电容器及与电容带电粒子在电场中的运动.pptVIP

[思路点拨]　小球先在重力作用下做匀减速直线运动，后在重力和电场力共同作用下做匀减速直线运动． [课堂笔记]　法一：小球运动分两个过程，在B板下方时仅受重力作用，做竖直上抛运动；进入电场后受向下的电场力和重力作用，做匀减速直线运动．设小球运动到B板时速度为vB. 对第一个运动过程：vB2＝v02－2gH ① 对第二个运动过程：加速度为a＝ 按题意，h为减速运动的最大位移，故有h＝ ，整理得 vB2＝2gh＋ ② 联立①②两式解得hE＝ 由平行板电容器内部匀强电场的场强和电势差的关系，易知UAB＝hE，故有UAB＝ 法二：对小球的整个运动过程由动能定理得 －mg(H＋h)－qUAB＝－ mv02 解得：UAB＝ [答案]　 对于带电粒子在电场中的匀变速直线运动问题可选用以下三种方法处理： (1)能量方法：能量守恒定律； (2)功能关系：动能定理； (3)动力学方法：牛顿运动定律和运动学公式相结合. (15分)如图6－3－7所示， 真空室中速度v0＝1.6×107 m/s的电 子束，连续地沿两水平金属板中 心线OO′射入，已知极板长l＝ 4 cm，板间距离d＝1 cm，板右端 距离荧光屏PQ为L＝18 cm.电子电荷量q＝1.6×10－19 C，质量m＝0.91×10－30 kg.若在电极ab上加U＝220 sin100πt V的交变电压，在荧光屏的竖直坐标轴y上能观测到多长的线段？(设极板间的电场是均匀的，两板外无电场，荧光屏足够大) 图6－3－7 [思路点拨]　由于电子经过板间的时间极短，远小于交变电压的周期，因此，在电子经过板间的过程中，可认为板间电压不变，因此电子在板间的运动可认为是类平抛运动，但不同电压值对应电子不同的偏移量，沿金属板边缘射出的电子对应屏上线段的最上端和最下端． [解题样板]　电子经过偏移电场的时间为 t＝ ＝2.5×10－9 s┄┄┄┄┄┄(2分) 而交变电压的周期T＝ s＝0.02 s， 远远大于t，故可以认为进入偏转电场的电子均在当时所加电压形成的匀强电场中运动．┄┄┄┄┄┄┄┄┄(2分) 图6－3－8 纵向位移 ＝at2，a＝ ┄┄┄┄(2分) 所以电子能够打在荧光屏上的最大偏转电压 Um＝ ＝91 V┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄(2分) 当Um＝91 V时，E＝ ＝at2 ┄┄┄┄┄┄┄(2分) 因为vy＝ ＝4×106 m/s tanθ＝ ＝0.25┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄(2分) 偏转量Y＝( ＋L)tanθ＝5 cm，┄┄┄┄┄┄┄┄┄(2分) 所以y轴上能观测到的线段长度为2Y＝10 cm.┄┄┄(1分) [答案]　10 cm (1)此题属于带电粒子在交变电场中的运动问题，但因粒 子在电场中运动时间极短，粒子在电场中运动的过程中可认为电场是不变的． (2)打在屏上最上端和最下端的电子是否是沿金属板边缘 飞出的电子应当通过计算做出判断． 1．根据电容器电容的定义式C＝ ，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．以上答案均不对 解析：电容器的电容和它所带的电荷量无关，和板间的电压无关，只由电容器本身的结构来决定．因此A、B、C都不正确，故选D. 答案：D 2．如图6－3－9所示，一带电液滴在重力和匀强电场对它的 作用力的作用下，从静止开始由b点沿直线运动到d点，且 bd与竖直方向所夹的锐角为45°，则下列结论正确的是(　　) A．此液滴带负电 B．此液滴做匀加速直线运动 C．合外力对此液滴做的总功等于零 D．此液滴的电势能减少 图6－3－9 解析：带电液滴在重力和电场力的合力作用下，从静止开始由b点沿直线运动到d点，说明合力方向沿直线斜向下，而重力的方向竖直向下，所以液滴受到的电场力方向与电场线方向相反，故此液滴带负电，选项A正确；合力不为零，则选项B正确，选项C错误；电场力对此液滴做正功，此