高考物理一轮复习第七单元静电场第3讲电容器与电容带电粒子在电场中的运动学案新人教版.docVIP

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第3讲电容器与电容带电粒子在电场中的运动

考纲考情

核心素养

?带电粒子在匀强电场中的运动Ⅱ

?示波管Ⅰ

?常见的电容器、电容器的电压、电荷量和电容的关系Ⅰ

?电容及电容器的概念．

?带电粒子在电场中运动的基本规律.

物理

观念

全国卷5年5考

高考指数★★★★★

?平行板电容器的动态分析．

?解决带电粒子在电场中运动的一般步骤与方法.

科学

思维

知识点一电容器、电容

1．电容器

(1)组成：由任何两个相互靠近又彼此绝缘的导体组成．

(2)带电荷量：一个极板所带电荷量的绝对值．

(3)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.

直

观

情

景

2.电容

(1)定义：电容器所带的电荷量Q与两个极板间的电势差U的比值．

(2)表达式：C＝eq\f(Q,U).

(3)单位：法拉(F)、微法(μF),常用单位还有皮法(pF),1F＝106μF＝1012pF.

(4)平行板电容器电容的决定式：C＝eq\f(εrS,4πkd),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

(1)动力学观点分析：若电场为匀强电场,则有a＝eq\f(qE,m),E＝eq\f(U,d),v2－veq\o\al(2,0)＝2ad.

(2)功能观点分析：粒子只受电场力作用,满足qU＝eq\f(1,2)mv2－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0).

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,仅受电场力．

(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．

知识点三示波管的工作原理

1．构造：①电子枪,②偏转极板,③荧光屏．(如图所示)

2．工作原理

(1)YY′上加的是待显示的信号电压,XX′上是机器自身产生的锯齿形电压,叫做扫描电压．

(2)观察到的现象：

①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,打在荧光屏中心,在那里产生一个亮斑．

②若所加扫描电压和信号电压的周期相等,就可以在荧光屏上得到待测信号在一个周期内变化的稳定图象．

1．思考判断

(1)电容器所带的电荷量是指每个极板所带电荷量的代数和．(×)

(2)电容器的电容与电容器所带电荷量成正比．(×)

(3)放电后的电容器电荷量为零,电容也为零．(×)

(4)带电粒子在匀强电场中只能做类平抛运动．(×)

(5)带电粒子在电场中只受电场力时,也可以做匀速圆周运动．(√)

2．如图所示的装置,可以探究影响平行板电容器电容的因素,关于下列操作及出现的现象的描述正确的是(B)

A．电容器与电源保持连接,左移电容器左极板,则静电计指针偏转角增大

B．电容器充电后与电源断开,上移电容器左极板,则静电计指针偏转角增大

C．电容器充电后与电源断开,在电容器两极板间插入玻璃板,则静电计指针偏转角增大

D．电容器充电后与电源断开,在电容器两极板间插入金属板,则静电计指针偏转角增大

解析：电容器与电源保持连接时两极板间的电势差不变,静电计指针偏转角不变,A错误；与电源断开后,电容器所带电荷量不变,结合U＝eq\f(Q,C)和C＝eq\f(εrS,4πkd)

可判断B正确,C、D错误．

3．两平行金属板相距为d,电势差为U,一电子质量为m、电荷量为e,从O点沿垂直于极板的方向射入电场,最远到达A点,然后返回,如图所示,OA间距为h,则此电子的初动能为(D)

A.eq\f(edh,U) B.eq\f(dU,eh)

C.eq\f(eU,dh) D.eq\f(eUh,d)

解析：电子从O点到达A点的过程中,仅在电场力作用下速度逐渐减小,根据动能定理可得－eUOA＝0－Ek,因为UOA＝eq\f(U,d)h,所以Ek＝eq\f(eUh,d),选项D正确．

4．(多选)示波管是示波器的核心部件,如图所示,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(AD)

A．极板X应带正电

B．极板X′应带正电

C．极板Y应带负电

D．极板Y应带正电

解析：电子受力方向与电场方向相反,因电子向X极板偏转,则电场方向为X到X′,故X带正电,同理可知Y带正电,A、D正确．

考点1电容器动态分析

1．电容的定义式和决定式

C＝eq\f(Q,U)(或C＝eq\f(ΔQ,ΔU))

C＝