高中物理【电容器与电容 带电粒子在电场中的运动】课件

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第六章 静电场
2.作粒子速度的反向延长线,与初 速度方向交于O点,O点与电场边缘 的距离为x,如图6-3-3所示,则
图6-3-3
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第六章 静电场
qUl2 x=taynθ=2dqmUlv20=2l .
mv20d 结论:粒子从偏转电场中射出时,就像 是从极板间的 x=2l 处的 O 点沿直线射 出.
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第六章 静电场
【解析】 小球在电场中平衡,则所受 电场力、重力及悬线的拉力的合力为零, 由平衡条件得 tanθ=mqEg,故要判断 θ 的变化,只需判断电场强度 E 的变化.K
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第六章 静电场
闭合时,U 不变,A 向 B 靠近,d 减小, 由 E=Ud 可知,E 增大,θ 角增大,故 A 正确;K 断开,则 Q 不变,A 向 B 靠近, E 不变,则 θ 角不变,故 D 正确.
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第六章 静电场
又因为 F-F 合=mv2m/l 代入数据解得:F=12mg 由牛顿第三定律知细绳所受的最大拉力 为 12mg.
答案: 2gl 12mg
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第六章 静电场
题型探究讲练互动
平行板电容器的动态分析
例1 平行板电容器的两极板A、B 接于电池两极,一带正电小球悬挂在 电容器内部,闭合开关K,电容器充 电,这时悬线偏离竖直方向的夹角为 θ,如图6-3-6所示,则( )
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第六章 静电场
向做竖直方向的扫描,其周期与偏转 电极XX′的扫描电压的周期相同,在 荧光屏上就显示出信号电压随时间变 化的图线.
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第六章 静电场
要点透析直击高考
一、电容器的动态问题分析方法 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 后断开电源,Q不变.
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第六章 静电场
2(1.)定电义容式:__C_=__QU______ (2)单位:法拉(F),1 F=__1_0_6__μF=
1012pF
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第六章 静电场
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,与两极板间 __距__离_____成反比.
②电势:导体为等势体,导体表面为__等__势__面___. (2)特点 ③导体表面场强:表面上E≠0且与表面__垂__直___.
④净电荷:分布在导__体__表__面___.
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第六章 静电场
2.静电现象的应用 (1)静电屏蔽:处于静电平衡的空腔 导体,腔外电场对腔内空间不产生影 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,与尖端上的电荷_中__和___ 的现象.
绕O点做圆周运动,
至少要给小球多大的
图6-3-5
水平速度?在这种情况下,在小球运动
过程中细绳所受的最大拉力是多大?
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第六章 静电场
解析:设原来的电场强度为E,小球 带电量q. 由题意可知:qE=mg,两者方向相 反, 当板间电压变为原来的3倍时,场强 变为原来的3倍.
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第六章 静电场
2d
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第六章 静电场
二、带电粒子在电场中偏转的几个重 要推论 1.若不同的带电粒子是从静止经过同一 加速电压 U0 加速后进入偏转电场的,则 由动能定理有:qU0=12mv20 由此得:y=12at2=2qml2vU20d=4UUl02d
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第六章 静电场
tanθ=mqvlU20d=2UU0ld 结论:不同的带电粒子从静止经过同一 电场加速后进入同一偏转电场,它们在 电场中的偏转角度和偏转距离总是相同 的.
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第六章 静电场
三、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=__12_m__v_2_-__12_m_v_20_____ (2)适用范围:_任__何__电__场____.
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第六章 静电场
2.带电粒子在电场中的偏转 带电粒子以垂直匀强电场的场强方向 进入电场后,做类平抛运动,轨迹为 抛物线. 垂直于场强方向做__匀__速__直__线__运动: vx=v0,x=v0t.
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第六章 静电场
(1)由于带电粒子在匀强电场中所受 电场力和重力都是恒力,不受约束的 粒子做的都是匀变速运动,因此可以 采取正交分解法处理.
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第六章 静电场
(2)等效“重力”法:将重力与电场力进 行合成,合力 F 合等效于“重力”,a= Fm合等效于“重力加速度”,F 合的方向 等效于“重力”的方向,即在重力场中 的竖直方向.
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第六章 静电场
二、电容器、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:一个极板所带电量的 __绝__对__值____.
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第六章 静电场
(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.
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第六章 静电场
即时应用 3.如图6-3-5所示,水平放置的平 行金属板间有匀强电场.一根长为l 的绝缘细绳一端固定在O点,另一端系 有质量为m并带有一定电荷的小球. 小球原来静止在C点.当给小球一个 水平速度后,它能在竖直面内绕O点
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第六章 静电场
做匀速圆周运动.若将两板间的电压增 大为原来的3倍,求:要使小球从C点开 始在竖直面内
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第六章 静电场
三、带电粒子在复合场中的运动 1.带电粒子在电场中的运动是否考虑重 力 (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以外,一般 都不考虑重力(但并不忽略质量).
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第六章 静电场
(2)带电颗粒:如液滴、油滴、尘埃、 小球等,除有说明或有明确的暗示以 外,一般都不能忽略重力. 2.带电粒子在重力场和匀强电场中 的运动
第六章 静电场
四、示波管 1.示波管装置 示波管由电子枪、偏转电极和荧光屏 组成,管内抽成真空.如图6-3-2 所示.
图6-3-2
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第六章 静电场
2.工作原理 示波器是可以用来观察电信号随时间 变化情况的一种电子仪器.如果在偏 转电极XX′上加横向扫描电压,同时 加在偏转电极YY′上所要研究的信号 电压,电子束随信号电压的变化在纵
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第六章 静电场
特别提醒:用动能定理
qU
=1 y2
mv
2-1 2
mvo2
计算末速度时,要注意式中的 Uy 不是两
极板间的电压 U,而是入射点和出射点
之间的电压
U
=y yd
·U
.
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第六章 静电场
即时应用 2.如图6-3-4所示,静止的电子在 加速电压为U1的电场作用下从O经P 板的小孔射出,又垂直进入平行金属 板间的电场,在偏转电压为U2的电场 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( )
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第六章 静电场
(2)决定式:C=4επrkSd,k 为静电力常量. ①保持两极板与电源相连,则电容器两
极板间_电__压____不变.
②充电后断开电源,则电容器所带的
__电__荷__量___不变.
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第六章 静电场
特别提示:(1)电容器的电容大小是由本 身的特性决定的,与极板间电压以及电 容器带电多少、带不带电荷无关. (2)电容器充、放电时,电流的方向可以由 正电荷定向移动的方向来确定.
则电场力与重力的合力F合=3qE- mg=2mg,方向向上. 即等效重力的大小为2mg,C点为等 效最高点.要使小球恰好能在竖直平 面内做圆周运动,必须有: F向=2mg=mv2/l
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第六章 静电场
所以 v= 2gl,D 点为等效最低点,绳 的拉力最大. 设小球到 D 点的速度为 vm,由动能定理 得: F 合·2l=2mg×2l=12mv2m-12mv2
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第六章 静电场
平行于场强方向做初速度为零的
__匀__加__速__直__线___运动:
vy=at,y=12at2, a=qmE=mqUd. 侧移距离:y=2qmUvl202d,
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第六章 静电场
偏转角 θ 的正切:tanθ=mqdUvl20,如图 6-3-1 所示.
图 6-3-1
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第六章 静电场
第三节 电容器与电容 带电粒 子在电场中的运动
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第六章 静电场
基础梳理自学导引
一、静电现象 1.静电平衡 (1) 概 念 : 导 体 中 ( 包 括 表 面 ) 没 有 电 荷 的___定__向__移__动____的状态.
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第六章 静电场
①导体内部场强:导体内部_处__处__为__零____.
【答案】 AD
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第六章 静电场
【规律总结】 解决此类问题时要注意 对两个条件的理解: (1)平行板保持与电源的连接,电压不变; (2)充电后切断电源的连接,电量不变.
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第六章 静电场
变式训练1 如图6-3-7所示,平行 板电容器与直流电源连接,下极板接 地,一带电油滴位 于电容器中的P点且 处于静止状态,现将 图6-3-7 上极板竖直向上移动一小段距离,则 ()
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第六章 静电场
A.保持开关K闭合,带正电 的A板向B板靠近,则θ角增大 B.保持开关K闭合,带正电 的A板向B板靠近,则θ角不变 C.开关K断开,带正电的A板 向B板靠近,则θ角增大 D.开关K断开,带正电的A板 向B板靠近,则θ角不变
图6-3-6
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第六章 静电场
【思路点拨】 根据公式 C=4επrkSd判断 电容的变化,根据 C=QU判断电荷量的 变化,根据 U=Ed 判断电场强度和电势 的变化.
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第六章 静电场
向下运动,此时电场力做负功,电势 能增大,选项A、D错误,C正确; 下极板接地,电势始终为0,P点到下 极板距离恒定,所以P点与下极板电 势差降低,P点电势将降低,选项B 正确.
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第六章 静电场
带电粒子在匀强电场中的直 线运动
例2 (2011·高考福建卷)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6-3 -8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
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第六章 静电场
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12
图6-3-4
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第六章 静电场
解析:选 A.电子获得的动能为12mv2= qU1,电子的偏移量为 y=12at2=12×qmUd2 ×Lv22=4UU2L1d2,可见当 U1 加倍时,要使 y 不变,需使 U2 加倍,显然 A 正确.
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第六章 静电场
A.带电油滴将沿竖直方向向上运动 B.P点电势将降低 C.电容器的电容减小,极板带电荷 量减小 D.带电油滴的电势能保持不变
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第六章 静电场
解析:选BC.因为电容器与电源连接, 两极板间的电势差不变,将上极板竖 直向上移动一小段距离,两极板间距 离增大,电容器电容将减小,由Q= CU,U=Ed可知极板带电荷量减小,电 场强度减小,带电油滴受到的电场力 减小,带电油滴将沿竖直方向
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第六章 静电场
2.据平行板电容器 C=4επrkSd来确定电容 的变化. 3.由 C=QU的关系判定 Q、U 的变化.
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4.动态分析如下表
第六章 静电场
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第六章 静电场
即时应用 1.(2011·高考天津卷)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 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,
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第六章 静电场
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=E1 B.U2=2U1,E2=4E1 C.U2=U1,E2=2E1 D.U2=2U1,E2=2E1
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第六章 静电场
解析:选 C.U1=QC,E1=Ud1.当板间距变 为12d 时,由 C=4επrkSd可知电容变为 2C, 而带电荷量也变为 2Q,故 U2=22QC=U1, E2=U1 2=2Ud1=2E1,故 C 选项正确.
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