2020届高考物理总复习课件:第7章静电场第3课时电容器与电容带电粒子在电场中的运动课件教科版.pdf
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1、第第3 3课时 电容器与电容 带电粒子在电场中的课时 电容器与电容 带电粒子在电场中的 运动运动 基础回顾基础回顾 核心探究核心探究 演练提升演练提升 基础回顾基础回顾 自主梳理自主梳理融会贯通融会贯通 知识梳理知识梳理 一、电容器 电容一、电容器 电容 1.1.电容器电容器 (1)(1)组成组成: :由两个彼此由两个彼此 又相互又相互 的导体组成的导体组成. . (2)(2)带电荷量带电荷量: :任意一块极板所带电荷量的任意一块极板所带电荷量的 . . (3)(3)电容器的充电、放电电容器的充电、放电. . 充电充电: :使电容器带电的过程使电容器带电的过程, ,充电后电容器两极板带上等量的
2、充电后电容器两极板带上等量的 , , 电容器中储存电场能电容器中储存电场能. . 放电放电: :使充电后的电容器失去电荷的过程使充电后的电容器失去电荷的过程, ,放电过程中放电过程中 转化为其转化为其 他形式的能他形式的能 . . 绝缘绝缘 靠近靠近 绝对值绝对值 异种电荷异种电荷 电场能电场能 2.2.电容电容 (1)(1)公式公式 定义式定义式:C= :C= . . Q U (2)(2)单位单位: :法拉法拉(F),1 F=(F),1 F= F= F= pF. pF. (3)(3)物理意义物理意义: :表示电容器表示电容器 能力大小的物理量能力大小的物理量. . (4)(4)电容与电压、电
3、荷量的关系电容与电压、电荷量的关系: :电容电容C C的大小由电容器本身结构决定的大小由电容器本身结构决定, ,与电压、与电压、 电荷量电荷量 . .不随不随Q Q变化变化, ,也不随电压变化也不随电压变化. .不能理解为不能理解为C C与与Q Q成正比成正比, ,与与U U成成 反比反比. . 10106 6101012 12 储存电荷储存电荷 无关无关 3.3.平行板电容器的电容平行板电容器的电容 (1)(1)影响因素影响因素: :与极板与极板 两板间两板间 以及两板间的介质有关以及两板间的介质有关. . (2)(2)决定式决定式:C=:C= ,k,k为静电力常量为静电力常量,r r为为
4、, ,与电介与电介 质的性质有关质的性质有关. . 正对面积正对面积 距离距离 r 4 S kd 电介质的相对介电常数电介质的相对介电常数 qEdqEd qUqU 2.2.带电粒子在匀强电场中的偏转带电粒子在匀强电场中的偏转 (1)(1)运动情况运动情况: :如果带电粒子以初速度如果带电粒子以初速度v v0 0垂直电场强度方向进入匀强电场中垂直电场强度方向进入匀强电场中, ,则则 带电粒子在电场中做类平抛运动带电粒子在电场中做类平抛运动, ,如图所示如图所示. . (2)(2)处理方法处理方法: :将粒子的运动分解为沿初速度方向的将粒子的运动分解为沿初速度方向的 运动和沿电场运动和沿电场 力方
5、向的力方向的 运动运动. .根据根据 的知识解决有关问题的知识解决有关问题. . 匀速直线匀速直线 匀加速直线匀加速直线 运动的合成与分解运动的合成与分解 2 2 0 2 qUl mdv 2 0 qUl mdv (4)(4)若粒子以相同速度进入电场若粒子以相同速度进入电场, ,则比荷大的射出电场时的偏转角更则比荷大的射出电场时的偏转角更 ; ;若粒若粒 子以相同动能进入电场子以相同动能进入电场, ,则电荷量大的射出电场时的偏转角更则电荷量大的射出电场时的偏转角更 ; ;若粒子以若粒子以 相同动量进入电场相同动量进入电场, ,则电荷量与质量乘积大的射出电场时的偏转角更则电荷量与质量乘积大的射出电
6、场时的偏转角更 . . 大大 大大 大大 三、示波管三、示波管 1.1.示波管的构造示波管的构造 , , , , .(.(如图所示如图所示) ) 电子枪电子枪偏转电极偏转电极荧光屏荧光屏 2.2.示波管的工作原理示波管的工作原理 (1)YY(1)YY上加的是待显示的信号电压上加的是待显示的信号电压,XX,XX上是机器自身产生的锯齿形电压上是机器自身产生的锯齿形电压, ,叫叫 作扫描电压作扫描电压. . (2)(2)观察到的现象观察到的现象 如果在偏转电极如果在偏转电极XXXX和和YYYY之间都没有加电压之间都没有加电压, ,则电压枪射出的电子沿直线则电压枪射出的电子沿直线 运动运动, ,打在荧
7、光屏打在荧光屏 , ,在那里产生一个亮斑在那里产生一个亮斑. . 若所加扫描电压和信号电压的周期相等若所加扫描电压和信号电压的周期相等, ,就可以在荧光屏上得到待测信号在就可以在荧光屏上得到待测信号在 一个周期内变化的稳定图像一个周期内变化的稳定图像. . 中心中心 自主检测自主检测 1.1.思考判断思考判断 (1)(1)电容器所带的电荷量越多电容器所带的电荷量越多, ,它的电容就越大它的电容就越大,C,C与与Q Q成正比成正比.(.( ) ) (2)(2)两个彼此绝缘而又相互靠近的导体两个彼此绝缘而又相互靠近的导体, ,就组成了电容器就组成了电容器, ,跟这两个导体是否跟这两个导体是否 带电
8、无关带电无关.(.( ) ) (3)(3)电容器所带电荷量是指每个极板上所带电荷量的代数和电容器所带电荷量是指每个极板上所带电荷量的代数和.(.( ) ) (4)(4)一个电容器的电荷量增加一个电容器的电荷量增加Q=1.0Q=1.01010-6 -6 C C时时, ,两板间的电压升高两板间的电压升高10 V,10 V,则则 电容器的电容电容器的电容C=1.0C=1.01010-7 -7 F.( F.( ) ) (5)(5)放电后电容器的电荷量为零放电后电容器的电荷量为零, ,则电容为零则电容为零.(.( ) ) 答案答案: :(1)(1) (2)(2) (3)(3) (4)(4) (5)(5)
9、 2.(2.(20182018安徽芜湖质检安徽芜湖质检) )如图所示是某个点电荷电场中的一根电场线如图所示是某个点电荷电场中的一根电场线, ,在线在线 上上O O点由静止释放一个自由的负电荷点由静止释放一个自由的负电荷, ,它将沿电场线向它将沿电场线向B B点运动点运动. .下列判断中正下列判断中正 确的是确的是( ( ) ) A.A.电场线由电场线由B B指向指向A,A,该电荷做加速运动该电荷做加速运动, ,加速度越来越小加速度越来越小 B.B.电场线由电场线由B B指向指向A,A,该电荷做加速运动该电荷做加速运动, ,其加速度大小的变化不能确定其加速度大小的变化不能确定 C.C.电场线由电
10、场线由A A指向指向B,B,该电荷做匀速运动该电荷做匀速运动 D.D.电场线由电场线由B B指向指向A,A,该电荷做加速运动该电荷做加速运动, ,加速度越来越大加速度越来越大 B B 解析解析: :负电荷由静止开始从负电荷由静止开始从O O运动到运动到B,B,负电荷所受电场力方向从负电荷所受电场力方向从O O到到B,B,电场电场 强度方向与电场力方向相反强度方向与电场力方向相反, ,即电场强度方向由即电场强度方向由B B指向指向A.A.负电荷从静止开负电荷从静止开 始始, ,必定做加速运动必定做加速运动. .由于电场线的分布情况未知由于电场线的分布情况未知, ,电场强度如何变化无法电场强度如何
11、变化无法 确定确定, ,电场力和加速度如何变化也无法确定电场力和加速度如何变化也无法确定, ,则电荷加速度可能越来越小则电荷加速度可能越来越小, , 也可能越来越大也可能越来越大, ,选项选项B B正确正确,A,C,D,A,C,D错误错误. . 3.3.(2018(2018山东济宁模拟山东济宁模拟) )静电计是在验电器的基础上制成的静电计是在验电器的基础上制成的, ,用其指针张角的用其指针张角的 大小来定性显示其金属球与外壳之间的电势差大小大小来定性显示其金属球与外壳之间的电势差大小. .如图所示如图所示,A,B,A,B是平行板是平行板 电容器的两个金属板电容器的两个金属板,G,G为静电计为静
12、电计. .开始时开关开始时开关S S闭合闭合, ,静电计指针张开一定角静电计指针张开一定角 度度, ,为了使指针张开的角度增大些为了使指针张开的角度增大些, ,下列采取的措施可行的是下列采取的措施可行的是( ( ) ) A.A.断开开关断开开关S S后后, ,将将A,BA,B分开些分开些 B.B.保持开关保持开关S S闭合闭合, ,将将A,BA,B两极板分开些两极板分开些 C.C.保持开关保持开关S S闭合闭合, ,将将A,BA,B两极板靠近些两极板靠近些 D.D.保持开关保持开关S S闭合闭合, ,将变阻器滑动触头向右移动将变阻器滑动触头向右移动 A A 4.4.(2018(2018广东汕头
13、模拟广东汕头模拟)()(多选多选) )如图所示如图所示, ,一带电小球以水平速度射入接入一带电小球以水平速度射入接入 电路中的平行板电容器中电路中的平行板电容器中, ,并沿直线打在屏上并沿直线打在屏上O O点点, ,若仅将平行板电容器上极若仅将平行板电容器上极 板平行上移一些后板平行上移一些后, ,让带电小球再次从原位置水平射入并能打在屏上让带电小球再次从原位置水平射入并能打在屏上, ,其他条其他条 件不变件不变, ,两次相比较两次相比较, ,则再次射入的带电小球则再次射入的带电小球( ( ) ) A.A.将打在将打在O O点的下方点的下方 B.B.将打在将打在O O点的上方点的上方 C.C.
14、穿过平行板电容器的时间将增加穿过平行板电容器的时间将增加 D.D.达到屏上动能将增加达到屏上动能将增加 ADAD 核心探究核心探究 分类探究分类探究各个击破各个击破 考点一 平行板电容器的动态分析变化问题考点一 平行板电容器的动态分析变化问题 1.1.平行板电容器的动态分析问题的两种情况平行板电容器的动态分析问题的两种情况 (1)(1)平行板电容器充电后平行板电容器充电后, ,保持电容器的两极板与电池的两极相连接保持电容器的两极板与电池的两极相连接: :两板间两板间 电势差不变电势差不变. . (2)(2)平行板电容器充电后平行板电容器充电后, ,切断与电池的连接切断与电池的连接: :电容器所
15、带电荷量不变电容器所带电荷量不变. . 2.2.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)(1)确定不变量确定不变量, ,分析是电压不变还是所带电荷量不变分析是电压不变还是所带电荷量不变. . 【典例典例1 1】 (2018(2018河南郑州模拟河南郑州模拟) )如图所示如图所示, ,一平行板电容器充电后与电源断开一平行板电容器充电后与电源断开, , 负极板接地负极板接地, ,在两极板间有一正电荷在两极板间有一正电荷( (电荷量很小电荷量很小) )固定在固定在P P点点, ,用用E E表示两极板间表示两极板间 电场强度电场强度,
16、U,U表示电容器的电压表示电容器的电压,E,Ep p表示正电荷在表示正电荷在P P点的电势能点的电势能. .若保持负极板不动若保持负极板不动, , 将正极板移到图中虚线所示的位置将正极板移到图中虚线所示的位置, ,则则( ( ) ) A.UA.U变小变小,E,Ep p不变不变B.EB.E变大变大,E,Ep p不变不变 C.UC.U变大变大,E,Ep p不变不变D.UD.U不变不变,E,Ep p不变不变 核心点拨核心点拨(1)(1)平行板电容器与电源断开平行板电容器与电源断开, ,在只改变两板之间的距离时在只改变两板之间的距离时, , 电场强度不变电场强度不变. . A A 【例题拓展例题拓展】
17、 典例典例1 1中若平行板电容器始终与电源连接中若平行板电容器始终与电源连接, ,其他条件不变其他条件不变, ,则正电则正电 荷在荷在P P点的电势能怎样变化点的电势能怎样变化? ? 答案答案: :增大增大 【针对训练针对训练】 (2018 (2018广东汕头模拟广东汕头模拟) )图示为某电容传声器结构示意图图示为某电容传声器结构示意图, ,当人当人 对着传声器讲话对着传声器讲话, ,膜片会振动膜片会振动. .若某次膜片振动时若某次膜片振动时, ,膜片与极板距离增大膜片与极板距离增大, ,则在则在 此过程中此过程中( ( ) ) A.A.膜片与极板间的电容增大膜片与极板间的电容增大 B.B.极
18、板所带电荷量增大极板所带电荷量增大 C.C.膜片与极板间的电场强度增大膜片与极板间的电场强度增大 D.D.电阻电阻R R中有电流通过中有电流通过 D D 考点二 带电粒子在电场中的直线运动考点二 带电粒子在电场中的直线运动 1.1.带电粒子在电场中运动时重力的处理带电粒子在电场中运动时重力的处理 (1)(1)基本粒子基本粒子: :如电子、质子、如电子、质子、粒子、离子等粒子、离子等, ,除有说明或明确的暗示以外除有说明或明确的暗示以外, , 一般都不考虑重力一般都不考虑重力( (但并不忽略质量但并不忽略质量).). (2)(2)带电颗粒带电颗粒: :如液滴、油滴、尘埃、小球等如液滴、油滴、尘埃
19、、小球等, ,除有说明或明确的暗示以外除有说明或明确的暗示以外, ,一一 般都不能忽略重力般都不能忽略重力. . 2.2.做直线运动的条件做直线运动的条件 (1)(1)粒子所受合外力粒子所受合外力F F合 合=0, =0,粒子或静止粒子或静止, ,或做匀速直线运动或做匀速直线运动. . (2)(2)粒子所受合外力粒子所受合外力F F合 合 0,0,且与初速度方向在同一条直线上且与初速度方向在同一条直线上, ,带电粒子将做匀带电粒子将做匀 加速直线运动或匀减速直线运动加速直线运动或匀减速直线运动. . 3.3.解决带电粒子在电场中的直线运动问题的两种思路解决带电粒子在电场中的直线运动问题的两种思
20、路 (1)(1)根据带电粒子受到的电场力根据带电粒子受到的电场力, ,用牛顿第二定律求出加速度用牛顿第二定律求出加速度, ,结合运动学公结合运动学公 式确定带电粒子的运动情况式确定带电粒子的运动情况. .此方法只适用于匀强电场此方法只适用于匀强电场. . (2)(2)根据电场力对带电粒子所做的功等于带电粒子动能的变化求解根据电场力对带电粒子所做的功等于带电粒子动能的变化求解. .此方法既此方法既 适用于匀强电场适用于匀强电场, ,也适用于非匀强电场也适用于非匀强电场. . 【典例典例2 2】 在真空中水平放置平行板电容器在真空中水平放置平行板电容器, ,两极板间有一个带电油滴两极板间有一个带电
21、油滴, ,电容电容 器两板间距为器两板间距为d,d,当平行板电容器的电压为当平行板电容器的电压为U U0 0时时, ,油滴保持静止状态油滴保持静止状态, ,如图所示如图所示. . 当给电容器突然充电使其电压增加当给电容器突然充电使其电压增加UU1 1时时, ,油滴开始向上运动油滴开始向上运动; ;经时间经时间tt后后, , 电容器突然放电使其电压减少电容器突然放电使其电压减少UU2 2, ,又经过时间又经过时间t,t,油滴恰好回到原来位置油滴恰好回到原来位置. . 假设油滴在运动过程中没有失去电荷假设油滴在运动过程中没有失去电荷, ,充电和放电的过程均很短暂充电和放电的过程均很短暂, ,这段时
22、间这段时间 内油滴的位移可忽略不计内油滴的位移可忽略不计. .重力加速度为重力加速度为g.g.求求: : (1)(1)第一个第一个tt与第二个与第二个tt时间内油滴运动的加速度大小之比时间内油滴运动的加速度大小之比; ; (2)U(2)U1 1与与UU2 2之比之比. . 核心点拨核心点拨第二个第二个tt时间内的位移与第一个时间内的位移与第一个tt时间内的位移大小相时间内的位移大小相 等、方向相反等、方向相反. . 答案答案: :(1)13 (1)13 (2)14(2)14 多维训练多维训练 1.1.带电粒子受力运动问题分析带电粒子受力运动问题分析 (2018(2018陕西西安模拟陕西西安模拟
23、)()(多选多选) )如图如图, ,平行板电平行板电 容器的两个极板与水平地面成一角度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两极板与一直流电源相连. .若一带电粒若一带电粒 子恰能沿图中所示水平直线通过电容器子恰能沿图中所示水平直线通过电容器, ,则在此过程中则在此过程中, ,该粒子该粒子( ( ) ) A.A.所受重力与电场力平衡所受重力与电场力平衡 B.B.电势能逐渐增加电势能逐渐增加 C.C.动能逐渐增加动能逐渐增加 D.D.做匀变速直线运动做匀变速直线运动 BDBD 解析解析: :由题意可知粒子做直线运动由题意可知粒子做直线运动, ,受到竖直向下的重力和垂直极板的
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- 2020 高考 物理 复习 课件 静电场 课时 电容器 电容 带电 粒子 电场 中的 运动 教科版
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