【物理】2018届人教版第6章第3节电容器与电容带电粒子在电场中的运动教案

【物理】2018届人教版第6章第3节电容器与电容带电粒子在电场中的运动教案

第3节　电容器与电容　带电粒子在电场中的运动 考点一| 电容器的电容 ‎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．对公式C＝的理解 电容C＝，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．‎ ‎　(2016·浙江4月学考)关于电容器，下列说法正确的是(　　)‎ A．在充电过程中电流恒定 B．在放电过程中电容减小 C．能储存电荷，但不能储存电能 D．两个彼此绝缘又靠近的导体可视为电容器 D　[电容器充、放电过程中电流都是变化的，A错误．电容大小是电容器本身属性，由自身决定，与放电、充电无关，B错误．电容器储存电荷的过程即储存电能的过程，C错误．故选D.]‎ ‎1．(2015·浙江学业水平考试)下列器件中，属于电容器的是(　　)‎ A　　　　B　　　　　C　　　　D C　[A为灯泡，B为滑动变阻器，D为开关，只有C为电容器．]‎ ‎2．关于电容器的概念，下列说法不正确的是(　　)‎ A．电容器是储存电荷和电能的容器，只有带电的容器才称为电容器 B．用电源对平行板电容器充电后，两极板一定带有等量异种电荷 C．电容器在充电和放电过程中，和电容器相连的电路中都有电流 D．电容器充电和放电的过程，也是电场能和其他形式能相互转化的过程 A　[只要能够容纳电荷，就称为电容器，电容器不一定带电，就像水杯不一定盛水一样，所以A错误；由电荷守恒定律，充电过程中，正负电荷总代数和为零，所以两极板必带等量异种电荷，B正确；在充电和放电过程中，电路中都有瞬间电流，稳定后，电荷也就不再定向移动，所以C正确；充电和放电的过程，也是能量转化的过程，总能量守恒，D正确．]‎ ‎3．一个已充电的电容器，若使它的电荷量减少3×10－‎4C，则其电压减少为原来的，则(　　)‎ A．电容器原来的带电荷量为9×10－‎‎4 C B．电容器原来的带电荷量为4.5×10－‎‎4 C C．电容器原来的电压为1 V D．电容器的电容变为原来的 B　[由C＝得ΔQ＝C·ΔU＝C＝CU＝Q，Q＝＝ C＝4.5×10－‎4 C，选项A错，B对；因电容器的电容不知，所以无法求出电容器原来的电压，选项C错；电容器的电容由电容器本身决定，跟电压和电荷量的变化无关，所以电容器的电容不变，选项D错．]‎ ‎4.如图631所示为某一电容器所带电荷量和两端电势差之间的关系图象，则下列判断正确的是(　　)‎ 图631‎ A．电容器的电容为‎200 F B．电容器的电容为2×10－‎‎3 F C．当电容器两端电势差降低时，电容器的电容增大 D．当电容器两端电势差从40 V降低到36 V的过程中，电容器释放出来的电荷量为‎0.02 C D　[根据电容的定义式C＝可知图线的斜率即为电容大小，C＝ F＝5×10－‎3 F，选项A、B都错；电容器的电容与电容器两端电势差和电容器所带电荷量无关，所以选项C错；根据C＝可得，ΔQ＝C·ΔU＝‎0.02 C，选项D正确．]‎ 考点二| 带电粒子在电场中的运动 ‎1．带电粒子在电场中的加速 ‎(1)处理方法 利用动能定理：qU＝mv2－mv.‎ ‎(2)适用范围 任何电场．‎ ‎2．带电粒子在匀强电场中的偏转 ‎(1)研究条件 带电粒子垂直于电场方向进入匀强电场．‎ ‎(2)处理方法 类似于平抛运动，应用运动的合成与分解的方法．‎ ‎①沿初速度方向做匀速直线运动，运动时间t＝.‎ ‎②沿电场方向，做初速度为零的匀加速直线运动．‎ ‎　(2016·浙江4月学考)密立根油滴实验原理如图632所示．两块水平放置的金属板分别与电源的正负极相接，板间电压为U，形成竖直向下场强为E的匀强电场．用喷雾器从上板中间的小孔喷入大小、质量和电荷量各不相同的油滴．通过显微镜可找到悬浮不动的油滴，若此悬浮油滴的质量为m，则下列说法正确的是(　　)‎ 图632‎ A．悬浮油滴带正电 B．悬浮油滴的电荷量为 C．增大场强，悬浮油滴将向上运动 D．油滴的电荷量不一定是电子的电荷量的整数倍 C　[由题目中的图示可以看出重力竖直向下，电场力竖直向上，电场强度方向向下，电荷带负电，A错误；由平衡条件可以得到mg＝，电荷的带电量q＝ ，B错误；此时电场力与重力相等，如果增大电场强度，则电场力大于重力，所以油滴将向上运动，C正确；由元电荷的带电量e＝1.6×10－‎19 C可知，油滴的带电量一定是电子电量的整数倍，D错误．]‎ ‎1.如图633所示，电子由静止开始从A板向B板运动，到达B板的速度为v，保持两极间电压不变，则(　　)‎ 图633‎ A．当减小两板间的距离时，速度v增大 B．当减小两极间的距离时，速度v减小 C．当减小两极间的距离时，速度v不变 D．当减小两极间的距离时，电子在两极间运动的时间变长 C　[由动能定理得eU＝mv2，当改变两极板间的距离时，U不变，v就不变，故选项A、B错误，C正确；电子在极板间做初速度为零的匀加速直线运动，＝，＝，即t＝，当d减小时，v不变，电子在两极板间运动的时间变短，故选项D错误．]‎ ‎2．两平行金属板相距为d，电势差为U，一电子质量为m，电荷量为e，从O点沿垂直于极板的方向射出，最远到达A点，然后返回．如图634所示，＝h，此电子具有的初动能是(　　) 【导学号：81370246】‎ 图634‎ A. B．edUh　　　　‎ C.　　　　 D. D　[电子受到的静电力做负功，有－eUOA＝0－Ek，UOA＝h，Ek＝，由此知选项D正确．]‎ ‎3．如图635所示，电子在电势差为U1的加速电场中由静止开始运动，然后射入电势差为U2的两块水平的平行极板间的偏转电场中，入射方向跟极板平行．整个装置处在真空中，重力可忽略．在满足电子能射出平行板区域的条件下，下述四种情况中，一定能使电子的偏转角θ变大的是(　　)‎ 图635‎ A．U1变大、U2变大 B．U1变小、U2变大 C．U1变大、U2变小 D．U1变小，U2变小 B　[设电子被加速后获得的速度为v0，水平极板长为l，则由动能定理得U1q＝mv，电子在水平极板间偏转所用时间t＝，又设电子在水平极板间的加速度为a，水平极板的板间距为d，由牛顿第二定律得a＝，电子射出偏转电场时，平行于电场方向的速度vy＝at，联立解得vy＝，又tan θ＝＝＝＝，故U2变大、U1变小，一定能使偏转角θ变大，故B正确．]‎ ‎4.(2017·诸暨期末)如图636所示，喷墨打印机中的墨滴在进入偏转电场之前会被带上一定量的电荷，在电场的作用下是使电荷发生偏转到达纸上．已知两偏转极板长度L＝1.5×10－‎2m，两极板间电场强度E＝1.2×106 N/C，墨滴的质量m＝1.0×10－‎13 kg，电荷量q＝1.0×10－‎16 C，墨滴在进入电场前的速度v0＝‎15 m/s，方向与两极板平行．不计空气阻力和墨滴重力，假设偏转电场只局限在平行极板内部，忽略边缘电场的影响．‎ 图636‎ ‎(1)判断墨滴带正电荷还是负电荷？‎ ‎(2)求墨滴在两极板之间运动的时间；‎ ‎(3)求墨滴离开电场时在竖直方向上的位移y.‎ ‎【解析】　(1)负电荷．‎ ‎(2)墨滴在水平方向做匀速直线运动，那么墨滴在两板之间运动的时间t＝，代入数据可得：t＝1.0×10－3 s.‎ ‎(3)墨滴在竖直方向做初速度为零的匀加速直线运动，‎ a＝ 代入数据可得：a＝1.2×103 m/s2‎ 离开偏转板时在竖直方向的位移y＝at2‎ 代入数据可得：y＝6.0×10－4 m.‎ ‎【答案】　(1)负电荷　(2)1.0×10－3 s　(3)6.0×10－4 m