高考物理一轮复习 电容器与电容 带电粒子在电场中的运动学案.doc

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1、电容器与电容带电粒子在电场中的运动电容器两类动态问题的分析方法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,分析是电势差不变还是所带电荷量不变.(1)平行板电容器充电后继续保持电容器两极板与电源两极相连接,则电容器两端的电势差U不变.(2)平行板电容器充电后切断与电源的连接,则电容器所带的电荷量Q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=分析电容器极板间场强的变化.【典题演示1】 (多选)如图所示,两平行金属板水平放置并接到电源上,一个带电微粒P位于两板间恰好平衡

2、.现用外力将P固定住(保持其电荷量不变),然后使两板各绕其中点转过α角,如图中虚线所示.撤去外力以后,则P在两板间(  )A.重力势能将保持不变B.重力势能将变小C.电势能将变大D.电势能将变小【典题演示2】 (多选)(2014·盐城中学)一已充电的平行板电容器与静电计连接如图所示.已知静电计指针张角随着电容器两极间的电势差的增大而增大.现保持电容器的电荷量不变,且电容器B板位置不动.下列说法中正确的是(  )A.将A板向左平移,则静电计指针张角增大B.将A板向右平移,则静电计指针张角增大C.将A板竖直向下平移,则静电计指针张角减小D.将A板竖直向上平移,则静

3、电计指针张角增大小结:带电粒子在电场中的直线运动1.带电粒子在电场中的运动综合了静电场和力学的知识,分析方法和力学的分析方法基本相同:先分析受力情况,再分析运动状态和运动过程(平衡、加速、减速、直线还是曲线),然后选用恰当的规律解题.解决这类问题的基本方法是:(1)采用运动和力的观点,即牛顿第二定律和运动学知识求解.(2)用能量转化的观点,即用动能定理和功能关系求解.2.对带电粒子进行受力分析时应注意的问题(1)要掌握电场力的特点.电场力的大小和方向不仅跟场强的大小和方向有关,还跟带电粒子的电性和电荷量有关.在匀强电场中,同一带电粒子所受电场力处处是恒力;在非

4、匀强电场中,同一带电粒子在不同位置所受电场力的大小和方向都可能不同.(2)是否考虑重力要依据情况而定.基本粒子:如电子、质子、α粒子、离子等除有特殊说明或明确的暗示外,一般不考虑重力(但不能忽略质量).带电颗粒:如液滴、油滴、尘埃、小球等,除有特殊说明或明确的暗示外,一般都不能忽略重力.【典题演示3】 (2014·扬州期中检测)如图所示,在宽度为L的两虚线区域内存在匀强电场,一质量为m,带电荷量为+q的滑块(可看成点电荷)从距该区域为L的绝缘水平面上以初速度v0向右运动并进入电场区域,滑块与水平面间的动摩擦因数为μ.(1)若该区域电场为水平方向,并且用速度传感

5、器测得滑块从出口处滑出的速度与进入该区域的速度相同,求该区域的电场强度大小与方向,以及滑块滑出该区域的速度.(2)若该区域电场为水平方向,并且用速度传感器测得滑块滑出该区域的速度等于滑块的初速度v0,求该区域的电场强度大小与方向.(3)若将该区域电场改为竖直方向,测得滑块到达出口处速度为(此问中取v0=2),再将该区域电场反向后,发现滑块未能从出口滑出,求滑块所停位置距左边界多远?练习一:(2014·扬州中学)如图所示,绝缘水平面上的AB区域宽度为d,带正电荷量为q的小滑块以大小为v0的初速度从A点进入AB区域,当滑块运动至区域的中点C时,速度大小为vC=v0

6、,从此刻起在AB区域内加上一个水平向左的匀强电场,电场强度E保持不变,并且AB区域外始终不存在电场.(1)求滑块受到的滑动摩擦力大小.(2)若加电场后小滑块受到的电场力与滑动摩擦力大小相等,求滑块离开AB区域时的速度.(3)要使小滑块在AB区域内运动的时间达到最长,电场强度E应满足什么条件?并求这种情况下滑块离开AB区域时的速度.小结:带电粒子在电场中的偏转1.粒子的偏转角(1)以初速度v0进入偏转电场,如图所示,设带电粒子质量为m,带电荷量为q,以速度v0垂直于电场线方向射入匀强偏转电场,偏转电压为U1,若粒子飞出电场时偏转角为θ,则tanθ=,式中vy=a

7、t=·,vx=v0,代入得tanθ=.结论:动能一定时,tanθ与q成正比;电荷量相同时,tanθ与动能成反比.(2)经加速电场加速再进入偏转电场不同的带电粒子是从静止经过同一加速电压U0加速后进入偏转电场的,则由动能定理有qU0=m,解得tanθ=.结论:粒子的偏转角与粒子的q、m无关,仅取决于加速电场和偏转电场.2.粒子在匀强电场中偏转时的两个结论(1)以初速度v0进入偏转电场y=at2=··=,作粒子速度的反向延长线,设交于O点,O点与电场边缘的距离为x1,则x1==·=.结论:粒子从偏转电场中射出时,就像是从极板间的处沿直线射出.(2)经加速电场加速再

8、进入偏转电场:若不同的带电粒子都是从静

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