人教版高考物理一轮总复习精品课件 第7章 静电场 第3讲 电容器 带电粒子在电场中的运动.ppt

特别提醒带电粒子重力是否计入的判断(1)微观粒子(如电子、质子、离子等)和无特别说明的带电粒子,一般都不计重力(并不是忽略质量)。(2)带电微粒(如油滴、液滴、尘埃、小球等)除有特别说明或暗示外,一般要考虑重力。(3)原则上,所有未明确交代的带电体,都应根据题设运动状态和过程,反推是否计重力(即隐含条件)。【典例2】(20分)在一柱形区域内有匀强电场,柱的横截面是以O为圆心、半径为R的圆,AB为圆的直径,如图所示。质量为m、电荷量为q(q0)的带电粒子在纸面内自A点先后以不同的速度进入电场,速度方向与电场的方向垂直。已知刚进入电场时速度为零的粒子,自圆周上的C点以速率v0穿出电场,AC与AB的夹角θ=60°。运动中粒子仅受静电力作用。(1)求电场强度的大小。(2)为使粒子穿过电场后的动能增量最大,该粒子进入电场时的速度应为多大?(3)为使粒子穿过电场前后动量变化量的大小为mv0,该粒子进入电场时的速度应为多大?解析:(1)粒子初速度为零,由C点射出电场,故电场方向与AC平行,由A指向C。由几何关系和电场强度的定义知lAC=R①F=qE②(2)如图所示,由几何关系知AC⊥BC,故电场中的等势线与BC平行。作与BC平行的直线与圆相切于D点,与AC的延长线交于P点,则自D点从圆周上穿出的粒子的动能增量最大。由几何关系知设粒子以速度v1进入电场时动能增量最大,在电场中运动的时间为t1。粒子在AC方向做加速度为a的匀加速运动,运动的距离等于lAP;在垂直于AC的方向上做匀速运动,运动的距离等于lDP。由牛顿第二定律和运动学公式有F=ma⑥(3)设粒子以速度v进入电场时,在电场中运动的时间为t。以A为原点,粒子进入电场的方向为x轴正方向,电场方向为y轴正方向建立直角坐标系。由运动学公式有粒子在电场中运动时,其x方向的动量不变,y方向的初始动量为零。设穿过电场前后动量变化量的大小为mv0的粒子,离开电场时其y方向的速度分量为v2,由题给条件及运动学公式有另解:由题意知,初速度为0时,动量增量的大小为mv0,此即问题的一个解。自A点以不同的速率垂直于电场方向射入电场的粒子,沿y方向位移相等时,所用时间都相同。因此,不同粒子运动到线段CB上时,动量变化都相同,自B点射出电场的粒子,其动量变化也为mv0。由几何关系及运动学规律可得,训练突破4.(12分)如图所示,两金属板P、Q水平放置,间距为d。两金属板正中间有一水平放置的金属网G,P、Q、G的尺寸相同。G接地,P、Q的电势均为φ(φ0)。质量为m、电荷量为q(q0)的粒子自G的左端上方距离G为h的位置,以速度v0平行于纸面水平射入电场,重力忽略不计。(1)求粒子第一次穿过G时的动能,以及它从射入电场至此时在水平方向上的位移大小。(2)若粒子恰好从G的下方距离G也为h的位置离开电场,则金属板的长度最短应为多少?解析:(1)PG、QG间电场强度大小相等,均为E。粒子在PG间所受静电力F的方向竖直向下,设粒子的加速度大小为a,有设粒子第一次到达G时所用的时间为t,粒子在水平方向的位移大小为l,则有(2)若粒子穿过G一次就从电场的右侧飞出,则金属板的长度最短。由对称性知,此时金属板的长度为本课结束第3讲电容器带电粒子在电场中的运动第七章内容索引第一环节必备知识落实第二环节关键能力形成第一环节必备知识落实知识点一电容器电容平行板电容器1.常见电容器(1)组成:由两个彼此绝缘又相互靠近的导体组成。(2)电荷量:一个极板所带电荷量的绝对值。(3)电容器的充、放电。充电:使电容器带电的过程,充电后电容器两极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。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:。(3)物理意义:表示电容器容纳电荷本领大小的物理量。(4)单位:法拉(F)。1F=106μF=1012pF3.平行板电容器(1)影响因素:平行板电容器的电容与极板的正对面积成正比,与电介质的相对介电常数成正比,与极板间距离成反比。(2)决定式:,k为静电力常量。知识点二带电粒子在匀强电场中的运动1.带电粒子在电场中的加速2.带电粒子在匀强电场中的偏转(1)条件:以速度v0垂直于电场线方向飞入匀强电场,仅受静电力。(2)运动性质:类平抛运动。(3)处理方法:运动的分解。①沿初速度方向:做匀速直线运动。②沿电场方向:做初速度为零的匀加速直线运动。知识点三示波器的工作原理1.构造:①电子枪