高三物理电容带电粒子在电场中的运动一周化.pdf

准兑市爱憎阳光实验学校电容、带电粒子在电场中准兑市爱憎阳光实验学校电容、带电粒子在电场中的运动一周强化的运动一周强化一、一周知识概述一、一周知识概述电场是电学的根底知识，是承前启后的一章!通过这一章的学习要系统地把力学的“三法复习一遍，同时又要掌握的概念和规律这一章为高考的之一，特别是在力电综合试题中巧妙地把电场概念与牛顿律、功能关系、动量力学知识有机地结合起来，从求解过程中可以考查学生对力学、电学有关知识点的理解和孰练程度只要同学们在复习本章时牢牢抓住“力和能两条主线，实现知识的系统化，找出它们的有机联系，做到融会贯穿，在高考得到本章相试题的分数是不困难的二、重难点知识讲解二、重难点知识讲解一静电屏蔽、电容1、静电屏蔽：导体球壳或金属罩内到达静电平衡后，内部场强处处为0，不受外部电场的影响，这种现象叫静电屏蔽2、电容器、电容：1电容：，式中 Q 指每一个极板带电量的绝对值，另外还有2电容器的充、放电充电，在两极间加电压、两板带量异种电荷不断增大，直到两极电压于电源电压为止；放电，两极间形成短路时两板电量电容器的充、放电过程也伴随能量的转化3常用电容器有：固电容器和可变电容器电解电容器有正负极，不能接反。

注意：电容器的电容是由电容器本身的因素决，与Q、U 无关在数值上于两板间每增加 1V 的电势差所需的电量3、平行板电容器的电容1公式：，其中，k 为静电力恒量，S 为正对面积；2两种情况的讨论：始终连在电源上时 U 一，讨论 Q、E 随 C 的变化情况与电源断开后 Q 一，讨论 U、E 随 C 的变化情况能指出在每一变化过程中各种形式能量的转化二带电粒子在电场中的运动带电粒子在电场中的运动问题就是电场中的力学问题，研究方法与力相同只是要注意以下几点：1、带电粒子受力特点1重力：有些粒子如电子、质子、粒子、正负离子，在电场中运动时均不考虑重力；宏观带电体，如液滴、小球一般要考虑重力；未明确说明“带电粒子的重力是否考虑时，可用两种方法进行判断：一是比拟电场力 qE 与重力 mg，假设qEmg，那么忽略重力，反之要考虑重力；二是题中是否有暗示如涉及竖直方向或结合粒子的运动过程、运动性质进行判断2电场力：一切带电粒子在电场中都要受到电场力 F=qE，与粒子的运动状态无关；电场力的大小、方向取决于电场E 的大小、方向和电荷的正负，匀强电场中电场力为恒力，非匀强电场中电场力为变力2、带电粒子的运动过程分析方法1运动性质有：平衡静止或匀速直线运动和变速运动常见的为匀变速，运动轨迹有直线和曲线偏转。

2对于平衡问题，结合受力图根据共点力的平衡条件可求解对于直线运动问题可用匀变速直线运动的运动学公式和牛顿第二律、动量理、动量守恒律求解二、例题分析1、如下图，水平放置的两平行金属板 A、B 相距为 d，电容为 C，开始时两极板均不带电，A 板接地且有一小孔现将带电液体一滴一滴的从小孔正上方 h高处无初速地滴下，设每滴液滴的质量为 m，电荷量为 q，落到 B 板后把电荷传给 B 板1第几滴液滴将在 A、B 间做匀速直线运动？2能够到达 B 板的液滴不会超过多少滴？解析：1设第 n 滴恰在 A、B 间做匀速直线运动，那么这时电容器的带电量为对第 n 滴液滴，根据它的受力平衡得：而，解得2设第 N 滴恰能到达下板对第 N 滴由开始下落至恰到达 B 板的过程，由动能理得：解得：例 2、如下图，电子在电势差为 U1的加速电场中由静止开始运动，然后射入电势差为 U2的两块平行板板间的电场中，在满足电子能射出平行板区的条件下，下述四种情况下一能使电子的偏转角 变大的是AU1变大，U2变大BU1变小，U2变大CU1变大，U2变小DU1变小，U2变小解析：设电子被加速后获得初速为 v0，那么由动能理得：又设极板长为 l，那么电子在电场中偏转所用时间又设电子在平行板间受电场力作用产生加速度为 a，由牛顿第二律得：电子射出偏转电场时，平行于电场方向的速度 vy=at由、可得.又.故 U2变大或 U1变小都可能使偏转角 变大，应选项 B 正确。

答案：B解题回忆：带电粒子垂直进出入电场时做匀变速曲线运动，分解为两个方向的直线运动，分别用公式分析、求解运算，是这类问题的最根本解法例 3、一条长为 l 的细线上端固在 O 点，下端系一个质量为 m 的小球，它置于一个很大的匀强电场中，电场强度为 E，方向水平向右，小球在 B 点时平衡，细线与竖直线的夹角为，如下图，求：1当线与竖直方向的夹角为多大时，才能使小球由静止释放后，细线到竖直位置时，小球速度恰好为 02当细线与竖直方向成 角时，至少要给小球一个多大的冲量，才能使小球做圆周运动？解析：方法一：1小球在 B 点受力平衡，由平衡条件有 Tsin=qE，Tcos=mg.由此，得 qE=mgtan如下图，设小球由C 点细线与竖直线夹角为 运动至最低点A 时速度恰好为 0，此过程小球的重力势能减少 mgl(1cos)，电势能增加 qElsin由能量守恒有mgl(1cos)=qElsin由式得.即，那么=2.2由受力分析可知，小球由B 点转过半周到 D 点时速度到达最小值，要使小球恰好完成整个圆周运动，那么此时绳拉力恰好为 0，此时小球受力如下图，设此时小球速度为 vD，那么小球由 B 到 D 过程中由动能理得：由、式解得：所以在 B 点施加的冲量至少为。

方法二：由于小球是在匀强电场和重力场的复合场中运动，将复合场效为一种重力场，其效重力加速度.如图1小球在 A、C 间的运动类比为一单摆，B 点为振动的平衡位置，两侧 A、C 点为最大位移处，由对称性即可得出结论：=2.2 绳系小球在复合场中做圆运动的条件与重力场中类似，只不过其效“最高点为 D，“最低点为 B，效重力加速度或叫做复合场强度为g，由.解得给上球施加的冲量至少为.解题回忆：“效场是“效的物理方法在这里的用，可以使分析推理更简捷例 4、一带正电的小球系于为l的不可伸长的轻线一端，线的另一端固在O点，它们处在匀强电场中，电场的方向水平向右，场强的大小为E电场对小球的作用力的大小于小球的重力现先把小球拉到图中的P1处，使轻线拉直，并与场强方向平行，然后由静止释放小球小球在经过最低点的瞬间，因受线的拉力作用，其速度的竖直分量突变为零，水平分量没有变化，测小球到达与P1点高的P2点时速度的大小为ABCD0解析：如下图，从P点到最低点A，小球在电场力和重力的合力作用下做匀加速直线运动由动能理得 mv2A=mglEql=mglmgl=2mgl，vA=.小球绕过A点时，vA的竖直方向速度变为零，只有水平方向速度 vx=vAsin45=答案：B小球绕过 A 点以vx为初速度沿圆周运动到P2 点，由动能理可得。