第3节电容器与电容带电粒子在电场中的运动教材梳理·自主预习知识梳理一、电容器及电容1.电容器(1)组成:由两个彼此绝缘又相互靠近的导体组成.(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.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)定义式:C=.(3)单位:国际单位制中为法拉(F),常用单位有微法(μF)、皮法(pF).1F=106μF=1012pF.(4)意义:表示电容器容纳电荷本领的高低.(5)决定因素:由电容器本身物理条件(大小、形状、相对位置及电介质)决定,与电容器是否带电及电压无关.3.平行板电容器的电容(1)决定因素:极板的正对面积,相对介电常数,两板间的距离.(2)决定式:C=,ε为电介质的相对介电常数,S为极板的正对面积,d为板间距离.二、带电粒子在匀强电场中的运动示波管1.带电粒子在电场中的加速(1)在匀强电场中:W=qEd=qU=mv2-m.(2)在非匀强电场中:W=qU=mv2-m.自主探究如图所示,电子由静止开始从A极板向B极板运动,当到达B极板时速度为v,保持两板间电压不变.(1)当改变两板间距离时,v怎样变化?(2)当增大两板间距离时,电子在两板间运动的时间如何变化?(3)若把电源断开后,增大两板间距离时,到达B板时的速度v和运动时间又如何变化呢?答案:(1)由qU=mv2,得v=,因此当改变两板间距离时,v不发生变化.自主探究(2)由d=·t2,得t=,当d增大时,t也增大.(3)若把电源断开后,改变两板之间的距离时,电场强度不变,由qEd=mv2得v=,则d增大,v增大;由d=·t2,得t=,则d增大,时间t也增大.2.带电粒子在匀强电场中的偏转(1)运动情况:如果带电粒子以初速度v0垂直电场强度方向进入匀强电场中,则带电粒子在电场中做类平抛运动,如图所示.(2)处理方法:将粒子的运动分解为沿初速度方向的匀速直线运动和沿电场力方向的匀加速直线运动.根据运动的合成与分解的知识解决有关问题.(3)基本关系式:运动时间t=,加速度a===,偏转量y=at2=,偏转角θ的正切值tanθ===.(4)若粒子以相同速度进入电场,则比荷大的射出电场时的偏转角更大;若粒子以相同动能进入电场,则电荷量大的射出电场时的偏转角更大;若粒子以相同动量进入电场,则电荷量与质量乘积大的射出电场时的偏转角更大.3.示波管的构造(1)电子枪;(2)偏转电极;(3)荧光屏.(如图所示)小题检测1.思考判断(1)电容是表示电容器储存电荷本领的物理量.(√)(2)电容器所带电荷量是指每个极板上所带电荷量的代数和.(×)(3)放电后的电容器电荷量为零,电容也为零.(×)(4)示波管屏幕上的亮线是由电子束高速撞击荧光屏而产生的.(√)(5)带电粒子在电场中运动时重力一定可以忽略不计.(×)2.根据电容的定义式C=可知,下列说法正确的是(D)A.电容器的电容越大,电容器所带的电荷量就越多B.电容器两极板间的电势差越大,电容越小C.电容器的电容与其所带电荷量成正比,与其两极板间的电势差成反比D.电容器的电容不随所带电荷量及两极板间的电势差的变化而变化解析:电容器的电容越大,说明电容器储存电荷的本领越大,并不是说明电容器所带的电荷量越多,故A错误;电容的定义式C=,表明电容只是以带电荷量和电势差的比值定义的,不跟Q成正比也不跟U成反比,并不随它们两个发生变化,故B,C错误,D正确.3.一充电后的平行板电容器保持两极板的正对面积、间距和电荷量不变,在两极板间插入一电介质,其电容C和两极板间的电势差U的变化情况是(B)A.C和U均增大B.C增大,U减小C.C减小,U增大D.C和U均减小解析:由公式C=知,在两极板间插入一电介质,其电容C增大,由公式C=知,电荷量不变时,U减小,B正确.4.一平行板电容器中存在匀强电场,电场沿竖直方向.两个比荷(即粒子的电荷量与质量之比)不同的带正电的粒子a和b,从电容器的P点(如图所示)以相同的水平速度射入两平行板之间.测得a和b与电容器极板的撞击点到入射点之间的水平距离之比为1∶2.若不计重力,则a和b的比荷之比是(D)A.1∶2B.1∶8C.2∶1D.4∶1解析:带电粒子在匀强电场中做类平抛运动,由运动学规律得x=v0·t,y=at2,qE=ma,联立可得=∝,故a和b的比荷之比为4∶1.考点研习·感悟提升考点一平...
