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2019-2020年高三物理《电容器与电容带电粒子在电场中的运动》复习导学案班级组号姓名【学习目标】
1.理解电容的概念,会分析平行板电容器的两类动态问题
2.熟练掌握带电粒子在电场中加速、偏转问题的处理方法,理解示波器的原理【考点复习】考点
1、电容器与电容1.电容1定义式C=;2单位法拉F,1F=____μF=____pF;3决定因素电容C的大小由电容器本身决定,与电压、电荷量_____随Q变化,也不随电压变化.2.平行板电容器
(1)决定式(口述平行板电容器的电容与哪些因素有关?什么关系?)
(2)两类动态问题充电后与电池两极相连,则不变(若增大极板正对面积S,则C,Q,E);充电后与电池两极断开,则不变(若增大极板正对面积S,则C,U,E)考点
2、带电粒子在电场中的运动
1.带电粒子在电场中的重力问题电子、质子、α粒子、离子等基本粒子,除有说明或有明确的暗示以外,一般都重力但并不忽略质量;液滴、油滴、尘埃、小球等带电颗粒,除有说明或有明确的暗示以外,一般都重力
2.带电粒子在匀强电场中的偏转带电粒子_____于电场方向进入匀强电场,做运动,处理方法类似于___________,利用三个基本方程(沿初速度方向_________沿电场方向__________)可以得到离开电场时的偏移量,离开电场时的偏转角正切,比较和的表达式,写出二者的关系式为若不同的带电粒子从静止经同一加速电压U0加速后进入偏转电场,可推得偏移量,偏转角正切考点
3、示波管如图是示波管的构造图,如果在偏转电极XX′和YY′之间都没有加电压,则电子枪射出的电子沿直线运动,打在荧光屏______,在那里产生一个亮斑请在右图中画出以下三种情况屏上亮线的形状
(1)只在偏转电极YY′上加上如图甲所示UY=Umsinωt的电压;
(2)只在偏转电极XX′上加上如图乙所示的电压;
(3)在偏转电极YY′上加上图甲所示的电压,同时在偏转电极XX′上加上图乙所示的电压设偏转电压频率均较高【对点训练】1.如图,一个电容器与电池相连,增大电容器两极板间的距离,则下列说法中正确的是A.电容器电容增大B.电容器极板电量增加C.在增大极板间距离过程中,电路中电流方向如题图所示D.原来静止在电容器极板间的电荷将向上加速运动
2.如图所示,竖直放置的平行金属板带等量异种电荷,一带电微粒沿图中直线从a向b运动,下列说法中正确的是A.微粒做匀速运动B.微粒做匀加速运动C.微粒电势能增大D.微粒动能减小3.如图所示,示波管是示波器的核心部件,它由电子枪、偏转电极和荧光屏组成.如果在荧光屏上P点出现亮斑,那么示波管中的A.极板X应带正电B.极板X′应带正电C.极板Y应带正电D.极板Y′应带正电【热点考向1】平行板电容器动态问题分析【例证1】如图所示,平行板电容器AB两极板水平放置,A在上方,B在下方,现将其和理想二极管串联接在电源上,已知A和电源正极相连,二极管具有单向导电性,一带电小球沿AB中心水平射入,打在B极板上的N点,小球的重力不能忽略,现通过上下移动A板来改变两极板AB间距两极板仍平行,则下列说法正确的是A.若小球带正电,当AB间距增大时,小球打在N的左侧B.若小球带正电,当AB间距减小时,小球打在N的左侧C.若小球带负电,当AB间距减小时,小球可能打在N的右侧D.若小球带负电,当AB间距增大时,小球可能打在N的左侧【互动探究】在【例证1】中,若去掉电路中的二极管,则正确的选项是【热点考向2】带电粒子在电场中的偏转【例证2】如图所示,真空中水平放置的两个相同极板Y和Y′长为L,相距d,足够大的竖直屏与两板右侧相距b.在两板间加上可调偏转电压UYY′,一束质量为m、带电量为+q的粒子不计重力从两板左侧中点A以初速度v0沿水平方向射入电场且能穿出.1证明粒子飞出电场后的速度方向的反向延长线交于两板间的中心O点;2求两板间所加偏转电压UYY′的范围;3求粒子可能到达屏上区域的长度.【变式训练】如图所示为一真空示波管的示意图,电子从灯丝K发出初速度可忽略不计,经灯丝与A板间的电压U1加速,从A板中心孔沿中心线KO射出,然后进入两块平行金属板M、N形成的偏转电场中偏转电场可视为匀强电场,电子进入M、N间电场时的速度与电场方向垂直,电子经过偏转电场后打在荧光屏上的P点.已知M、N两板间的电压为U2,两板间的距离为d,板长为L,电子的质量为m,电荷量为e,不计电子受到的重力及它们之间的相互作用力.1求电子穿过A板时速度的大小;2求电子从偏转电场射出时的侧移量;3若要使电子打在荧光屏上P点的上方,可采取哪些措施?【热点考向3】带电体运动中的力电综合问题【例证3】在足够长的粗糙绝缘板A上放一个质量为m、电荷量为+q的小滑块B.用手托住A置于方向水平向左、场强大小为E的匀强电场中,此时A、B均能静止,如图所示.现将绝缘板A从图中位置P垂直电场线移至位置Q,发现小滑块B相对A发生了运动.为研究方便可以将绝缘板A的运动简化成先匀加速接着匀减速到静止的过程.测量发现竖直方向加速的时间为
0.8s,减速的时间为
0.2s.P、Q位置高度差为
0.5m.已知匀强电场的场强,A、B之间动摩擦因数μ=
0.4g取10m/s
2.求1绝缘板A加速和减速的加速度大小分别为多大?2滑块B最后停在离出发点水平距离为多大处?【变式训练】在空间中水平面MN的下方存在竖直向下的匀强电场,质量为m的带电小球由MN上方的A点以一定初速度水平抛出,从B点进入电场,到达C点时速度方向恰好水平,A、B、C三点在同一直线上,且AB=2BC,如图所示.由此可见A.电场力为3mgB.小球带正电C.小球从A到B与从B到C的运动时间相等D.小球从A到B与从B到C的速度变化量相等【双基训练】
1.根据电容器电容的定义式C=Q/U可知A.电容器所带的电荷量Q越多,它的电容就越大,C与Q成正比B.电容器不带电时,其电容为零C.电容器两极板之间的电压U越高,它的电容就越小,C与U成反比D.以上说法均不对
2.如图所示,两板间距为d的平行板电容器与电源连接,电键K闭合.电容器两板间有一质量为m、带电荷量为q的微粒静止不动.下列各叙述中正确的是A.微粒带的是正电B.电源电动势大小为C.电键K断开,把电容器两板距离增大,微粒将向下做加速运动D.保持电键K闭合,把电容器两板距离增大,微粒将向下做加速运动
3.如图所示,有一带电粒子不计重力贴着A板沿水平方向射入匀强电场,当偏转电压为U1时,带电粒子沿轨迹
①从两板右端连线的中点飞出;当偏转电压为U2时,带电粒子沿轨迹
②落到B板中间.设粒子两次射入电场的水平速度相同,则电压U
1、U2之比为A.1∶8B.1∶4C.1∶2D.1∶
14.如图a所示,两个平行金属板P、Q竖直放置,两板间加上如图b所示的电压,t=0时,Q板比P板电势高5V,此时在两板的正中央M点有一个电子,速度为零,电子在电场力作用下运动,使得电子的位置和速度随时间变化.假设电子始终未与两板相碰.在0t8×10-10s的时间内,这个电子处于M点的右侧,速度方向向左且大小逐渐减小的时间是A.0t2×10-10sB.2×10-10st4×10-10sC.4×10-10st6×10-10sD.6×10-10st8×10-10s
5.如图是说明示波器工作原理的示意图,已知两平行板间的距离为d、板长为l,电子经电压为U1的电场加速后从两平行板间的中央处垂直进入偏转电场.设电子质量为me、电荷量为e.1求经电场加速后电子速度v的大小;2要使电子离开偏转电场时的偏转角度最大,两平行板间的电压U2应是多少?3电子离开偏转电场偏转角度最大时,电子的动能多大?。