课标人教版2010年高考风向标物理_第7章_电场_第3讲__电容器、带电粒子在电场中的运动.docVIP

第3讲 电容器、带电粒子在电场中的运动 ★ 考情直播 1．考纲解读 考纲内容 能力要求 考向定位 1.电容器 2.带电粒子在电场中的运动 1.知道电容器的电压、电荷量和电容的关系；知道平行板电容器的电容与那些因素有关. 2.掌握带电粒子在电场中的加速、偏转规律，了解示波器的原理,会用运动的分解来求解有关偏转问题. 带电粒子在匀强电场中的运动是电场最核心的内容，也是高考的热点问题，几乎全国各地每年都有大题是考查这一知识点的，对带电粒子的平衡、加速、偏转三类问题，要认识到这些问题是力学问题，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是电介质的介电常数，无单位. [特别提醒]：电容也是用比值来定义的一个物理量，掌握用比值定义的物理量的特点，区分电容的定义式和决定式.电容器两极板的电势差用静电计来测量.电容器问题主要涉及到两种类型，要掌握这两种类型的问题中，什么变，什么不变. [例1]. (2008年广州一模)如图6所示，平行板电容器在充电后不切断电源，此时板间有一带电尘粒恰能在电场中静止，当正对的平行板左右错开一些时（ ） A．带电尘粒将向上运动 B．带电尘粒将保持静止 C．通过电阻R的电流方向为A到B D．通过电阻R的电流方向为B到A [解析] 电容器始终与电源相连，故U不变，两极板左右错开一些，板间距离不变，故E不变，C减小，Q减小，电容器放电，放电电流为顺时针方向. [答案] BC [方法技巧]平行板电容器的动态分析主要有两种情况，一种是电容器的两极始终与电源连接，这样不论电容器的电容如何变化，两极板的电压是不变的，另一种是电容器被充电后与电源断开（只有一个极板断开连接就可以了）这样极板上的电荷量与外界不会发生转移，所以Q不变. 求解电容器的动态变化关键在于分清类型，再结合定义式和决定式进行分析. 考点二 带电粒子在电场中的加速问题 1.基本粒子（如质子、电子、离子、带电粒子等）在没有明确指出或暗示下，重力一般忽略不计，当研究对象为“带电微粒”、“带电尘埃”、“带电小球”时，重力一般不能忽略. 2.带电粒子的加速问题可以从能量的观点和牛顿运动定律的观点解决. [特别提醒]：带电粒子在电场中的加速问题可以从受力的角度来分析，根据牛顿第二定律和运动学公式求解，也可以从能量的角度用动能定理求解.如动能定理.对于带电粒子在交变电场中的运动往往用v-t图象求解. [例2]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（ ） A.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，电子可能在两极板间振动 C.从t=T/4时刻释放电子，电子可能在两极板间振动，也可能打到右极板上 D.从t=3T/8时刻释放电子，电子必将从左极板上的小孔中穿出 [解析]作出不同时刻的释放电子的v-t图象，从图可知AC正确. [方法技巧]带电粒子的加速问题可以从力学的观点来求解，即根据牛顿第二定律求解，但粒子必须是在匀强电场中运动, 对于带电粒子在交变电场中的运动往往用v-t图象求解. 考点三 带电粒子在电场的偏转问题 1.规律：平行于板方向： ； 垂直于板方向： . 2.侧位移： 3.偏转角： [特别提醒]:带电粒子在匀强电场中的偏转实际上相当于一个类平抛运动，故求解的思维方法和平抛运动的一模一样，用运动的分解进行求解，当然，有时也可从能量的角度来求解. [例3]（2008年肇庆一模）喷墨打印机的结构简图如图所示，其中墨盒可以发出墨汁微滴，此微滴经过带电室时被带上负电，带电的多少由计算机按字体笔画高低位置输入信号控制.带电后的微滴以一定的初速度进入偏转电场后，打到纸上，显示出字体.无信号输入时，墨汁微滴不带电，径直通过偏转板而注入回流槽流墨盒.1.6cm，两板间的距离为0.50cm，偏转板的右端距纸3.2cm，若一个墨汁微滴的质量为1.6×10-10kg，以20m／s的初速度垂直于电场方向进入偏转电场，两偏转板的电压是8.0×103V，若墨汁微滴打到纸上的点距原射入方向的距离是2.0mm. 不计空气阻力和墨汁微滴重力，可以认为偏转电场只局限在平行板电容器内部，忽略边缘电场的不均匀性.墨汁微滴通过带电