《点亮高考》物理系列教案：7.3《电容器、带电粒子在电场中的运动》

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高中物理《带电粒子在电场中的运动(7)》优质课教案、教学设计

《带电粒子在电场中的运动》教学设计一、教材分析本节内容选自人教版物理选修3-1 第一章第九节。

是对电场知识的重要应用，也是力学知识与电学知识的综合应用，通过对本节课的学习，学生能够把电场知识和牛顿运动定律、动能定理、运动的合成与分解等力学知识有机的结合起来，加深对力学、电学知识的理解，有利于培养学生用物理知识解决实际问题的能力。

另外，这节课与现代科学技术结合紧密，通过这节课的学习有利于培养学生对科学和技术应有的正确态度和责任感。

根据教材的具体内容以及新课程标准的要求，确定本节课的教学目标如下：（1）知识与技能①学会运用静电力、电场强度等概念研究带电粒子在电场中运动的加速度、速度和位移等物理量的变化。

②了解示波管的工作原理。

、（2）过程与方法通过对“类平抛运动”的学习，提升学生对知识的迁移能力；在对示波管原理的分析过程中，提高学生独立观察、分析、推理及应用物理知识解决实际问题的能力。

（3）情感态度与价值观通过带电粒子在电场中的实际应用，提高学生对物理的学习兴趣，同时，使学生体会静电场知识对科学技术的影响，提高学生对科学技术的责任感。

本节课的重点：带电粒子在匀强电场中的加速和偏转问题。

本节课的难点：示波管的原理。

二、学情分析通过学生对必修一以及电场基本知识的学习，学生已经具备的知识和能力是：1.平抛运动的条件、性质以及处理方法；2.力学和电场的基本知识，初步具备了应用力学知识分析电场问题的能力。

此时学生还欠缺的知识和能力是：1.逻辑思维和抽象思维能力还有待提高；2.公式的熟练应用上存在有问题。

三、教学方法设计根据本节课的教学目标、教学重、难点及学生特点，整节课采用情景式教学，直观演示与分析归纳法结合、问题驱动与讨论式教学相结合的教学方法。

若为四、教学流程设计教师活动学生活动备注新课引入:学生饶有兴趣的观看视频。

让学生体会电子运动的美妙与神奇，顺利引入新课，并同时激发学生的学习兴趣。

播放“电子之舞”的视频，并让学生猜想是什么为他们“伴舞”，以此引入新课--示波器。

2020年高三物理复习教案：第七章第3讲电容器和电容带电粒子在电场中的运动

第3讲电容器和电容带电粒子在电场中的运动见学生用书P110微知识1 电容器及电容1．电容器(1)组成：两个彼此绝缘且又相互靠近的导体组成电容器，电容器可以容纳电荷。

(2)所带电荷量：一个极板所带电荷量的绝对值，两极板所带电荷量相等。

(3)充、放电①充电：把电容器接在电源上后，电容器两个极板分别带上等量异号电荷的过程，充电后两极间存在电场，电容器储存了电能。

②放电：用导线将充电后电容器的两极板接通，极板上电荷中和的过程，放电后的两极板间不再有电场，同时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与两极板间电势差的比值。

(2)公式：C＝QU＝ΔQ ΔU。

(3)物理意义：电容是描述电容器容纳电荷本领大小的物理量，在数值上等于把电容器两极板的电势差增加1 V所需充加的电荷量，电容C由电容器本身的构造因素决定，与U、Q无关。

(4)单位：法拉，符号F，与其他单位间的换算关系：1 F＝106μF＝1012pF。

3．平行板电容器的电容平行板电容器的电容与平行板正对面积S、电介质的介电常数εr成正比，与极板间距离d 成反比，即C ＝εr S 4πkd 。

微知识2 带电粒子在电场中的加速和偏转 1．带电粒子在电场中的加速 (1)运动状态的分析：带电粒子沿与电场线平行的方向进入匀强电场，受到的电场力与运动方向在同一条直线上，做匀变速直线运动。

(2)用功能观点分析：电场力对带电粒子做的功等于带电粒子动能的增量，即qU ＝12m v 2－12m v 20。

2．带电粒子的偏转(1)运动状态：带电粒子受到恒定的与初速度方向垂直的电场力作用而做类平抛运动。

(2)处理方法：类似于平抛运动的处理方法①沿初速度方向为匀速运动，运动时间t ＝l v 0。

②沿电场力方向为匀加速运动，a ＝F m ＝qE m ＝qU md 。

③离开电场时的偏移量y ＝12at 2＝ql 2U 2m v 20d。

④离开电场时的偏转角tan θ＝v ⊥v 0＝qlU m v 20d。

点亮高考物理系列教案73电容器带电粒子在电场中的活动

题.
学问题，只是在受力分析时多了
电场力而已.另外电容器的动态变
化也是常考的一个问题.
2.考点整合
考点一平行板电容器的动态分析
1．电容：电容器所带的电荷量与电容器两极板间的电势差之比称为电容.即
.
单位：法拉. 1F=106μF=1012pF.
2．平行板电容器的电容：平行板电容器电容的决定式是:
，式中 ε 是电介
对全部高中资料试卷电气设备，在安装过程中以及安装结束后进行高中资料试卷调整试验；通电检查所有设备高中资料电试力卷保相护互装作置用调与试相技互术关，通系电1，力过根保管据护线0生高不产中仅工资22艺料22高试可中卷以资配解料置决试技吊卷术顶要是层求指配，机置对组不电在规气进范设行高备继中进电资行保料空护试载高卷与中问带资题负料22荷试，下卷而高总且中体可资配保料置障试时23卷，23调需各控要类试在管验最路；大习对限题设度到备内位进来。行确在调保管整机路使组敷其高设在中过正资程常料1工试中况卷，下安要与全加过，强度并看2工且55作尽22下可2都能护1可地关以缩于正小管常故路工障高作高中；中资对资料于料试继试卷电卷连保破接护坏管进范口行围处整，理核或高对者中定对资值某料，些试审异卷核常弯与高扁校中度对资固图料定纸试盒，卷位编工置写况.复进保杂行护设自层备动防与处腐装理跨置，接高尤地中其线资要弯料避曲试免半卷错径调误标试高方中等案资，，料要编5试求写、卷技重电保术要气护交设设装底备备4置。高调、动管中试电作线资高气，敷料中课并3设试资件且、技卷料中拒管术试试调绝路中验卷试动敷包方技作设含案术，技线以来术槽及避、系免管统不架启必等动要多方高项案中方；资式对料，整试为套卷解启突决动然高过停中程机语中。文高因电中此气资，课料电件试力中卷高管电中壁气资薄设料、备试接进卷口行保不调护严试装等工置问作调题并试，且技合进术理行，利过要用关求管运电线行力敷高保设中护技资装术料置。试做线卷到缆技准敷术确设指灵原导活则。。：对对在于于分调差线试动盒过保处程护，中装当高置不中高同资中电料资压试料回卷试路技卷交术调叉问试时题技，，术应作是采为指用调发金试电属人机隔员一板，变进需压行要器隔在组开事在处前发理掌生；握内同图部一纸故线资障槽料时内、，设需强备要电制进回造行路厂外须家部同出电时具源切高高断中中习资资题料料电试试源卷卷，试切线验除缆报从敷告而设与采完相用毕关高，技中要术资进资料行料试检，卷查并主和且要检了保测解护处现装理场置。设。备高中资料试卷布置情况与有关高中资料试卷电气系统接线等情况，然后根据规范与规程规定，制定设备调试高中资料试卷方案。

高考物理选修3-1精品教案训练第3课时电容器、带电粒子在电场中的运动

第3课时电容器、带电粒子在电场中的运动考点1。

电容器1.构成：两个互相靠近又彼此绝缘的导体构成电容器。

2.充放电：（1）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在电容器中。

（2）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。

3．电容器带的电荷量：是指每个极板上所带电荷量的绝对值考点2.电容1．定义：电容器所带的电荷量Q 与两极板间的电压U 的比值 2．定义式：是计算式非决定式）(UQ U Q C ∆∆==3．电容的单位：法拉，符号：F PF F F 12610101==μ4．物理意义：电容是描述电容器容纳电荷本领大小的物理量，在数值上等于电容器两板间的电势差增加1V 所需的电荷量。

5．制约因素：电容器的电容与Q 、U 的大小无关，是由电容器本身的结构决定的。

对一个确定的电容器，它的电容是一定的，与电容器是否带电及带电多少无关。

考点3.平行板电容器1．平行板电容器的电容的决定式：dsd s k C εεπ∝∙=41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。

2．平行板电容器两板间的电场：可认为是匀强电场，E=U/d 考点4.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t v L v v x 00，==Y 方向：初速度为零的匀加速直线运动mdqU m F a at y at v y ====，21，2 1．离开电场时侧向偏转量：2222121mdv qUL at y == 2．离开电场时的偏转角： φ2tan mdv qULv v y ==φ 推论 1.粒子从偏转电场中射出时,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。

高三物理电容器、带电粒子在电场中的运动知识精讲通用版

高三物理电容器、带电粒子在电场中的运动知识精讲通用版【本讲主要内容】电容器、带电粒子在电场中的运动1、理解电容器的电容的概念，并能用公式UQ C =来进行计算。

2、知道平行板电容器的电容与哪些因素有关，知道公式kd 4S C πε=。

3、理解带电粒子在匀强电场中的运动规律，并能解决加速和偏转的有关问题。

4、知道示波管的基本原理及示波器的应用。

【知识掌握】【知识点精析】1、电容（1）电容器任何两个彼此绝缘而又互相靠近的导体，都可以看成一个电容器，最简单的就是平行板电容器，平行板电容器带电时，两板带等量异种电荷，每个板所带电荷量的绝对值即为电容器所带的电荷量Q ，此时两板间有电势差U 。

（2）电容①电容是表示电容器容纳电荷本领的物理量。

②电容的定义：电容器所带电荷量Q 与电容器两极板间的电势差U 的比值叫电容器的电容。

定义式是U Q C =或UQ C ∆∆=。

③电容是电容器的一个基本性质，一只电容器具有确定的电容值，与其是否带电、带多少电荷无关。

④电容的国际制单位为法拉（F ），pF 10F 10F 1126=μ=。

（3）平行板电容器的电容平行板电容器的电容跟介电常数ε成正比，跟正对面积S 成正比，跟两板间的距离d 成反比。

写成公式有kd4S C πε=。

（4）常用电容器有固定电容器、电解电容器和可变电容器等2、带电粒子在电场中的加速（1）运动状态分析：带电粒子沿与电场线平行的方向进入匀强电场，受到的电场力与运动方向在同一直线上，粒子做匀加（减）速直线运动。

（2）处理方法： ①用运动学公式：带电粒子的加速度mdqU a =（d 为粒子沿场强方向移动的距离）由匀变速直线运动的速度，位移公式，即可求得带电粒子加速后的速度v 。

②用功能观点分析：由动能定律202mv 21mv 21qU -=求出带电粒子的速度v 。

比较上述两种方法，运用动能定理求解往往比较简单，并且对非匀强电场也适用。

3、带电粒子在匀强电场中的偏转问题：（1）运动状态分析：带电粒子以速度0v 垂直于电场线方向飞入匀强电场时，将受到恒定的与初速度方向成90角的电场力作用而做类似平抛的匀变速曲线运动。

《带电粒子在电场中的运动》高中物理教案

《带电粒子在电场中的运动》高中物理教案一、教学目标1.知识与技能：o理解带电粒子在电场中受到的电场力，知道电场力对带电粒子运动的影响。

o掌握带电粒子在匀强电场中的运动规律，包括直线运动和偏转运动。

o能够应用电场知识和牛顿运动定律分析带电粒子在电场中的运动问题。

2.过程与方法：o通过实验和模拟演示，让学生直观感受带电粒子在电场中的运动情况。

o引导学生通过分析和讨论，理解带电粒子在电场中运动的规律，并能应用于实际问题。

3.情感态度与价值观：o激发学生对电场和带电粒子运动的兴趣和好奇心。

o培养学生的物理直觉和逻辑推理能力，鼓励学生在科学探究中积极尝试。

二、教学重点与难点1.教学重点：带电粒子在匀强电场中的运动规律，包括直线运动和偏转运动。

2.教学难点：带电粒子在电场中的偏转运动，特别是侧移量和偏转角的计算。

三、教学准备1.实验器材：电场演示仪、带电粒子加速器模型、示波器等。

2.多媒体课件：包含带电粒子在电场中运动的模拟动画、实验演示视频、例题解析等。

四、教学过程1.导入新课o回顾电场和电场力的相关知识，引出带电粒子在电场中运动的主题。

o提问学生：“如果有一个带电粒子进入电场，它会受到怎样的影响？它的运动会发生怎样的变化？”2.新课内容讲解o带电粒子在电场中受到的电场力：根据电场强度的定义和库仑定律，推导带电粒子在电场中受到的电场力公式。

o带电粒子在匀强电场中的直线运动：分析带电粒子初速度与电场线方向相同和垂直两种情况下的直线运动规律。

o带电粒子在匀强电场中的偏转运动：通过类比平抛运动，讲解带电粒子在垂直于电场线方向上的匀速直线运动和沿电场线方向上的匀加速直线运动，进而推导侧移量和偏转角的计算公式。

3.实验探究o演示带电粒子在电场中的运动实验，让学生观察带电粒子的运动轨迹和偏转情况。

o引导学生分析实验数据，验证带电粒子在电场中运动的规律，并尝试计算侧移量和偏转角。

4.课堂练习与讨论o出示相关练习题，让学生运用所学知识分析带电粒子在电场中的运动问题，并进行计算。

带电粒子在电场中的运动教学设计（通用5篇）

带电粒子在电场中的运动教学设计（通用5篇）带电粒子在电场中的运动教学设计（通用5篇）作为一名默默奉献的教育工作者，时常需要用到教学设计，教学设计是一个系统化规划教学系统的过程。

那么问题来了，教学设计应该怎么写？下面是小编整理的带电粒子在电场中的运动教学设计（通用5篇），欢迎阅读与收藏。

带电粒子在电场中的运动教学设计11、教材分析“带电粒子在电场中的运动”是高一选修3-1第一章静电场的最后一节的内容（课件），也是本章的重点内容。

本节内容是在学生学习了运动学、动力学和静电场中电场强度、电势能和电势、电势差、电势差与电场强度的关系知识后才进行编排的，是运动学、动力学和电磁学第一次的综合应用。

（课件）带电粒子在电场中的运动和后面将要学到的带电粒子在匀强磁场中的运动，对它们的研究是为以后学习带电粒子在电磁场的应用奠定知识基础。

此外，“带电粒子在电场中的运动”的知识与人们的日常生活、生产技术和科研有着密切的关系，因此这部分知识有广泛的现实意义。

本节有两个特点（课件），特点一是带电粒子在电场中的运动综合了运动学、动力学、电磁学的知识，有助于培养学生综合运用知识的能力；特点二是注重理论与实际的结合，体现了从理论研究到实际应用的科学发展之路，有助于增强学生将物理知识应用于生活和实际生产实践的意识。

2、教学目标教学目标设计体现了物理新课程的三维教学目标：（1）知识和技能①理解电压对带电粒子加速和偏转的影响；②能全面地描述带电粒子在电场中运动时电场力做的功和电势能的变化之间的关系；③了解带电粒子在电场中的加速和偏转在生活和生产实践中的具体应用。

（2）过程与方法①对带电粒子的加速，能用类比的方法，推导出带电粒子到达负极板时的速度；②对带电粒子的偏转，能用类比的方法，结合例题2，逐步地推导出偏转位移和偏转角的表达式。

（3）情感态度和价值①体会类比法在问题解决中的重要作用；②结合回顾第5节“电势差”中静电力做功的求解方法即动能定理，让学生体会动能定理的优越性；③通过列举一些带电粒子在电场中的运动的应用实例，提高学生将物理知识应用于生活和生产实践中的意识，发展学生对科学的好奇心和求知欲。

高三物理带电粒子在电场中的运动、电容器教案人教版

一. 教学内容：高三第一轮复习：带电粒子在电场中的运动、电容器带电粒子在电场中的运动1. 带电粒子在匀强电场中的加速一般情况下带电粒子所受的电场力远大于重力，所以可以认为只有电场力做功。

由动能定理W ＝qU ＝ΔE K ，此式与电场是否匀强无关，与带电粒子的运动性质、轨迹形状也无关。

【例1】如图所示，两平行金属板竖直放置，左极板接地，中间有小孔。

右极板电势随时间变化的规律如图所示。

电子原来静止在左极板小孔处。

（不计重力作用）下列说法中正确的是tUA. 从t ＝0时刻释放电子，电子将始终向右运动，直到打到右极板上B. 从t ＝0时刻释放电子，电子可能在两板间振动C. 从t ＝T /4时刻释放电子，电子可能在两板间振动，也可能打到右极板上D. 从t ＝3T /8时刻释放电子，电子必将打到左极板上解：从t ＝0时刻释放电子，如果两板间距离足够大，电子将向右先匀加速T /2，接着匀减速T /2，速度减小到零后，又开始向右匀加速T /2，接着匀减速T /2……直到打在右极板上。

电子不可能向左运动；如果两板间距离不够大，电子也始终向右运动，直到打到右极板上。

从t ＝T /4时刻释放电子，如果两板间距离足够大，电子将向右先匀加速T /4，接着匀减速T /4，速度减小到零后，改为向左先匀加速T /4，接着匀减速T /4。

即在两板间振动；如果两板间距离不够大，则电子在第一次向右运动过程中就有可能打在右极板上。

从t ＝3T /8时刻释放电子，如果两板间距离不够大，电子将在第一次向右运动过程中就打在右极板上；如果第一次向右运动没有打在右极板上，那就一定会在第一次向左运动过程中打在左极板上。

选AC2. 带电粒子在匀强电场中的偏转质量为m 电荷量为q 的带电粒子以平行于极板的初速度v 0射入长L ，板间距离为d 的平行板电容器间，两板间电压为U ，求射出时的侧移、偏转角和动能增量。

U L dm t（1）侧移：d U UL v L dm Uq y '=⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛=42122千万不要死记公式，要清楚物理过程。

高中物理《带电粒子在电场中的运动》优质课教案、教学设计

【教学目标】知识与能力1 、理解带电粒子在匀强电场中的运动规律，并能分析和解决加速和偏转方面的问题。

2 、让学生动脑（思考）、动笔（推导）、动手（实验）、动口（讨论）、动眼（观察）、动耳（倾听），培养学生的多元智能。

过程与方法 1 、通过复习自由落体运动规律，由学生自己推导出带电粒子在匀强电场中的加速规律。

2 、通过由浅入深、层层推进的探究活动，带电粒子在电场中直线运动的类型及受力特点，解决思路。

3 、使学生进一步发展“猜想－实验－理论”的科学探究方法，让学生主动思维，学会学习。

情感态度与价值观1 理解电子在电场中的加速在科技生产中的应用及重要性。

2 、通过理论分析与实验验证相结合，让学生形成科学世界观：自然规律是可以理解的，我们要学习科学，利用科学知识为人类服务。

展现科学现象之美，激发学生对自然科学的热爱。

三．重点难点重点让学生清楚带电粒子在电场中直线运动的原理及有关规律，这是本节内容的中心。

理解电子在电场中的加速在科技生产中的应用及重要性。

四、教法学法：1 . 教学的方法分析讨探究学生分组讨论五、教学方法2 .学法指导：实验讨论五、教学过程：为了切实完成所定教学目标，充分发挥学生的主体作用，对一些主要的教学环节采取了如下设想：1 导入新课以演示实验设疑，创设学习情景，激发学习兴趣，引介绍电子束演示仪，并说明只有高速带电的粒子（电子）轰ft 管内惰性气体发光，才能看到电子的径迹。

学生会对电子如何获得速度产生疑问，通过控制电子束的偏转方向，学生又会对这一目的的如何实现产生疑惑，从而强烈地激发了学生的求知欲望，进而提出课题。

约3 分钟。

⑵ 在新课教学中，以微机模拟与问题探讨想结合进行理论分析，使学生由感性认识上升到理性带电粒子在电场中的运动——教学设计认识。

①.以微机演示电子在电场中加速运动的全过程，让学生观察分析：电子运动的全过程可以分为那几个阶段？在每一阶段电子各做什么运动？这样可以使学生先在整体上对带电粒子运动的全过程有清晰的脉络，有助于局部过程的分析。

带电粒子在电场中的运动教案

一、教学目标：1. 让学生了解带电粒子在电场中的受力特点及运动规律。

2. 培养学生运用物理知识解决实际问题的能力。

3. 引导学生掌握电场的基本概念，如电场强度、电势等。

二、教学内容：1. 电场的基本概念：电场强度、电势、电势差。

2. 带电粒子在电场中的受力分析。

3. 带电粒子在电场中的运动规律。

4. 电场力做功与电势能的关系。

5. 电场线与等势面的概念。

三、教学重点与难点：1. 教学重点：带电粒子在电场中的受力分析，运动规律，电场力做功与电势能的关系。

2. 教学难点：电场力做功与电势能的关系，电场线与等势面的概念。

四、教学方法：1. 采用讲授法，讲解电场的基本概念、带电粒子的受力分析及运动规律。

2. 利用多媒体展示电场力做功与电势能的关系，电场线与等势面的形象描述。

3. 引导学生通过实例分析，培养运用物理知识解决实际问题的能力。

五、教学过程：1. 导入：通过介绍电场在生活中的应用，激发学生的学习兴趣。

2. 讲解电场的基本概念，如电场强度、电势、电势差。

3. 分析带电粒子在电场中的受力特点，引导学生掌握受力分析方法。

4. 讲解带电粒子在电场中的运动规律，如直线运动、曲线运动。

5. 利用多媒体展示电场力做功与电势能的关系，引导学生理解电场力做功的本质。

6. 讲解电场线与等势面的概念，并通过实例让学生初步认识电场线与等势面。

7. 课堂练习：让学生运用所学知识分析实际问题，如静电力作用下的物体运动等。

9. 布置课后作业，巩固所学知识。

六、教学评价：1. 课后作业：布置有关带电粒子在电场中运动的练习题，评估学生对课堂内容的掌握程度。

2. 课堂问答：通过提问方式检查学生对电场基本概念和运动规律的理解。

3. 小组讨论：组织学生进行小组讨论，分析实际问题，评估学生的合作能力和问题解决能力。

七、教学拓展：1. 探讨电场在现代科技领域的应用，如粒子加速器、静电除尘等。

2. 介绍电场与其他物理量的关系，如磁场、重力等。

高三物理一轮复习《电容器与电容、带电粒子在电场中的运动》教学设计

(4)用E＝分析电容器两极板间电场强度的变化．
例题：《步步高一轮复习资料》P102例1
学生训练：《步步高一轮复习资料》P02：1题
思考、回忆、倾听、勾画。
思考、小结。
倾听、理解、练习、改错
、
交流讨论。记忆
阅读、理解、归纳
倾听、理解、练习、改错
思考、回忆、倾听、勾画。
阅读、理解、归纳
倾听、理解、练习、改错
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
例题：《步步高一轮复习资料》P103例2
学生训练：《步步高一轮复习资料》P03：3、4题
三带电粒子在电场中的偏转
1．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．
重、难点
电容器的两类动态分析.带电粒子在电场、复合场中的运动问题
学习内容
学生活动
一平行板电容器的动态分析
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
(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
2．带电粒子在匀强电场中偏转时的两个结论
(1)不同的带电粒子从静止开始经过同一电场加速后再从同一偏转电场射出时，偏移量和偏转角总是相同的．
证明：由qU0＝ mv

带电粒子在电场中的运动物理教案

带电粒子在电场中的运动物理教案带电粒子在电场中的运动物理教案作为一名为他人授业解惑的教育工作者，常常需要准备教案，教案有助于顺利而有效地开展教学活动。

那么应当如何写教案呢？以下是小编为大家整理的带电粒子在电场中的运动物理教案，仅供参考，希望能够帮助到大家。

带电粒子在电场中的运动物理教案1教学目标知识目标1、理解带电粒子在匀强电场中的运动规律——只受电场力，带电粒子做匀变速运动．重点掌握初速度与场强方向垂直的带电粒子在电场中的运动——类平抛运动．2、知道示波管的构造和原理．能力目标1、渗透物理学方法的教育，让学生学习运用理想化方法，突出主要因素，忽略次要因素的科学的研究方法．2、提高学生的分析推理能力．情感目标通过本节内容的学习，培养学生科学研究的意志品质．教学建议本节内容是电场一章中非常重要的知识点，里面涉及到电学与力学知识的综合运用，因此教师在讲解时，一是注意对力学知识的有效复习，以便于知识的迁移，另外，由于带电粒子在电场中的运动公式比较复杂，所以教学中需要注意使学生掌握解题的思维和方法，而不要一味的强调公式的记忆．在讲解时要渗透物理学方法的教育，让学生学习运用理想化方法、突出主要因素、忽略次要因素（忽略带电粒子的重力）的科学的研究方法．关于示波管的讲解，教材中介绍的非常详细，教师需要重点强调其工作原理，让学生理解加速和偏转问题——带电粒子在电场中加速偏转的实际应用．--示例第九节带电粒子在匀强电场中的运动1、带电粒子的加速教师讲解：这节课我们研究带电粒子在匀强电场中的运动，关于运动，在前面的学习中我们已经研究过了：物体在力的作用下，运动状态发生了改变，同样，对于电场中的带电粒子而言，受到电场力的作用，那么它的运动情况又是怎样的呢？带电粒子在电场中运动的过程中，电场力做的功大小为，带电粒子到达极板时动能，根据动能定理，，这个公式是利用能量关系得到的，不仅使用于匀强电场，而且适用于任何其它电场．分析课本113页的例题1．2、带电粒子的偏转根据能量的关系，我们可以得到带电粒子在任何电场中的运动的初末状态，下面，我们针对匀强电场具体研究一下带电粒子在电场中的运动情况．（教师出示图片）为了方便研究，我们选用匀强电场：平行两个带电极板之间的电场就是匀强电场．①若带电粒子在电场中所受合力为零时，即时，粒子将保持静止状态或匀速直线运动状态．带电粒子处于静止状态，，，所受重力竖直向下，场强方向竖直向下，带电体带负电，所以所受电场力竖直向上．②若且与初速度方向在同一直线上，带电粒子将做加速或减速直线运动．（变速直线运动）A、打入正电荷，将做匀加速直线运动．B、打入负电荷，由于重力极小，可以忽略，电荷只受到电场力作用，将做匀减速直线运动．③若，且与初速度方向有夹角，带电粒子将做曲线运动．，合外力竖直向下，带电粒子做匀变速曲线运动．（如下图所示）注意：若不计重力，初速度，带电粒子将在电场中做类平抛运动．复习：物体在只受重力的作用下，以一定水平速度抛出，物体的实际运动为这两种运动的合运动．水平方向上不受力作用，做匀速直线运动，竖直方向上只受重力，做初速度为零的自由落体运动．水平方向：竖直方向：与此相似，当忽略带电粒子的重力时，且，带电粒子在电场中将做类平抛运动．与平抛运动区别的只是在沿着电场方向上，带电粒子做加速度为的匀变速直线运动．例题讲解：已知，平行两个电极板间距为d，板长为l，初速度，板间电压为U，带电粒子质量为，带电量为＋q．分析带电粒子的'运动情况：①粒子在与电场方向垂直的方向上做匀速直线运动，；在沿电场方向做初速度为零的匀加速直线运动，，称为侧移．若粒子能穿过电场，而不打在极板上，侧移量为多少呢？②射出时的末速度与初速度的夹角称为偏向角．③ 反向延长线与延长线的交点在处．证明：注意：以上结论均适用于带电粒子能从电场中穿出的情况．如果带电粒子没有从电场中穿出，此时不再等于板长l，应根据情况进行分析．得到了带电粒子在匀强电场中的基本运动情况，下面，我们看看其实际的应用示例．3、示波管的原理：学生首先自己研究，对照例题，自学完成，教师可以通过放映有关示波器的视频资料加深学生对本节内容的理解．4、教师总结：教师讲解：本节内容是关于带电粒子在匀强电场中的运动情况，是电学和力学知识的综合，带电粒子在电场中的运动，常见的有加速、减速、偏转、圆运动等等，规律跟力学是相同的，只是在分析物体受力时，注意分析电场力，同时注意：为了方便问题的研究，对于微观粒子的电荷，因为重力非常小，我们可以忽略不计．对于示波管，实际就是带电粒子在电场中的加速偏转问题的实际应用．5、布置课后作业带电粒子在电场中的运动物理教案2一、教学目标1．了解——只受电场力，带电粒子做匀变速运动。

人教版高中物理全套教案和导学案第3课时电容带电粒子在电场中的运动

第三课时电容带电粒子在电场中的运动第一关：基础关展望高考基础知识一、电容器知识讲解（1）定义：任何两个彼此绝缘又相距很近的导体，都可以看成一个电容器.它可以容纳电荷，储存电场能.（2）电容器的充放电过程①充电过程：把电容器的一个极板与电池组的正极相连，另一个极板与负极相连，两个极板就分别带上了等量的异电荷，这个过程叫做充电.充电过程中电容器的带电荷量增加，板间电压增加，电能转化为电场能.②放电过程：用导线把充电后的电容器的两极板接通，两极板上的电荷中和，电容器又不带电了，这个过程叫做放电.放电过程中电容器的带电荷量减少，板间电压降低，电场能转化为电能.(3)分类：根据电容是否可变分为：纸质电容器固定电容器电解电容器聚苯乙烯电容器可变电容器可变电容器动片旋入，电容器电容增大；动片旋出，电容器电容减小.说明：加在电容器两极上的电压如果超过某一极限，电介质将被击穿而损坏电容器，这个极限电压叫击穿电压；电容器长期工作所能承受的电压叫做额定电压，它比击穿电压要低.二、电容知识讲解（1）定义：电容器所带的电荷量Q与电容器两极板间电势差U的比值，叫做电容器的电容.（2）定义式：QC.U(3)单位：在国际单位制中，电容的单位是法拉，符F.1 F=1 C/V法拉这个单位太大，实际中常用较小的单位.微法（μF）和皮法（pF），其关系为：1 F=106μF=1012 pF说明：（1）电容器是一个仪器，而电容是一个物理量，它表征了电容器容纳电荷的本领.（2）电容器的电荷量是一个极板上电荷量的绝对值.（3）电容C 是用比值定义法定义的，本章学过的电场强度E 、电势ϕ，都是用比值法定义的.电容QC U=，但不能说电容C 与Q 都成正比、与U 成反比，电容C 由电容器本身的性质决定，与Q 、U 的大小无关.三、带电粒子的加速知识讲解（1）运动状态分析：带电粒子沿与电场线平行的方向进入匀强电场，受到的电场力与运动方向在同一直线上，做匀加（减）带直线运动.（2）用功能观点分析：粒子动能的变化量等于电场力的功（电场可以是匀强或非匀强电场）.若粒子的初速度为零，则：21mv qU,v 2qU /m 2== 若粒子的初速度不为零，则：222001mv 12mv qU,v v 2qU /m 2-==+ 活学活用1.如图所示，平行板电容器两极板间有场强为E 的匀强电场，且带正电的极板接地.一质量为m 、电荷量为+q 的带电粒子（不计算重力）从x 轴上坐标为x 0处静止释放.（1）求该粒子在x 0处的电势能E px0;（2）试从牛顿第二定律出发，证明该带电粒子在极板间运动过程中，其动能与电势能之和保持不变.解析：(1)带电粒子从O 点移到x 0点电场力所做的功为： W 电=qEx 0,①电场力所做的功等于电势能增加量的负值，故有： W 电=-（E px0-0）,②联立①②得:0px 0E qEx =-.③（2）方法一：在带电粒子的运动方向上任取一点，设坐标为x ，由牛顿第二定律可得 qE=ma ④由运动学公式得2v x =2a(x-x 0),⑤ 联立④⑤式求得E kx =21mv 2x =qE(x-x 0), 粒子在任意点的电势能为E px =-qEx, 所以粒子在任意一点的动能与电势能的和为 E x =E kx +E px =qE(x-x 0)+(-qEx)=-qEx 0=0px E .px E 为一常数，故粒子在运动过程中动能与电势能之和保持不变.方法二：在x 轴上任取两点x 1、x 2，速度分别为v 1、v 2. F=qE=ma,()222121v v 2a x x ,-=-联立得()22212111mv mv qE x x ,22-=- 所以()()22221111mv qEx mv qEx ,22+-=+- 即E k2+E p2=E k1+E p1,故在其运动过程中，其动能和电势能之和保持不变. 答案：(1)-qEx 0(2)见解析点评：讨论带电粒子在电场中的直线运动问题（加速或减速）经常用到的方法是：（1）能量方法——能量守恒定律，注意题目中有哪些形式的能量出现.（2）功能关系——动能定理，注意过程分析要全面，准确求出过程中的所有功，判断选用分阶段还是全程使用动能定理.（3）动力学方法——牛顿运动定律和匀变速直线运动公式的结合，注意受力分析要全面，特别是重力是否需要考查的问题；其次是注意运动学公式的矢量性.四、带电粒子的偏转知识讲解（1）运动状态分析：带电粒子以速度v 0垂直于电场线方向飞入匀强电场时，受到恒定的与初速度方向成90°角的电场力作用而做匀变速曲线运动.（2）偏转问题的分析处理方法：类似于平抛运动的分析处理，应用运动的合成和分解的方法.沿初速度方向为匀速直线运动，运动时间：t=l/v 0 沿电场力方向为初速度为零的匀加速直线运动 a=F/m=qE/m=qU/md离开电场的偏移量：22201ql Uy at 22mv d== ;离开电场时的偏转角：1220v qlUtan v mv dϕ== （3）基本规律如图所示，设质量为m 、电荷量为q 的带电粒子以初速度v 0沿垂直于电场方向进入长为L 、板间距离为d 、两极板间电势差为U 的平行金属板间的匀强电场中，若不计带电粒子的重力，则可以得：①粒子在电场中的运动时间t粒子在初速度方向上做匀速直线运动，故L t .v =②粒子离开电场时的速度v粒子在电场力方向上做初速度为零的匀加速直线运动，加速度qUa md=，离开电场时沿电场力方向的分速度y 0qULv at mdv ==，所以速度2222000qUL v v v v .mdv y ⎛⎫=+=+ ⎪⎝⎭③粒子运动的侧移量2221qUL y at .22mdv == ④粒子的速度偏向角ϕy 22x00v qUL qULtan arctan .v mdv mdv ϕ===由得 ⑤带电粒子在电场中的轨迹方程22021qUx x v t y at 22mdv ===由和可得带电粒子的轨迹方程22qU y x 2mdv =，是一条抛物线. 活学活用2.如图所示，质量m=5×10-8k g 的带电粒子以v 0=2 m/s 的速度从水平放置的平行金属板A 、B 中央飞入电场，已知板长L=10 cm ，板间距离d=2 cm ，当AB 间加电压UAB=103V 时，带电粒子恰好沿直线穿过电场（设此时A 板电势高）.求：（1）带电粒子的电性，电荷量为多少？（2）A 、B 间所加电压在什么范围内带电粒子能从板间飞出？解析：（1）U AB =103V 时，粒子做直线运动，有qU d =mg,11mgdq 10U-== C ，带负电. （2）当电压UAB 比较大时，qE ＞mg ，粒子向上偏，11qU mg ma ,d-=当刚好能出去时，2211011L dy a t a ,22v 2⎛⎫=== ⎪⎝⎭ 解之得U 1=1800 V.电压U AB 比较小时，qE ＜mg,粒子向下偏，设刚好能从下板边缘飞出，有：2222qU 1dmg ma ,y a t ,d 22-=== 解之得U 2=200 V.则要使粒子能从板间飞出，A 、B 间所加电压的范围为200 V ≤U AB ≤1800 V. 答案：(1)负电10-11C （2）200 V ≤U AB ≤1800 V 第二关：技法关解读高考解题技法一、平行板电器的动态分析技法讲解这类问题的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，同时注意理解平行板电容器演示实验中现象的实质.一般分两种基本情况：（1）平行板电容器充电后，继续保持电容器两极板与电池两极相连接，电容器的d 、S 、ε变化，将引起电容器的C 、Q 、U 、E 怎样变化？这类问题由于电容器始终连接在电池上，因此两极间的电压保持不变，可根据下列几式讨论C 、Q 、E 的变化情况.S SC 4kd dεεπ=∝U S SQ UC 4kd dεεπ==∝U 1E d d=∝ (2)平行板电容器充电后，切断与电池的连接，电容器的d 、S 、ε变化，将引起电容器的C 、Q 、U 、E 怎样变化?这类问题由于电容器充电后，切断与电池的连接，使电容器的带电荷量保持不变，可根据下列几式讨论C 、U 、E 的变化情况.[来源:学*科*Z*X*X*K]S SC 4kd dεεπ=∝Q Q 4kQd dU S C S S 4kd πεεεπ==∝∝[来源:] U Q Q 4kQ 1E Sd d Cd S S 4kdπεεεπ====∝典例剖析例1连接在电池两极上的平行板电容器,当两极板间的距离减小时（）A.电容器的电容C 变大B.电容器极板的带电荷量Q 变大C.电容器两极间的电势差U 变大D.电容器两极板间的电场强度E 变大解析：平行板电容器的电容C=εS/4πkd.当两极间距离d 减小时，电容C 变大，选项A 正确. 平行板电容器连接在电池两极上，两极间的电压为定值，选项C 错误. 根据电容定义式，C=Q/U ，Q=CU ，U 不变，C 变大，所以Q 变大，选项B 正确.平行板电容器两板间的电场是匀强电场，E=U/d ，U 不变，d 减小，所以E 增大，选项D 正确.正确答案是A 、B 、D.如果电容器充电后和电源断开，当减小两板间距离时，情况又怎样？由于充电后断开电源，所以电容器带电荷量Q 不变.S Q C C U U 4kd C επ==↑==↓↑（不变），[来源:学,科,Z,X,X,K] U Q Q 4kQ E .S d Cd S d 4kdπεεπ====保持不变答案：ABD二、带电粒子在偏转电场中偏转的临界与极值问题技法讲解带电粒子在偏转电场中运动，能否飞出电场的题目类型，处理方法关键是找出能否飞出电场的临界条件．粒子恰能飞出极板和粒子恰不能飞出极板，对应着同一临界状态——“擦边球”．根据题意找出临界状态，由临界状态来确定极值，这是求解此类问题的常用方法．如粒子沿平行金属板中央入射时，若两板相距为d ，要判断粒子能否飞出电场，只需判断粒子在电场方向上的位移y 的大小.若y ＜2d ，粒子能飞出电场，若y ＞2d，粒子不能飞出电场，y=2d 是临界条件.也可以比较粒子在电场方向上的位移y=2d所用时间t 1和粒子飞出电场所用时间t 2,若t 1＞t 2,则粒子可以飞出电场，若t 1＜t 2，则粒子不能飞出电场，t 1=t 2就是临界条件，根据临界条件可以求解粒子要飞离偏转电场的最小入射速度，或粒子飞离偏转电场时，两板所加电压的最大值等.典例剖析例2如图所示，两块长3 cm 的平行金属板AB 相距1 cm ，并与300 V直流电源的两极相连接，U A ＜U B .如果在两板正中间有一电子（m=9×10-31kg,e=-1.6×10-19 C ）,沿着垂直于电场线方向以2×107m/s 的速度飞入，则：（1）电子能否飞离平行金属板正对空间？（2）如果由A 到B 分布宽1 cm 的电子带通过此电场，能飞离电场的电子数占总数的百分之几？解析：（1）当电子沿AB 两板正中央以v 0=2×107m/s 的速度飞入电场时，若能飞出电场，则电子在电场中的运动时间为lt v①在沿AB 方向上，电子受电场力的作用，在AB 方向上的位移为： y=12at 2②[来源:] ABeU F eE a m m md===③ 由①②③式得19222AB 312703eU 1l 11.610300310y m 2md v 2910110210d d 610m 0.6 cm 0.5 cm,y 22-----⨯⨯==⨯⨯⨯=⨯⨯⨯⨯==（）（）而所以＞，故粒子不能飞出电场.(2)从（1）的求解可知，与B 板相距为y 的电子带是不能飞出电场的，而能飞出电场的电子带宽度为x=d-y=（1-0.6） cm=0.4 cm故能飞出电场的电子数占总电子数的百分比为[来源:Z,xx,k.]x 0.4n 100%100%40%.d 1=⨯=⨯= 答案：（1）不能（2）40%三、带电粒子在电场和重力场的复合场中的运动技法讲解一般提到的带电粒子由于重力远小于它在电场中受到的电场力，所以其重力往往忽略不计，但当带电物体（或粒子）的重力跟电场力大小相差不大时，就不能忽略重力的作用了，这样的带电粒子在电场中可能处于静止状态，也可能做直线或曲线运动．当带电体在匀强电场中做匀变速直线运动时，一般用动力学规律来处理，即应用牛顿运动定律结合运动学公式．带电体在匀强电场与重力场的复合场中做匀变速曲线运动时，一般根据力的独立作用原理与运动的合成与分解知识，利用正交分解法，将复杂的曲线运动分解为两个互相正交的比较简单的直线运动来求解，处理这种运动的基本思路与处理带电粒子的偏转运动的基本思路是类似的.典例剖析例3有带电平行板电容器竖直安放如图所示，两板间距d=0.1 m,电势差U=1 000 V.现从平行板上A处以v A=3 m/s速度水平向左射入一带正电小球（知小球带电荷量q=10-7 C，质量m=0.02 g），经一段时间后发现小球打在A点正下方的B处，求A、B间的距离s AB.(g取10 m/s2)解析：小球m在A处以v A水平放入匀强电场后，运动轨迹如图所示.对于这类较为复杂的运动，中学中常用的处理方法是将其分解成两个或几个简单的直线运动，根据力的独立作用原理及运动的互不相干性分别加以分析．考查竖直方向情况：小球无初速，只受重力mg，可看作是自由落体运动；考查水平方向情况：有初速v A，受恒定的电场力qE作用，做匀变速直线运动．小球的曲线运动由上述两个正交的直线运动叠加而成．由题可知：E=U/d=1 000/0.1 V/m=104V/m 设球飞行时间为t,则在竖直方向上有 s AB =12gt 2在水平方向上有A A A2v 2v 2mv t a Eq /m Eq=== 所以s AB =12gt 2=7.2×10-2m. 答案：s AB =7.2×10-2m 第三关：训练关笑对高考随堂训练 1.下列粒子从静止状态经过电压为U 的电场加速后，速度最大的是（）A.质子11H （） B.氘核21H （） C.α粒子42He （）D.钠离子（Na +）解析：依据动能定理可得：212UqUq mv 0v 2m=-=，显然比荷大的速度大，质子、氘核、α粒子、钠离子比荷分别为11112223、、、，显然质子的速度最大.答案：A 2.让质子和氘核的混合物沿着与电场垂直的方向进入匀强电场，要使它们最后偏转角相同，这些粒子必须具有相同的（） A.初速度 B.动能 C.动量 D.质量解析：设匀强电场的电场强度为E ，垂直于电场方向的运动距离为L.带电粒子的速度为v 0，质量为m.则射出时沿电场方向的末速度为：10qELv at ,mv ==最后偏转角的正切值为： 200at qEL tan v mv θ==，质子和氘核的带电量相同，所以当动能相等时，偏转角相同. 答案：B 3.如图a 所示，为一只“极距变化型电容式传感器”部分构件的示意图.仅当动极板和定极板之间的距离d 变化时，电容C 便发生变化，通过测量电容C 的变化就可知道两极板之间距离d 的变化情况.在图b 中能正确反映C 与d 之间变化规律的是（）解析：根据平行板电容器电容公式SC4kdεπ=可知，在仅移动极板和定极板间距离即ε、S一定的条件下，C∝1d，C与d是反比例函数的关系，只有A项正确.答案：A4.如图甲表示真空中水平放置的一对相距足够大的平行金属板，两板之间加电压后，各瞬间电场可视为匀强电场，从t=0时刻起，在两板间加上某种交变电压，此时恰有一个质子以水平初速沿着两板之间的中心线射入电场，若不计重力，以向上方向为正方向，则图乙表示质子在竖直方向的速度——时间图象.由此可知两板间的电压（设上板带正电时的电压为正值）随时间变化的图象是图中的（）[来源:学_科_Z_X_X_K]答案：B[来源:学,科,]5.如图所示，水平放置的平行板电容器，原来两极板不带电，上极板接地，极板长L=0.1 m，两板间距离d=0.4 cm，有一束由相同粒子组成的带正电粒子流，以某一初速度v0从两板中央平行于极板射入，由于重力的作用，粒子恰能落到下板中点O处.已知粒子质量为m=2×10-6 kg ，电荷量q=1×10-8 C ，电容器的电容C=1×10-6 F ，g 取10 m/s 2，不计空气阻力.（1）求粒子入射速度v 0的大小；（2）若在两极板间加上适当的恒定电压，要让以速度v 0入射的上述带电粒子，恰好做匀速直线运动从两板间飞出，试确定下极板的带电性质和电荷量.解析：（1）粒子在极板间做平抛运动，有水平位移：0Lv t 2=① 竖直位移：2d 1gt 22=② 由①、②得0L gv 2.5 m /s 2d== (2)因带电粒子做匀速直线运动，故粒子所受电场力竖直向上，所以下极板带正电由平衡条件有qE=mg ③ 又E=U/d ④ Q=CU ⑤由③、④、⑤得Q=mgCd/q ⑥ 将数据代入⑥式，解得Q=8×10-6C 答案：(1)2.5 m/s(2)正电8×10-6 C课时作业三十三电容带电粒子在电场中的运动1.如图所示，C 为中间插有电介质的电容器，a 和b 为其两极板，a 板接地；P 和Q 为两竖直放置的平行金属板，在两板间用绝缘线悬挂一带电小球；P 板与b 板用导线相连，Q 板接地.开始时悬线静止在竖直方向，在b 板带电后，悬线偏转了角度α.在以下方法中，能使悬线的偏角α变大的是()A.缩小a、b间的距离B.加大a、b间的距离C.取出a、b两极板间的电介质D.换一块形状大小相同、介电常数更大的电介质解析:根据题意可知，偏角变大，电场力变大，场强变大，P、Q两板间电势差必变大.由U PQ=U ba,Q4kdUSπε=可知，增大两极板间的距离，减小极板正对面积、取出极板间的电介质，都可以满足题意，故AD错，BC正确.答案:BC2.图1是某同学设计的电容式速度传感器原理图，其中上板为固定极板，下板为待测物体.在两极板间电压恒定的条件下，极板上带电量Q将随待测物体的上下运动而变化.若Q随时间t的变化关系为bQt a=+(a、b为大于零的常数），其图象如图2所示，那么图3、图4中反映极板间场强大小E和物体速率v随t变化的图线可能是()A.①和③B.①和④C.②和③D.②和④解析:设板间距离为d，则板间场强U QEd Cd==，()()S b 4kd 4kbC E 4kd t a Sd S t a επππεε===++又因为，则，故E-t 图线为②.由()SU t a SU bQ CU Q d ,4kd t a 4kbεεππ+====+和得可见，板间距离d 随时间均匀增大，即下板移动速率v 不变，即v-t 图线为③，综上，应选C.答案:C3.一平行板电容器的两个极板水平放置，两极板间有一带电量不变的小油滴，油滴在极板间运动时所受空气阻力的大小与其速率成正比.若两极板间电压为零，经一段时间内，油滴以速率v 匀速下降；若两极板间的电压为U ，经一段时间后，油滴以速率v 匀速上升.若两极板间电压为-U ，油滴做匀速运动时速度的大小、方向将是() A.2v 、向下 B.2v 、向上 C.3v 、向下 D.3v 、向上解析:当两极间电压为零时，受力如图甲所示，则mg=kv.当两极间电压为U 时，受力如图乙所示，所以qU d =kv+mg.由以上两式得电场力q Ud=2mg.当两极间电压为-U 时，受力如图丙所示，所以kv ′=mg+q Ud=3kv.解得v ′=3v ，方向向下，故选C.答案:C4.如图所示，竖直放置的一对平行金属板间的电势差为U 1，水平放置的一对平行金属板间的电势差为U 2. 一电子由静止开始经U 1加速后，进入水平放置的金属板间，刚好从下板边缘射出.不计电子重力.下列说法正确的是()A.增大U 1，电子一定打在金属板上B.减少U 1，电子一定打在金属板上C.减少U 2，电子一定能从水平金属板间射出D.增大U 2，电子一定能从水平金属板间射出解析:电子经U 1加速，qU 1=12mv 2，电子以速度v 进入水平放置的金属板间做类平抛运动，2d 1x vt,at 22==,a=qU 2/dm,联立解得122U x dU =,所以正确选项是BC. 答案:BC5.如图（甲）所示，两个平行金属板P 、Q 正对竖直放置，两板间加上如图（乙）所示的交变电压.t=0时，Q 板比P 板电势高U 0，在两板的正中央M 点有一电子在电场力作用下由静止开始运动（电子所受重力可忽略不计），已知电子在0～4t 0时间内未与两板相碰.则电子速度方向向左且速度大小逐渐增大的时间是()A.0＜t ＜t 0B.t 0＜t ＜2t 0C.2t 0＜t ＜3t 0D.3t 0＜t ＜4t 0解析:在0～t0时间内，电子向右做初速度为零的匀加速运动，在t0～2t0时间内，电子向右做匀减速运动，直到速度减小到零；在2t0～3t0时间内，电子向左做初速度为零的匀加速运动，在3t0～4t0时间内，电子向左做匀减速运动，直到速度减小为零.所以电子速度方向向左且速度大小逐渐增大的时间是2t0～3t0，所以正确选项是C.答案:C6.如图所示，在光滑绝缘水平面上，两个带等量正电的点电荷M、 N分别固定在A、B 两点，O为AB连线的中点，CD为AB的垂直平分线.在CO之间的F点由静止释放一个带负电的小球P（设不改变原来的电场分布），在以后的一段时间内，P在CD连线上做往复运动.若()A.小球P的带电量缓慢减小，则它往复运动过程中振幅不断减小B.小球P的带电量缓慢减小，则它往复运动过程中每次经过O点时的速率不断减小C.点电荷M、 N的带电量同时等量地缓慢增大，则小球P往复运动过程中周期不断减小D.点电荷M、 N的带电量同时等量地缓慢增大，则小球P往复运动过程中振幅不断减小解析:由对称性可知，M、 N的带电量一定时，小球P的带电量的变化只影响其加速度的大小，影响其到达O点的速率的大小，而不会影响振幅的大小，因此，B正确，A错误；如果M、 N的带电量等量缓慢增大，则小球P所受电场力产生的加速度在同一位置时将更大，速度变化将更快，即周期将变小，同时，伴随M、 N电量的增加，由于对P的束缚起作用越来越强大，其振幅将不断减小，CD均正确.答案:BCD7.平行板间有如图所示周期变化的电压，重力不计的带电粒子静止在平行板中央，从t=0时刻开始将其释放，运动过程无碰板情况，选项中，能正确定性描述粒子运动的速度图象的是()解析:由UF Eq q d ==知带电粒子做变速运动的加速度大小是定值.0U q a dm=，故CD 错误.由图知0～T 2与T2～T 时间段内加速度大小相等、方向相反，故粒子做的是单向直线运动，速度没有反向，故A 正确，B 错误.答案:A8.如图所示是一个平行板电容器，其电容为C ，带电荷量为Q ，上极板带正电，两极板间距离为d.现将一个检验电荷+q 由两极板间的A 点移动到B 点，A 、B 两点间的距离为s ，连线AB 与极板间的夹角为30°，则电场力对检验电荷+q 所做的功等于()qCs qQsAB.Qd CdqQs qCs C. D.2Cd 2Qd解析:电容器两板间的电场强度U QE d Cd==，A 、B 两点间的电势差U AB =Essin 30°Qs 2Cd =，则电场力对电荷做的功AB qQsW qU 2Cd==，C 正确. 答案:C9.如图所示，一带电粒子以速度v垂直于场强方向沿上板边缘射入匀强电场，刚好贴下边缘飞出，已知产生场强的金属板长为l ，如果带电粒子的速度为2v 时，当它的竖直位移等于板间距d 时，它的水平射程x 为.[来源:学.科.]解析:粒子速度为v 时，在电场中运动时间为lt v=，侧移量为21d at 2=，速度为2v 时，粒子在电场中运动时间为l t 2v 2t '==，侧移量为21dh at 24='=.由粒子飞出电场时好像从位移中点l 2处飞出一样的规律可知lx 2,h d h'=-ld 32x d l d 424⎛⎫'=-⨯= ⎪⎝⎭则解得x=l+x ′=2.5l.[来源:Zxxk.][来源:学#科#Z#X#X#K]答案:2.5l10.如图所示，光滑绝缘竖直细杆与以正电荷Q 为圆心的圆周交于B ，C 两点.一质量为m ，电荷量为-q 的空心小球从杆上A 点从静止开始下落.设AB=BC=h ，小球滑到B 点时速度为3gh ，求：（1）小球滑至C 点的速度；（2）A ，C 两点的电势差.解析:（1）因B ，C 是在电荷Q 产生的电场中处在同一等势面上的两点，即U C =U B ，所以从B 到C 时电场对带电小球所做的功为0，由B →C ，根据动能定理，有222C B C 1111mgh mv mv mv m 3gh vC 5gh.2222=-=-=则（2）以小球为研究对象，根据动能定理有mg2h+U AC ·（-q)=12mv 2C 得U AC =-mgh 2q答案：()mgh 15gh 22q-（） 11.如图所示，空间存在着电场强度E=2.5×102 N/C 、方向竖直向上的匀强电场，在电场内一长为L=0. 5 m 的绝缘细线一端固定于O 点，另一端拴着质量m=0.5 kg 、电荷量q=4×10-2 C 的小球.现将细线拉至水平位置，将小球由静止释放，当小球运动到最高点时细线受到的拉力恰好达到它能承受的最大值而断裂.取g=10 m/s 2.求：（1）小球的电性；（2）细线能承受的最大拉力值.解析:（1）由小球运动到最高点可知，小球带正电.（2）设小球运动到最高点时速度为v ，对该过程由动能定理有 (qE-mg)L=12mv 2① 在最高点对小球由牛顿第二定律有F T +mg-qE=m 2v L,② 由①②式及题中数据可得F T =15 N.答案:（1）正电（2）15 N12.如图，可视为质点的三物块A 、B 、C 放在倾角为30°的固定斜面上，物块与斜面间的动摩擦因数7380μ=,A 与B 紧靠一起，C 紧靠在固定挡板上，三物块的质量分别为m A =0.80 kg 、m B =0.64 kg\,m C =0.50 kg ，其中A 不带电，B 、C 均带正电，且qC=2.0×10-5 C ，开始时三个物块均能保持静止且与斜面间均无摩擦力作用，B 、C 间相距L=1.0 m.如果选定两点电荷在相距无穷远处的电势能为0，则相距为r 时，两点电荷具有的电势能可表示为E p =12q q kr .现给A 施加一平行于斜面向上的力F ，使A 在斜面上做加速度a=1.5 m/s 2的匀加速直线运动，假定斜面足够长.已知静电力常量k=9.0×109 N ·m 2/C 2,取g=10 m/s 2.求：（1）B 物块的带电荷量q B .（2）A 、B 运动多长距离后开始分离.（3）从开始施力到A 、B 分离，力F 对A 物块做的功.解析:（1）A 、B 、C 处于静止状态时，设B 物块的带电荷量为q B ，则C 对B 的库仑斥力C B 02kq q F L =① 以A 、B 为研究对象，根据力的平衡F 0=(m A +m B )gsin 30°②联立解得qB=4.0×10-5C ③(2)给A 施加力F 后，A 、B 沿斜面向上做匀加速直线运动，C 对B 的库仑力逐渐减小，A 、B 之间的弹力也逐渐减小.设经过时间t ，B 、C 间距离变为L ′，A 、B 两者间弹力减小到零，此后两者分离.则t 时刻C 对B 的库仑斥力为 C B 02kq q F L '='④ 以B 为研究对象，由牛顿第二定律有F 0′-m B gsin 30°-μm B gcos 30°=m B a ⑤联立①②解得L ′=1.2m ⑥则A 、B 分离时，A 、B 运动的距离ΔL=L ′-L=0.2m ⑦（3）设从开始施力到A 、B 开始分离这段时间内库仑力做的功为W 0，力F 对A 物块做的功为W 1，A 、B 分离时速度为v 1. 由功能关系有：C B C B 0kq q kq q W L L =-'⑧ 由动能定理有W 1+W 0+W G +W f =12(m A +m B )v 12⑨ 而W G =-（m A +m B )g ·ΔLsin 30°⑩W f =-μ(m A +m B )g ·ΔLcos 30°v12=2a·ΔL由③～⑦式解得W1=1.05 J.答案:(1)4.0×10-5 C(2)0.2 m(3)1.05 J。

高考物理一轮复习电容器带电粒子在电场中的运动教学案

电容器带电粒子在电场中的运动⑴ 静电平衡：导体中（包括表面）没有电荷的的状态．⑵ 特点：① 导体内部场强；② 导体为体、表面为面；③ 导体表面的场强强E ≠ 0，且与表面；④ 导体的净电荷分布在导体的．⑶ 静电现象的应用：① 静电屏蔽：处于静电平衡的空腔导体，腔外电场对不产生影响；② 尖端放电：所带电荷与导体尖端的电荷符号相反的粒子，由于被吸引而奔向尖端，与尖端上的的现象．2．电容器：由两个彼此绝缘又相互靠近的组成．电容器可以容纳，一个极板所带电荷量的叫做电容器的带电荷量．使电容器带电的过程叫做充电，充电后电容器两板带上等量的异种电荷，电容器中储存能；使充电后的电容器失去电荷的过程叫做放电，放电过程中能转化为其他形式的能．3．电容：电容器所带的电荷量Q 与电容器两极板间的电势差U 的．定义式：C = ，单位：法拉（F ），1 F = 106 μF = 1012pF ．电容器的电容表示电容器本领大小的物理量． 4．平行板电容器：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，C = ，k 为静电力常量． 5．带电粒子在匀强电场中的运动：⑴ 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，带电粒子将做加（减）速运动．有两种分析方法：① 用动力学观点分析：a = qE /m 、E = U /d ，v 2–v 02= 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 = mv 2/2 – mv 02/2． ⑵ 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．沿初速度方向做匀速直线运动，运动时间t = l /v 0；沿电场力方向，做匀加速直线运动，加速度a = F /m = qE /m = ；偏转距离y = at 2/2 = ___________、离开电场时的偏转角tan θ = v y /v 0 = ；位移方向tan α= y /x = ；位移方向与速度偏转角的关系，tan α = 2 tan θ．1．下列关于电容器和电容的说法中，错误的是（） A ．电容器A 的体积比B 大，说明A 的电容一定比B 的大B ．对于确定的电容器，其带的电荷与两板间的电压（小于击穿电压且不为零）成正比C ．无论电容器的电压如何变化（小于击穿电压且不为零），它所带的电荷与电压比值恒定不变D ．电容器的电容是表示电容器容纳电荷本领大小的物理量，其大小与加在两板上的电压无关 2．如图所示，在等势面沿竖直方向的匀强电场中，一带负电的微粒以一定初速度射入电场，并沿直线AB 运动，由此可知（） A ．电场中A 点的电势高于B 点的电势B ．微粒在A 点时的动能大于在B 点时的动能，在A 点时的电势能小于在B 点时的电势能C ．微粒在A 点时的动能小于在B 点时的动能，在A 点时的电势能大于在B 点时的电势能D ．微粒在A 点时的动能与电势能之和等于在B 点时的动能与电势能之和〖考点1〗平行板电容器的动态分析【例1】一充电后的平行板电容器保持两极板的正对面积、间距和电荷量不变，在两极板间插入一电介质，其电容C 和两极板间的电势差U 的变化情况是（） A ．C 和U 均增大 B ．C 增大，U 减小 C ．C 减小，U 增大 D ．C 和U 均减小【变式跟踪1】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．一带电油滴位于电容器中的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 ．带电油滴将沿竖直方向向上运动 B ．P 点的电势将降低C ．带电油滴的电势能将减少D ．若电容器的电容减小，则极板带电荷量将增大〖考点2〗带电体在匀强电场中的直线运动问题【例2】如图所示，平行板电容器的两个极板与水平地面成一角度，两极板与一直流电源相连．若一带电粒子恰能沿图中所示水平直线通过电容器，则在此过程中，该粒子（） A ．所受重力与电场力平衡 B ．电势能逐渐增加 C ．动能逐渐增加 D ．做匀变速直线运动【变式跟踪2】如图甲所示，在真空中足够大的绝缘水平地面上，一个质量为m = 0.2 kg 、带电荷量为q = +2.0×10－6 C 的小物块处于静止状态，小物块与地面间的动摩擦因数μ = 0.1．从t = 0时刻开始，在空间加上一个如图乙所示的场强大小和方向呈周期性变化的电场（取水平向右为正方向，g 取10 m/s 2）．求： ⑴ 在第15 s 末小物块的速度大小； ⑵ 在0～15 s 内小物块的位移大小〖考点3〗带电粒子在匀强电场中的偏转问题【例3】如图所示，在两条平行的虚线内存在着宽度为L 、电场强度为E 的匀强电场，在与右侧虚线相距也为L 处有一与电场平行的屏．现有一电荷量为 +q 、质量为m 的带电粒子（重力不计），以垂直于电场线方向的初速度v 0射入电场中，v 0方向的延长线与屏的交点为O ．求： ⑴ 粒子从射入到打到屏上所用的时间；⑵ 粒子刚射出电场时的速度方向与初速度方向间夹角的正切值tan α； ⑶ 粒子打到屏上的点P 到O 点的距离x ．【变式跟踪3】如图所示，水平放置的平行板电容器，原来AB 两板不带电，B 极板接地，它的极板长l= 0.1 m ，两板间距离d = 0.4 cm ，现有一微粒质量m = 2.0×10－6kg ，带电荷量q = +1.0×10－8C ，以一定初速度从两板中央平行于极板射入，由于重力作用微粒恰好能落到A 板的中点O 处，取g = 10 m/s 2．试求：⑴带电粒子入射初速度v0的大小： ⑵ 现使电容器带上电荷，使带电微粒能从平行板电容器的右侧射出，则带电后A 板的电势为多少？〖考点4〗带电粒子在交变电场中的运动问题【例4】如图（a ）所示，两平行正对的金属板A 、B 间加有如图（b ）所示的交变电压，一重力可忽略不计的带正电粒子被固定在两板的正中间P 处．若在t 0时刻释放该粒子，粒子会时而向A 板运动，时而向B 板运动，并最终打在A 板上．则t 0可能属于的时间段是（） A ．0 < t 0 < T /4 B ．T /2 < t 0 < 3T /4 C ．3T /4< t 0 < T D ．T < t 0 < 9T /8【变式跟踪4】如图甲所示，热电子由阴极飞出时的初速度忽略不计，电子发射装置的加速电压为U 0，电容器板长和板间距离均为L = 10 cm ，下极板接地，电容器右端到荧光屏的距离也是L = 10 cm ，在电容器两极板间接一交变电压，上极板的电势随时间变化的图象如图乙所示（每个电子穿过平行板的时间都极短，可以认为电压是不变的）．求：⑴ 在t = 0.06 s 时刻，电子打在荧光屏上的何处． ⑵ 荧光屏上有电子打到的区间有多长．1．【2011·天津卷】板间距为d 的平行板电容器所带电荷量为Q 时，两极板间电势差为U 1，板间场强为E 1．现将电容器所带电荷量变为2Q ，板间距变为0.5d ，其他条件不变，这时两极板间电势差为U 2，板间场强为E 2，下列说法正确的是（） A ．U 2 = U 1，E 2 = E 1 B ．U 2 = 2U 1，E 2 = 4E 1 C ．U 2 = U 1，E 2 = 2E 1 D ．U 2 = 2U 1，E 2 = 2E 1【预测1】如图所示，在平行板电容器正中有一个带电微粒．S 闭合时，该微粒恰好能保持静止．在以下两种情况下：① 保持S 闭合，② 充电后将S 断开．下列说法能实现使该带电微粒向上运动打到上极板的是（）A ．① 情况下，可以通过上移极板M 实现B ．① 情况下，可以通过上移极板N 实现C ．② 情况下，可以通过上移极板M 实现D ．② 情况下，可以通过上移极板N 实现 2．【2011·福建卷】反射式速调管是常用的微波器件之一，它利用电子团在电场中的振荡来产生微波，其振荡原理与下述过程类似．如图所示，在虚线MN 两侧分别存在着方向相反的两个匀强电场，一带电微粒从A 点由静止开始，在电场力作用下沿直线在A 、B 两点间往返运动．已知电场强度的大小分别是E 1省= 2.0×103 N/C 和E 2 = 4.0×103 N/C ，方向如图所示．带电微粒质量m = 1.0×10－20kg ，带电荷量q = – 1.0×10－9C ，A 点距虚线MN 的距离d 1 = 1.0 cm ，不计带电微粒的重力，忽略相对论效应．求：⑴ B 点距虚线MN 的距离d 2；⑵ 带电微粒从A 点运动到B 点所经历的时间t ．【预测2】静电场方向平行于x 轴，其电势φ随x 的分布可简化为如图所示的折线，图中φ0和d 为已知量．一个带负电的粒子在电场中以x = 0为中心，沿x 轴方向做周期性运动．已知该粒子质量为m ，电荷量为– q ，其动能与电势能之和为– A （0 < A < q φ0）．忽略重力．求： ⑴ 粒子所受电场力的大小； ⑵ 粒子的运动区间1．如图所示，A 、B 为平行板电容器的金属板，G 为静电计．开始时开关S 闭合，静电计指针张开一定角度．为了使指针张开角度增大一些，应该采取的措施是（） A ．断开开关S 后，将A 、B 两极板靠近一些 B ．断开开关S 后，将A 、B 两极板分开一些 C ．保持开关S 闭合，将A 、B 两极板靠近一些 D ．保持开关S 闭合，将A 、B 两极板分开一些2．将平行板电容器两极板之间的距离、电压、电场强度大小和极板所带的电荷量分别用d 、U 、E 和Q 表示．下列说法正确的是（） A ．保持U 不变，将d 变为原来的两倍，则E 变为原来的一半 B ．保持E 不变，将d 变为原来的一半，则U 变为原来的两倍 C ．保持d 不变，将Q 变为原来的两倍，则U 变为原来的一半 D ．保持d 不变，将Q 变为原来的一半，则E 变为原来的一半3．如图所示，在绝缘光滑水平面上固定两个等量同种电荷A 、B ，在AB 连线上的P 点由静止释放一带电滑块，则滑块会在A 、B 之间往复运动，则以下判断正确的是（） A ．滑块一定带的是与A 、B 异种的电荷 B ．滑块一定带的是与A 、B 同种的电荷C ．滑块在由P 向B 运动过程中，电势能一定是先减小后增大D ．滑块的动能与电势能之和一定减小4．如图所示，一质量为m 、电荷量为q 的小球在电场强度为E 、区域足够大的匀强电场中，以初速度v 0沿ON 在竖直面内做匀变速直线运动．ON 与水平面的夹角为30°，重力加速度为g ，且mg = qE ，则（） A ．电场方向竖直向上B ．小球运动的加速度大小为gC ．小球上升的最大高度为v 02/2gD ．若小球在初始位置的电势能为零，则小球电势能的最大值为mv 02/4 5．示波器的示意图如图所示，金属丝发射出来的电子被加速后从金属板上的小孔穿出，进入偏转电场．电子在穿出偏转电场后沿直线前进，最后打在荧光屏上．设加速电压U 1=1640V，偏转极板长l=4 cm ，偏转极板间距d = 1 cm ，当电子加速后从两偏转极板的中央沿板平行方向进入偏转电场． ⑴ 偏转电压为多大时，电子束打在荧光屏上偏转距离最大？⑵ 如果偏转极板右端到荧光屏的距离L ＝20 cm ，则电子束打在荧光屏上最大偏转距离为多少？参考答案：1．定向移动处处为零等势等势垂直外表面腔内空间电荷中和 2．导体电荷绝对值电场电场 3．比值 Q /U 容纳电荷 4．εr S /(4πkd )5．qU /md qUl 2/2mdv 02 qUl /mdv 02 qUl /2mdv 021．A ；电容器的电容与电容器的体积、电容器所带的电荷量、电容器两极板间的电压均无关． 2．AB ；一带负电的微粒以一定初速度射入电场，并沿直线AB 运动，其受到的电场力F 只能垂直于等势面水平向左，则电场方向水平向右，如图所示，所以电场中A 点的电势高于B 点的电势，A 对；微粒从A 向B 运动，则合外力做负功，动能减小，电场力做负功，电势能增加，C 错、B 对；微粒的动能、重力势能、电势能三种能量的总和保持不变，所以D 错．例1 B ；由平行板电容器电容决定式C =εr S /(4πkd ) 知，当插入电介质后，εr 变大，则在S 、d 不变的情况下C 增大；由电容定义式C = Q /U 得U = Q /C ，又电荷量Q 不变，故两极板间的电势差U 减小，选项B 正确．变式1 B ；因为电容器两板电压不变，当两板间距离d 增大，电场强度E 减小，φP = Ex P 减小，P 点的电势降低，故选项A 错B 对；又根据带电油滴平衡可判断其带负电，它在P 点的电势能增大，选项C 错误；电容器的电容减小，则极板带电荷量将减小，选项D 错，故答案为B ．例2 BD ；带电粒子在平行板电容器之间受到两个力的作用，一是重力mg ，方向竖直向下；二是电场力F =Eq ，方向垂直于极板向上．因二力均为恒力，已知带电粒子做直线运动，所以此二力的合力一定在粒子运动的直线轨迹上，根据牛顿第二定律可知，该粒子做匀减速直线运动，选项D 正确，选项A 、C 错误；从粒子运动的方向和电场力的方向可判断出，电场力对粒子做负功，粒子的电势能增加，选项B 正确．变式2 ⑴ 在0～2 s 内小物块的加速度为E 1q – μmg = ma 1，即a 1 = (qE 1– μmg )/m = 2 m/s 2，位移x 1 = a 1t 12/2 = 4 m ；在第2 s 末小物块的速度为v 2 = a 1t 1 = 4 m/s ；在2～4 s 内小物块的加速度为：E 2q + μmg = ma 2，a 2 = (qE 2+ μmg )/m = 2 m/s 2，位移x 2 = x 1 = 4 m ，在第4 s 末小物块的速度为v 4 = 0，因此小物块做周期为4 s 的运动，在第14 s 末的速度为v 14 = 4 m/s ，在第15 s 末小物块的速度为v 15 = v 14 - a 2t = 2 m/s ，方向向右（t = 1 s ）．⑵ 在0～15 s 内小物块的位移大小可以看做是上述3个周期加上x 1 和第15 s 内的位移，则：x 15 =v 14t - a 2t 2/2 = 3 m ，故在0～15 s 内小物块的位移为：x = 3(x 1 + x 2) + x 1 + x 15 = 31 m.．例3 ⑴ 根据题意，粒子在垂直于电场线的方向上做匀速直线运动，所以粒子从射入到打到屏上所用的时间t = 2L /v 0．⑵ 设粒子射出电场时沿平行电场线方向的速度为v y ，根据牛顿第二定律，粒子在电场中的加速度为：a = qE /m ，所以v y = aL /v 0 = qEL /mv 0，所以粒子刚射出电场时的速度方向与初速度方向间夹角的正切值为tan α = v y /v 0 = qEL /mv 0．⑶ 法1：设粒子在电场中的偏转距离为y ，则y = (1/2)a (L /v 0)2 = qEL 2/(2mv 02)，又x = y + L tan α，解得：x = 3qEL 2/(2mv 02)．法2：x = v y L /v 0 y = 3qEL 2/ (2mv 02)．法3：由x /y = (L + L /2)/(L /2) 得：x = 3y = 3qEL 2/ (2mv 02)．变式3 ⑴ 电容器不带电时，微粒做平抛运动，则有l /2 = v 0t ，d /2 = gt 2/2，联立两式得v 0 =l 2g d，代入数据得v 0 = 2.5 m/s ． ⑵ 若使微粒能从电容器右侧射出，则要求A 板的电势大于0，且B 板接地电势等于0，则有U AB = φA– φB = φA ，A 板电势最小时，微粒刚好从A 板右侧边缘射出，则有l = v 0t 1，d /2 = a 1t 12/2，且mg – q φAmin /d = ma 1，联立以上各式得φAmin = 6 V ，A 板电势最大时，微粒刚好从B 板右侧边缘射出，则有q φAmax /d – mg = ma 2，且有a 2 = a 1，代入数据解得φAmax = 10 V ，综合可得6 V ≤ φA ≤ 10 V ．例4 B ；设粒子的速度方向、位移方向向右为正．依题意得，粒子的速度方向时而为正，时而为负，最终打在A 板上时位移为负，速度方向为负．作出t 0 =0、T /4、T /2、3T /4时粒子运动的速度图象如图所示．由于速度图线与时间轴所围面积表示粒子通过的位移，则由图象可知0 < t 0 < T /4，3T /4 < t 0 < T 时粒子在一个周期内的总位移大于零；T /4 < t 0 < 3T /4时粒子在一个周期内的总位移小于零；当t 0 > T 时情况类似．因粒子最终打在A 板上，则要求粒子在每个周期内的总位移应小于零，对照各选项可知只有B 正确．变式4 ⑴ 电子经电场加速满足qU 0 = mv 2/2，经电场偏转后侧移量y = at 2/2 = qU 偏L 2/(2mv 2)，所以y= U 偏L /4U 0，由图知t = 0.06 s 时刻U 偏 = 1.8U 0，所以y = 4.5 cm ．设打在屏上的点距O 点距离为Y ，满足Y /y = (L + 0.5L )/0.5L 所以Y = 13.5 cm ．⑵ 由题知电子侧移量y 的最大值为 L /2，所以当偏转电压超过2U 0，电子就打不到荧光屏上了，所以荧光屏上电子能打到的区间长为3L = 30 cm ．1．C预测1 B ；保持S 闭合的分析：因为第①种情况下两板间电压U 不变，所以电场强度E = U /d ，只有d减小，E 增大，电场力增大，带电微粒才向上运动打到上极板M 上，故可以通过下移极板M 或者上移极板N 来实现，选项A 错，B 正确；充电后将S 断开的分析：因为第②种情况下两极板带电荷量Q 不变，根据Q = CU ，C = εr S 4πkd 及E = U d 可得，E = 4πkQεr S，可以看出E 与两板间距离d 无关，所以无论怎样移动M 、N 两极板改变两板间的距离，场强E 、电场力F 都不变，带电微粒都处于静止状态，选项C 、D 错误，B 正确． 2．⑴ 带电微粒由A 运动到B 的过程中，由动能定理有 |q |E 1d 1 –|q |E 2d 2 = 0 ① 由 ① 式得d 2 = E 1d 1/E 2= 0.50 cm ②⑵ 设微粒在虚线MN 两侧的加速度大小分别为a 1、a 2，由牛顿第二定律有|q |E 1 = ma 1 ③ |q |E 2 = ma 2 ④设微粒在虚线MN 两侧运动的时间分别为t 1、t 2，由运动学公式有 d 1 = a 1t 12/2 ⑤ d 2 = a 2t 22/2⑥ 又t = t 1 + t 2 ⑦ 由②③④⑤⑥⑦式解得t = 1.5×10－8s ．预测2 ⑴ 由题图可知，0与d （或 – d ）)两点间的电势差为φ0，电场强度的大小E =φ0/d ，电场力的大小F = qE = q φ0/d ．⑵ 设粒子在[– x 0，x 0]区间内运动，速率为v ，由题意得mv 2/2 – q φ = – A ①由题图可知φ = φ0(1–|x |d ) ② 由①②得 12mv 2 = q φ0(1 – |x |d ) – A因动能非负，有q φ0(1 –|x |d ) – A ≥ 0 得|x | ≤ d (1－A q φ0)，即x 0 = d (1 – Aq φ0) 粒子的运动区间满足–d (1 –Aq φ) ≤ x ≤ d (1 –Aq φ)．1．B ；使指针张开角度增大一些，就是增大静电计两端的电压，当开关S 闭合时，电压一定，则C 、D错误；断开开关S 后，电容器带电荷量一定，由C = Q /U 可知增大电容器两极板之间电压，需减小电容C，由平行板电容器电容的决定式C = εrS4πkd知，保持S 不变，增大d ，电容C 减小，则A 错误、B正确．2．AD；由E = U/d知，当U不变，d变为原来的两倍时，E变为原来的一半，A项正确；当E不变，d变为原来的一半时，U变为原来的一半，B项错误；当电容器中d不变时，C不变，由C= Q/U知，当Q 变为原来的两倍时，U变为原来的两倍，C项错误；Q变为原来的一半，U变为原来的一半时，则E 变为原来的一半，D项正确．3．BC；根据从P点由静止释放的带电滑块在A、B之间往复运动可以判断，开始时A对滑块向右的作用力大于B向左的作用力，所以滑块一定带与A、B相同的电荷，选项A错B对；由于A、B带等量同种电荷，所以其连线中点场强为零，滑块在由P向B运动过程中，电场力先做正功后做负功，电势能一定是先减小后增大，选项C正确；在整个运动过程中只有电场力做功，所以滑块的动能与电势能之和一定不变，D选项错．4．BD；由于带电小球在竖直面内做匀变速直线运动，其合力沿ON方向，而mg = qE，由三角形定则，可知电场方向与ON方向成120°角，A错误；由图中几何关系，可知其合力为mg，由牛顿第二定律可知a= g，方向与初速度相反，B正确；设带电小球上升的最大高度为h，由动能定理可得：–mg×2h = 0 –mv02/2，解得：h = v02/4g，C错；电场力做负功，带电小球的电势能变大，当带电小球速度为零时，其电势能最大，则E p = –qE×2h cos 120° = qEh = mgv02/4g = mv02/4，D正确．5．⑴电子在加速电场中，由动能定理得eU1 = mv02/2 电子进入偏转电场时的初速度v0 = 2eU1m，电子在偏转电场中的飞行时间t1 = l/ v0，电子在偏转电场中的加速度：a = eE/m = eU2/md，要使电子从下极板边缘射出，应有：d/2 = at2/2 = eU2l2/2mdv02 = U2l2/4dU1，解得偏转电压U2 = 205 V．⑵电子束打在荧光屏上最大偏转距离y = d/2 + y2由于电子离开偏转电场时垂直极板方向的速度v y= at1= eU2l/mdv0，电子离开偏转电场到荧光屏的时间：t2= L/v0，y2= v y t2= eU2lL/mdv02 = dL/l = 0.05 m，电子打在荧光屏上最大偏转距离：y = d/2 + y2 = 0.055 m．。

高考物理一轮复习第7章静电场第3节电容器带电粒子在电场中的运动教案

第3节电容器带电粒子在电场中的运动一、电容器及电容 1．电容器(1)组成：由两个彼此绝缘又相互靠近的导体组成。

(2)带电荷量：一个极板所带电荷量的绝对值。

(3)电容器的充、放电充电：使电容器带电的过程,充电后电容器两极板带上等量的异种电荷,电容器中储存电场能。

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与电容器两极板间的电势差的比值。

(2)定义式：C ＝QU。

(3)物理意义：表示电容器容纳电荷本领大小的物理量。

(4)单位：法拉(F),1 F ＝106μF＝1012pF 。

3．平行板电容器的电容(1)影响因素：平行板电容器的电容与极板的正对面积成正比,与电介质的相对介电常数成正比,与极板间距离成反比。

(2)决定式：C ＝εr S4πkd ,k 为静电力常量。

二、带电粒子在匀强电场中的运动 1．加速(1)在匀强电场中,W ＝qEd ＝qU ＝12mv 2－12mv 20。

(2)在非匀强电场中,W ＝qU ＝12mv 2－12mv 20。

2．偏转(1)运动情况：如果带电粒子以初速度v 0垂直场强方向进入匀强电场中,则带电粒子在电场中做类平抛运动,如图所示。

(2)处理方法：将粒子的运动分解为沿初速度方向的匀速直线运动和沿电场力方向的匀加速直线运动。

根据运动的合成与分解的知识解决有关问题。

(3)基本关系式：运动时间t ＝l v 0,加速度a ＝F m ＝qE m ＝qU md ,偏转量y ＝12at 2＝qUl22mdv 20,偏转角θ的正切值：tan θ＝v y v 0＝at v 0＝qUlmdv 20。

一、思考辨析(正确的画“√”,错误的画“×”)1．电容器所带的电荷量是指每个极板所带电荷量的代数和。

(×) 2．电容器的电容与电容器所带电荷量成反比。

(×) 3．放电后的电容器电荷量为零,电容也为零。

高考物理一轮复习电容器带电粒子在电场中的运动教学案新人教版

第3节电容器带电粒子在电场中的运动知识点一| 电容器与电容1．电容器(1)组成：由两个彼此绝缘又相互靠近的导体组成。

(2)带电量：一个极板所带电荷量的绝对值。

(3)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)意义：表示电容器容纳电荷本领的物理量。

(2)定义式：C ＝Q U ＝ΔQΔU。

(3)单位：法拉(F)，1 F ＝106μF ＝1012pF 。

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，与电介质的相对介电常数成正比，与两极板间的距离成反比。

(2)决定式：C ＝εr S 4πkd ，k 为静电力常量．[判断正误](1)电容器所带的电荷量是指每个极板所带电荷量的代数和。

(2)电容器的电容与电容器所带电荷量成反比。

(3)放电后电容器的电荷量为零，电容也为零。

[典例] (2018·江苏高考)如图所示，水平金属板A 、B 分别与电源两极相连，带电油滴处于静止状态。

现将B 板右端向下移动一小段距离，两金属板表面仍均为等势面，则该油滴( )A ．仍然保持静止B ．竖直向下运动C ．向左下方运动D ．向右下方运动D [水平金属板间电场沿竖直方向，等势面为一组水平面。

带电油滴处于静止状态，说明油滴受到的电场力方向竖直向上且Eq ＝mg 。

B 板右端向下移动一小段距离，两极板间电压不变，则两极板间的等势面右端同样向下弯曲。

电场线与等势面垂直，同样产生弯曲，且电场强度减小。

竖直方向上E y q <mg ，水平方向上E x q 向右，故油滴向右下方运动，故D 项正确。

]平行板电容器动态分析问题(1)分析思路①先确定是Q 还是U 不变：电容器保持与电源连接，U 不变；电容器充电后与电源断开，Q 不变。

②用决定式C ＝εr S4πkd确定电容器电容的变化。

高考物理第七章第3讲电容器带电粒子在电场中的运动教案鲁科版选修3_1

知识排查常见电容器1.常见电容器带电粒子在匀强电场中的运动加速图1①沿初速度方向为匀速直线运动，运动时间t＝l v0示波管的构造构造图2′上加的是待显示的信号电压，XX′上是机器自身产生的锯齿形电压，叫作扫描电压。

图3C.eU dh点的过程中，仅在电场力作用下速度逐渐减小，根据动能定理可得＝eUh，选项D 正确。

图4平行板电容器的动态分析分析平行板电容器动态变化的三点关键1.对以下四幅图中包含的物理知识说法正确的是(图5图甲：将两板间距拉开一些后，静电计指针张角会变小图乙：距离带电体越远，等势面的形状与带电体的形状越相似图丙：研究均匀带电球体在球外产生的电场时，可以认为全部电荷集中在球心图丁：此种电容器不仅可以接在直流电源上使用，也可以接在交流电源上使用一定时，由C ＝Q U ，C ＝εS4k πd知，d ↑、C ↓、U ↑，静电计指针张角变大，错误；距离带电体越远，等势面的形状越接近圆形，选项B 错误；均匀带电球体或球壳在球外产生的电场，可认为全部电荷集中在球心，选项C 正确；图中电容器为电解电容器，只能在直流电源上使用。

图6知，C 与两极板间距离d 成反比，C 与x 不是线性关系，图7的动能比b的大D.在t时刻，1.(多选)如图8所示，一质量为m、电荷量为q的小球在电场强度为做匀变速运动，直线ON与水平面的夹角为30°。

若小球在初始位置的电势能为零，重力加速度为g，且mg＝qE，则( )图8小球运动的加速度大小为g120°，所以合力大小与分力大小相等，正确；小球斜向上做匀减速图9B.保持S闭合，将D.先断开S，再将图10C.q1m1＞q2 m2分析带电粒子在匀强电场中的偏转问题的关键1.(多选)如图11所示，水平放置的平行金属板A、B图11的电荷量图12、质量为m的带电粒子(重力不计)区域内的匀强电场的电场强度E1；科学态度与责任系列——电场中的STSE问题图13电容触摸屏只需要触摸，不需要压力即能产生位置信号使用绝缘笔在电容触摸屏上也能进行触控操作手指压力变大时，由于手指与屏的夹层工作面距离变小，电容变小图14B.极板所带电荷量增大膜片与极板间的电场强度增大 D.电阻R中有电流通过可知，膜片与极板距离增大，膜片与极板间的电容减小，选项图15离子发生器的作用是在空气经过时使其中的粉尘带上负电集尘盘负极吸附大量粉尘的原因是粉尘带上了正电若预过滤网破裂，不影响除尘器的除尘效果图16当静电喷涂机与被喷涂工件之间的距离增大时，在运动中的涂料微粒所受电场力增大涂料微粒的运动轨迹仅由被喷涂工件与静电喷涂机之间所接的高压电源决定在静电喷涂机水平向左移动的过程中，有两个带有相同电荷量的微粒先后经过被喷涂工件相对工件的距离不变)处，先经过的微粒电势能较大图17B.减小墨滴喷出时的速度图18点时速度方向与聚焦电场强度方向夹角大于聚焦电场只改变电子速度的方向，不改变电子速度的大小图1C.上移电容器两极板上的电荷量不变，静电计指针张角减小，说明两极板间电压变小，根据S图2mv20－2mgdC.图3B.竖直向下运动D.向右下方运动图4时，带电粒子恰能到达B板时，带电粒子将从B板中心小孔射出都增加为原来的2倍时，带电粒子恰能到达都增加为原来的2倍时，带电粒子将从图5B.板间电场强度大小为D.板与水平方向的夹角2mg＝qE，解得E＝100图6构成的电容器的电容减小中有向右的电流图7B.2×10－10 s ＜t ＜4×10－10＜6×10－10 s D.6×10－10 s ＜t ＜8×10－10v －t 图象如图所示。

2024届高考物理一轮第七章静电场第3讲电容器带电粒子在电场中的运动

第3讲电容器带电粒子在电场中的运动一、电容器及电容 1．电容器(1)组成：由两个彼此绝缘又相距很近的导体组成。

(2)带电荷量：一个极板所带电荷量的绝对值。

(3)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3.平行板电容器的电容(1)决定因素：正对面积，相对介电常数，两板间的距离。

(2)决定式：C ＝εr S4πkd 。

二、带电粒子在电场中的运动 1．加速(1)在匀强电场中，W ＝qEd ＝qU ＝12mv 2－12mv 02。

(2)在非匀强电场中，W ＝qU ＝12mv 2－12mv 02。

2．偏转运动情况如果带电粒子以初速度v0垂直场强方向进入板间电压为U的匀强电场中，则带电粒子在电场中做类平抛运动，如图所示处理方法将粒子的运动分解为沿初速度方向的匀速直线运动和沿电场力方向的匀加速直线运动。

根据运动的合成与分解的知识解决有关问题基本关系式运动时间t＝lv0，加速度a＝Fm＝qEm＝qUmd，偏转量y＝12at2＝qUl22mdv02，偏转角θ的正切值tan θ＝v yv0＝atv0＝qUlmdv02情境创设目前智能手机普遍采用了电容触摸屏，电容触摸屏是利用人体的电流感应进行工作的，它是一块四层复合玻璃屏，玻璃屏的内表面和夹层各涂一层ITO(纳米铟锡金属氧化物)，夹层ITO涂层作为工作面，四个角引出四个电极，当用户手指触摸电容触摸屏时，手指和工作面形成一个电容器，因为工作面上接有高频信号，电流通过这个电容器分别从屏的四个角上的电极中流出，且理论上流经四个电极的电流与手指到四个角的距离成比例，控制器通过对四个电流比例的精密计算来确定手指位置，假设电容器为平行板电容器。

微点判断(1)电容触摸屏只需要触摸，不需要压力即能产生位置信号。

(√)(2)使用绝缘笔在电容触摸屏上也能进行触控操作。