高考物理 第九章 第三课时电容带电粒子在电场中的运动练习 VIP免费

第三课时电容带电粒子在电场中的运动第一关：基础关展望高考基础知识一、电容器知识讲解（1）定义：任何两个彼此绝缘又相距很近的导体，都可以看成一个电容器.它可以容纳电荷，储存电场能.（2）电容器的充放电过程①充电过程：把电容器的一个极板与电池组的正极相连，另一个极板与负极相连，两个极板就分别带上了等量的异号电荷，这个过程叫做充电.充电过程中电容器的带电荷量增加，板间电压增加，电能转化为电场能.②放电过程：用导线把充电后的电容器的两极板接通，两极板上的电荷中和，电容器又不带电了，这个过程叫做放电.放电过程中电容器的带电荷量减少，板间电压降低，电场能转化为电能.(3)分类：根据电容是否可变分为：纸质电容器固定电容器电解电容器聚苯乙烯电容器可变电容器可变电容器动片旋入，电容器电容增大；动片旋出，电容器电容减小.说明：加在电容器两极上的电压如果超过某一极限，电介质将被击穿而损坏电容器，这个极限电压叫击穿电压；电容器长期工作所能承受的电压叫做额定电压，它比击穿电压要低.二、电容知识讲解（1）定义：电容器所带的电荷量Q与电容器两极板间电势差U的比值，叫做电容器的电容.（2）定义式：(3)单位：在国际单位制中，电容的单位是法拉，符号F.1F=1C/V法拉这个单位太大，实际中常用较小的单位.微法（μF）和皮法（pF），其关系为：1F=106μF=1012pF说明：（1）电容器是一个仪器，而电容是一个物理量，它表征了电容器容纳电荷的本领.（2）电容器的电荷量是一个极板上电荷量的绝对值.（3）电容C是用比值定义法定义的，本章学过的电场强度E、电势，但不能说电容C与Q都成正比、与U成反比，电容C由电容器本身的性质决定，与Q、U的大小无关.三、带电粒子的加速知识讲解（1）运动状态分析：带电粒子沿与电场线平行的方向进入匀强电场，受到的电场力与运动方向在同一直线上，做匀加（减）带直线运动.（2）用功能观点分析：粒子动能的变化量等于电场力的功（电场可以是匀强或非匀强电场）.若粒子的初速度为零，则：若粒子的初速度不为零，则：活学活用1.如图所示，平行板电容器两极板间有场强为E的匀强电场，且带正电的极板接地.一质量为m、电荷量为+q的带电粒子（不计算重力）从x轴上坐标为x0处静止释放.（1）求该粒子在x0处的电势能Epx0;（2）试从牛顿第二定律出发，证明该带电粒子在极板间运动过程中，其动能与电势能之和保持不变.解析：(1)带电粒子从O点移到x0点电场力所做的功为：W电=qEx0,①电场力所做的功等于电势能增加量的负值，故有：W电=-（Epx0-0）,②联立①②得:.③（2）方法一：在带电粒子的运动方向上任取一点，设坐标为x，由牛顿第二定律可得qE=ma④由运动学公式得=2a(x-x0),⑤联立④⑤式求得Ekx==qE(x-x0),粒子在任意点的电势能为Epx=-qEx,所以粒子在任意一点的动能与电势能的和为Ex=Ekx+Epx=qE(x-x0)+(-qEx)=-qEx0=.为一常数，故粒子在运动过程中动能与电势能之和保持不变.方法二：在x轴上任取两点x1、x2，速度分别为v1、v2.F=qE=ma,联立得所以即Ek2+Ep2=Ek1+Ep1,故在其运动过程中，其动能和电势能之和保持不变.答案：(1)-qEx0(2)见解析点评：讨论带电粒子在电场中的直线运动问题（加速或减速）经常用到的方法是：（1）能量方法——能量守恒定律，注意题目中有哪些形式的能量出现.（2）功能关系——动能定理，注意过程分析要全面，准确求出过程中的所有功，判断选用分阶段还是全程使用动能定理.（3）动力学方法——牛顿运动定律和匀变速直线运动公式的结合，注意受力分析要全面，特别是重力是否需要考查的问题；其次是注意运动学公式的矢量性.四、带电粒子的偏转知识讲解（1）运动状态分析：带电粒子以速度v0垂直于电场线方向飞入匀强电场时，受到恒定的与初速度方向成90°角的电场力作用而做匀变速曲线运动.（2）偏转问题的分析处理方法：类似于平抛运动的分析处理，应用运动的合成和分解的方法.沿初速度方向为匀速直线运动，运动时间：t=l/v0沿电场力方向为初速度为零的匀加速直线运动a=F/m=qE/m=qU/md离开电场的偏移量：;离开电场时的偏转角：（3）基本规律如图所示，设质量为m、电荷量为q的带电粒子以初速度v0沿垂直于电场...