电容器与电容、带电粒子在电场中的运动
一、电容器与电容 1.电容器
(1)组成:由两个彼此________又相互________的导体组成. (2)带电量:每个极板所带电荷量的__________. (3)电容器的充电和放电
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____________,电容器中储存__________. 放电:使充电后的电容器失去电荷的过程,放电过程中__________转化为其他形式的能. 2.电容
(1)定义:电容器所带的____________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____________本领大小的物理量. 3.平行板电容器
(1)影响因素:平行板电容器的电容与____________成正比,与介质的____________成正比,与________________成反比.
(2)决定式:C=____________,k为静电力常量.
【答案】1.(1)绝缘 靠近 (2)绝对值(3)异种电荷 电场能 电场能 2.(1)电荷量Q (2)C= (3)容纳电荷
3.(1)正对面积 介电常数 两板间的距离 (2)
4πkd二、带电粒子在电场中的加速
1.带电粒子在电场中加速,若不计粒子的重力,则电场力对带电粒子做的功等于带电粒子________的增量. 1212U(1)在匀强电场中:W=qEd=qU=mv-mv0或F=qE=q=ma.
22d1212
(2)在非匀强电场中:W=qU=mv-mv0.
22【答案】动能
三、带电粒子在电场中的偏转
1.进入电场的方式:一个质量为m、带电荷量为q的粒子,以初速度v0________于电场线方向进入两平行金属板间的匀强电场,两板间的电势差为U.
2.受力特点:粒子所受电场力大小________,且电场力的方向与初速度v0的方向垂直. 3.运动特点:做________________运动,与力学中的平抛运动类似.
1
QUεrS4.运动规律(两平行金属板间距离为d,金属板长为l):
? ?速度:v=at= ?运动特点??竖直方向?1
位移:y=at= ?2??
?偏转角度:tan θ=
??速度:vx=
水平方向?
?位移:x= ?
y2
qUlql2UqUl【答案】1.垂直 2.不变 3.匀变速曲线 4.v0 v0t 2
mv0d2mv2mdv00d四、示波管
1.构造:(1)____________,(2)____________. 2.工作原理(如图所示)
(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________,在那里产生一个亮斑.
(2)YY′上加的是待显示的____________.XX′上是机器自身产生的锯齿形电压,叫做 ____________.若所加扫描电压和信号电压的周期相同,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. 【答案】1.(1)电子枪 (2)偏转电极 2.(1)中心 (2)信号电压 扫描电压
【热点难点全析】
考点一 平行板电容器的动态分析 1.平行板电容器动态问题分析的理论依据
(1)平行板电容器的电容C与板距d、正对面积S、介质介电常数εrr间的关系
(2)平行板电容器内部是匀强电场,所以场强(3)电容器所带电荷量Q=CU.
2
(4)由以上三式得场强的变化.
2.两类动态问题分析比较
该式为平行板电容器极板间匀强电场的场强的决定式,常通过来分析
(1)第一类动态变化:两极板间电压U恒定不变
(2)第二类动态变化:电容器所带电荷量Q恒定不变
【例1】M、N两金属板竖直放置,使其带电,悬挂其中的带电小球P如图所示,偏离竖直方向.下列哪一项措施会使OP悬线与竖直方向的夹角增大?(P球不与金属极板接触)
( ).
A.增大MN两极板间的电势差 B.减小MN两极板的带电荷量
C.保持板间间距不变,将M、N板一起向右平移 D.保持板间间距不变,将M、N板一起向左平移 答案 A
3
解析 小球受向右的电场力处于平衡状态,增大两板间的电势差则电场强度增大,电场力增大,小球向右偏角增大,A对;减小电容器的带电荷量则两板间电势差减小,电场强度减小,电场力减小,偏角减小,B错;C、D中电场强度不会变化,偏角不变,故C、D错. 考点二 带电体在匀强电场中做直线运动问题的分析 1.带电粒子在电场中的重力问题
(1)基本粒子:如电子、质子、α粒子、离子等除有说明或有明确的暗示以外,一般都不考虑重力(但并不忽略质量).
(2)带电颗粒:如液滴、油滴、尘埃、小球等,除有说明或有明确的暗示以外,一般都不能忽略重力. 【例2】如图所示,板长L=4 cm的平行板电容器,板间距离d=3 cm,板与水平线夹角α=37°,两板所加电压为U=100 V,有一带负电液滴,带电荷量为q=3×10-10C,以v0=1 m/s的水平速度自板边缘水平进入电场,在电场中仍沿水平方向并恰好从B板边缘水平飞出,取g=10 m/s2.求:
(1)液滴的质量; (2)液滴飞出时的速度.
【答案】(1)m=8×10-8 kg (2)v=≈1.32 (m/s)
【详解】(1)画出带电液滴的受力图如图所示,由图可得:
qEcosα=mg,qEsinα=ma,E=U/d解之得:m=qUcosα/dg代入数据得m=8×10-8 kg
(2)对液滴由动能定理得: qU=
v=
所以v=
≈1.32 (m/s)
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