电容器是否带电及带电多少无关．‎ ‎2．运用电容的定义式和决定式分析电容器相关量变化的思路 ‎(1)确定不变量，分析是电压不变还是所带电荷量不变．‎ ‎(2)用决定式分析平行板电容器电容的变化．‎ ‎(3)用定义式分析电容器所带电荷量或两极板间电压的变化．‎ ‎(4)用分析电容器两极板间电场强度的变化．‎ ‎3．电容器两类问题的比较 分类 充电后与电池两极相连 充电后与电池两极断开 不变量 U Q d变大 C变小→Q变小、E变小 C变小→U变大、E不变 S变大 C变大→Q变大、E不变 C变大→U变小、E变小 εr变大 C变大→Q变大、E不变 C变大→U变小、E变小 ‎★重点归纳★‎ ‎1、解电容器问题的常用技巧 ‎(1)在电荷量保持不变的情况下，电场强度与板间的距离无关．‎ ‎(2)对平行板电容器的有关物理量Q、E、U、C进行讨论时，关键在于弄清哪些是变量，哪些是不变量，在变量中哪些是自变量，哪些是因变量，抓住、Q＝CU和进行判定即可．‎ ‎★典型案例★第七届中国(上海)国际超级电容器产业展览会于2016年8月23日至25日在上海新国际博览中心举行．如图所示为超级平行板电容器，相距为d的两极板M、N分别与电压为U的恒定电源两极连接，极板M带正电．现有一质量为m的带电油滴在极板中央处于静止状态，且此时极板带电荷量与油滴带电荷量的比值为k，则(　　)‎ A． 油滴带正电 B． 油滴带电荷量为 C． 电容器的电容为 D． 将极板N向下缓慢移动一小段距离，油滴将向上运动 ‎【答案】 C ‎★针对练习1★两块竖直放置的平行正对的金属板构成一个平行板电容器。电容器左板接地，右板与静电计相连，在距离两板等距离的A点处有一个带电小球在静电力与细绳牵引下处于静止状态。若将左极板向右移动靠近A点（未接触）后系统再次平衡，下列说法中正确的是(　　)‎ A． 绳子的张角变小 B． 极板上的电荷量减少 C． 静电计的指针的指针偏角不变 D． 若细绳断掉，小球将做匀加速直线运动（未接触极板）‎ ‎【答案】 D ‎★针对练习2★如图所示，A、B为两块竖直放置的平行金属板，G是静电计，开关S闭合后，静电计指针张开一定角度。下述做法可使静电计指针张角增大的是 A． 使A板向左平移以增大板间距离 B． 在A、B两板之间插人一块陶瓷板 C． 断开S后，使B板向左平移以减小板间距离 D． 断开S后，使B板向上平移以减小极板正对面积 ‎【答案】 D 考点二 带电粒子(带电体)在电场中的直线运动 ‎1．带电粒子在匀强电场中做直线运动的条件 ‎(1)粒子所受合外力F合＝0，粒子或静止，或做匀速直线运动．‎ ‎(2)粒子所受合外力F合≠0，且与初速度方向在同一条直线上，带电粒子将做匀加速直线运动或匀减速直线运动．‎ ‎2．用动力学方法分析 a＝，；v2－v＝2ad.‎ ‎3．用功能观点分析 匀强电场中：W＝Eqd＝qU＝mv2－mv 非匀强电场中：W＝qU＝Ek2－Ek1‎ ‎★重点归纳★‎ ‎1、带电体在匀强电场中的直线运动问题的分析方法 ‎2、处理带电粒子在电场中运动的常用技巧 ‎(1)微观粒子(如电子、质子、α粒子等)在电场中的运动，通常不必考虑其重力及运动中重力势能的变化．‎ ‎(2)普通的带电体(如油滴、尘埃、小球等)在电场中的运动，除题中说明外，必须考虑其重力及运动中重力势能的变化 ‎★典型案例★如图甲所示，平行金属板A、B正对竖直放置，CD为两板中线上的两点。A、B板间不加电压时，一带电小球从C点无初速释放，经时间T到达D点，此时速度为v0。在A、B两板间加上如图乙所示的交变电压，t=0带电小球仍从C点无初速释放，小球运动过程中未接触极板，则t=T时，小球（ ）‎ A． 在D点上方 B． 恰好到达D点 C． 速度大于v D． 速度小于v ‎【答案】 B ‎★针对练习1★如图， A、B是一条电场线上的两点，若在A点释放一初速度为零的电子，电子仅受电场力作用，并沿电场线从A运动到B，其速度平方（v2）与位移(x)关系图线如图所示。设A、B两点的电场强度分别为EA、EB，电势分别为φA、φB，则（ ）‎ A． EA>EB B． EA0)的带电小球M、N先后以相同的初速度沿水平方向射出。小球进入电场区域，并从该区域的右边界离开。已知N离开电场时的位置与A点在同一高度；M刚离开电场时的动能为刚进入电场时动能的8倍。不计空气阻力，重力加速度大小为g。已知A点到左边界的距离也为L。‎ ‎（1）求该电场的电场强度大小；‎ ‎（2）求小球射出的初速度大小；‎ ‎（3）要使小球M、N离开电场时的位置之间的距离不超过L，仅改变两小球的相同射出速度，求射出速度需满足的条件。‎ ‎【答案】 （1）（2）（3）‎ ‎★针对练习2★如图所示，BCDG是光滑绝缘的圆形轨道，位于竖直平面内，轨道半径为R，下端与水平绝缘轨道在B点平滑连接，整个轨道处在水平向左的匀强电场中．现有一质量为m、带正电的小滑块（可视为质点）置于水平轨道上，滑块受到的电场力大小为 mg，滑块与水平轨道间的动摩擦因数为0.5，重力加速度为g．‎ ‎（1）若滑块从水平轨道上距离B点s=3R的A点由静止释放，滑块到达与圆心O等高的C点时速度为多大？‎ ‎（2）在（1）的情况下，求滑块到达C点时受到轨道的作用力大小；‎ ‎（3）改变s的大小，使滑块恰好始终沿轨道滑行，且从G点飞出轨道，求滑块在圆轨道上滑行过程中的最小速度大小．‎ ‎【答案】 （1） （2） （3）‎