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电容和电荷在电场中的运动.
第4课时 电容器与电容 带电粒子在电场中的运动
1.[对电容器和电容概念的理解]关于电容器及其电容的叙述,正确的是( )
A.任何两个彼此绝缘而又相互靠近的导体,就组成了电容器,跟这两个导体是否带电无关
B.电容器所带的电荷量是指每个极板所带电荷量的代数和
C.电容器的电容与电容器所带电荷量成反比
D.一个电容器的电荷量增加ΔQ=1.0×10-6 C时,两板间电压升高10 V,则电容器的电容无法确定
2.[带电粒子在电场中的加速问题]如图1所示,电子由静止开始从A板向B板运动,当到达B极板时速度为v,保持两板间电压不变,则( )
图1
A.当增大两板间距离时,v增大
B.当减小两板间距离时,v增大
C.当改变两板间距离时,v不变
D.当增大两板间距离时,电子在两板间运动的时间变长
3.[平行板电容器的动态分析](2012·海南·9)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
4.[带电粒子在电场中的偏转问题]如图2,一质量为m,带电量为+q的带电粒子,以速度v0垂直于电场方向进入电场,关于该带电粒子的运动,下列说法正确的是( )
图2
A.粒子在初速度方向做匀加速运动,平行于电场方向做匀加速运动,因而合运动是匀加速直线运动
B.粒子在初速度方向做匀速运动,平行于电场方向做匀加速运动,其合运动的轨迹是一条抛物线
C.分析该运动,可以用运动分解的方法,分别分析两个方向的运动规律,然后再确定合运动情况
D.分析该运动,有时也可用动能定理确定其某时刻速度的大小
一、电容器的充、放电和电容的理解
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.电容
(1)定义:电容器所带的电荷量Q与电容器两极板间的电势差U的比值.
(2)定义式:C=.
(3)物理意义:表示电容器容纳电荷本领大小的物理量.
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,与两板间的距离成反比.
(2)决定式:C=,k为静电力常量.
特别提醒 C=(或C=)适用于任何电容器,但C=仅适用于平行板电容器.
二、带电粒子在电场中的运动
1.带电粒子在电场中加速
若不计粒子的重力,则电场力对带电粒子做的功等于带电粒子动能的增加量.
(1)在匀强电场中:W=qEd=qU=mv2-mv或F=qE=q=ma.
(2)在非匀强电场中:W=qU=mv2-mv.
2.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.
(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
特别提醒 带电粒子在电场中的重力问题
(1)基本粒子:如电子、质子、α粒子、离子等除有说明或有明确的暗示以外,一般都不考虑重力(但并不忽略质量).
(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.
考点一 平行板电容器的动态分析
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)确定不变量,分析是电压不变还是所带电荷量不变.
(2)用决定式C=分析平行板电容器电容的变化.
(3)用定义式C=分析电容器所带电荷量或两极板间电压的变化.
(4)用E=分析电容器两极板间电场强度的变化.
例1 如图3所示,两块较大的金属板A、B平行放置并与一电源相连,S闭合后,两板间有一质量为m、电荷量为q的油滴恰好处于静止状态.以下说法中正确的是( )
图3
A.若将A板向上平移一小段位移,则油滴向下加速运动,G中有b→a的电流
B.若将A板向左平移一小段位移,则油滴仍然静止,G中有b→a的电流
C.若将S断开,则油滴立即做自由落体运动,G中无电流
D.若将S断开,再将A板向下平移一小段位移,则油滴向上加速运动,G中有b→a的电流
平行板电容器的动态分析问题常见的类型
平行板电容器的动态分析问题有两种情况:一是电容器始终和电源连接,此时U恒定,则Q=CU∝C,而C=∝,两板间场强E=∝;二是电容器充电后与电源断开,此时Q恒定,则U=,C∝,场强E==∝.
考点二 带电粒子(或物体)在电场中
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