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1、第第2020講電場知識的應(yīng)用講電場知識的應(yīng)用-3-基礎(chǔ)夯實精準歸納題組突破強化提升核心剖析歸納提升電容器的電容1.電容器任何兩個彼此絕緣又相距很近的組成電容器,它帶電時,兩導(dǎo)體總是帶電荷,電容器所帶的電荷量指其中一個極板所帶電荷量的絕對值。導(dǎo)體等量異種容納電荷1061012-4-基礎(chǔ)夯實精準歸納題組突破強化提升核心剖析歸納提升1.電容器是電子電路中不可缺少的元器件,下圖是兩種常見的電容器。關(guān)于電容器,下列說法正確的是()A.由圖甲可知,該電容器電容為100FB.乙圖所示是一種可變電容器,電容會隨著充電電荷量的增加而增大C.在充電和放電的過程中,正常工作的電容器兩極板之間有電流通過D.電容器在充

2、電過程中,不僅能存儲電荷,同時能存儲電能 答案解析解析關(guān)閉A選項中,電容器的電容是100 F,A錯誤;B選項中,可變電容器通過調(diào)節(jié)動片可改變電容,而不是在充電過程中改變電容,B錯誤;C選項中,電容器兩極板互相絕緣,C錯誤;D選項中,充電過程同時存儲電能,D正確。 答案解析關(guān)閉D-5-基礎(chǔ)夯實精準歸納題組突破強化提升核心剖析歸納提升2.中國設(shè)計制造的全球首創(chuàng)超級電容儲能式現(xiàn)代電動公交車已下線運營。這種超級電動公交車的核心是我國自主研發(fā)、全球首創(chuàng)的“超級電容器”。如圖所示,這種電容器安全性高,可反復(fù)充放電100萬次以上,使用壽命長達十二年,且容量超大(達到9500F),能夠在10s內(nèi)完成充電。下列

3、說法正確的是()A.該“超級電容器”能儲存電荷B.該“超級電容器”的電容隨電壓的增大而增大C.該“超級電容器”放電過程中把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能D.充電時電源的正極應(yīng)接“超級電容器”的負極 答案解析解析關(guān)閉電容器能儲存電荷,A正確;電容器的電容反映電容器容納電荷的本領(lǐng),由電容器本身決定,與電壓無關(guān),B錯誤;電容器放電過程把電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能,C錯誤;電容器充電時,電源的正極接電容器的正極,D錯誤。 答案解析關(guān)閉A-6-基礎(chǔ)夯實精準歸納題組突破強化提升核心剖析歸納提升1.如圖所示,設(shè)兩極板正對面積為S,極板間的距離為d,靜電計指針偏角為。實驗中,極板所帶電荷量不變,若 ()A.保持S不變,增大d,

4、則變大B.保持S不變,增大d,則變小C.保持d不變,減小S,則變小D.保持d不變,減小S,則不變A-7-基礎(chǔ)夯實精準歸納題組突破強化提升核心剖析歸納提升2.電容式加速度傳感器的原理結(jié)構(gòu)如圖所示,質(zhì)量塊右側(cè)連接輕質(zhì)彈簧,左側(cè)連接電介質(zhì),彈簧與電容器固定在外框上。質(zhì)量塊可帶動電介質(zhì)移動改變電容。則()A.電介質(zhì)插入極板間越深,電容器電容越小B.當(dāng)傳感器以恒定加速度運動時,電路中有恒定電流C.若傳感器原來向右勻速運動,突然減速時彈簧會伸長D.當(dāng)傳感器由靜止突然向右加速瞬間,電路中有順時針方向電流D-8-基礎(chǔ)夯實精準歸納題組突破強化提升核心剖析歸納提升解析:根據(jù)電容器的電容公式,當(dāng)電介質(zhì)插入極板間越深

5、,即電介質(zhì)增大,則電容器電容越大,故A錯誤;當(dāng)傳感器以恒定加速度運動時,根據(jù)牛頓第二定律可知,彈力大小不變,則電容器的電容不變,因兩極的電壓不變,則電容器的電量不變,因此電路中沒有電流,故B錯誤;若傳感器原來向右勻速運動,突然減速時,因慣性,則繼續(xù)向右運動,從而壓縮彈簧,故C錯誤;當(dāng)傳感器由靜止突然向右加速瞬間,質(zhì)量塊要向左運動,導(dǎo)致插入極板間電介質(zhì)加深,因此電容會增大,由于電壓不變,根據(jù)Q=CU可知,極板間的電量增大,電容器處于充電狀態(tài),因此電路中有順時針方向電流,故D正確。-9-基礎(chǔ)夯實精準歸納題組突破強化提升核心剖析歸納提升電容器動態(tài)問題的分析技巧1.抓住不變量,弄清楚是電容器的電荷量不

6、變還是電壓不變。電容器始終與電源相連時,兩極板間的電勢差U保持不變;充電后與電源斷開時,電容器所帶的電荷量Q保持不變。2.根據(jù)電容的決定式分析電容的變化,再根據(jù)電容的定義式分析電荷量或電壓的變化,最后分析電場強度的變化。3.平行板電容器問題的一個常用結(jié)論電容器充電后斷開電源,在電容器所帶電荷量保持不變的情況下,電場強度與極板間的距離無關(guān)。-10-基礎(chǔ)夯實精準歸納題組突破強化提升核心剖析歸納提升電場中的力電綜合1.帶電粒子(或帶電體)在電場中的直線運動(1)做直線運動的條件粒子所受合外力F合=0,粒子或,或做運動。粒子所受合外力F合0,且與初速度方向在同一條直線上,帶電粒子將做運動或運動。靜止勻

7、速直線勻加速直線 勻減速直線-11-基礎(chǔ)夯實精準歸納題組突破強化提升核心剖析歸納提升2.帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)(1)條件分析:帶電粒子垂直于電場線方向進入勻強電場。(2)運動性質(zhì):運動。(3)處理方法:分解成相互的兩個方向上的,類似于。勻變速曲線垂直直線運動平拋運動-12-基礎(chǔ)夯實精準歸納題組突破強化提升核心剖析歸納提升(4)運動規(guī)律:沿初速度方向做運動,運動時間勻速直線-13-基礎(chǔ)夯實精準歸納題組突破強化提升核心剖析歸納提升沿電場力方向,做運動勻加速直線-14-基礎(chǔ)夯實精準歸納題組突破強化提升核心剖析歸納提升3.帶電粒子在勻強電場中偏轉(zhuǎn)時的兩個結(jié)論(1)不同的帶電粒子從靜止開始經(jīng)過同一電場加

8、速后再從同一偏轉(zhuǎn)電場射出時,偏移量和偏轉(zhuǎn)角總是相同的。-15-基礎(chǔ)夯實精準歸納題組突破強化提升核心剖析歸納提升-16-基礎(chǔ)夯實精準歸納題組突破強化提升核心剖析歸納提升1.如圖所示,在豎直放置間距為d的平行板電容器中,存在電場強度為E的勻強電場。有一質(zhì)量為m、電荷量為+q的點電荷從兩極板正中間處靜止釋放。重力加速度為g。則點電荷運動到負極板的過程,下列說法正確的是 ()B-17-基礎(chǔ)夯實精準歸納題組突破強化提升核心剖析歸納提升-18-基礎(chǔ)夯實精準歸納題組突破強化提升核心剖析歸納提升2.如圖所示,一充電后的平行板電容器的兩極板相距l(xiāng)。在正極板附近有一質(zhì)量為m1、電荷量為q(q0)的粒子;在負極板附

9、近有另一質(zhì)量為m2、電荷量為-q的粒子。在電場力的作用下,兩粒子同時從靜止開始運動。已知兩粒子同時經(jīng)過一平行于正極板且與其相距的平面。若兩粒子間相互作用力可忽略,不計重力,則m1m2為()A.32B.21C.52D.31A-19-基礎(chǔ)夯實精準歸納題組突破強化提升核心剖析歸納提升-20-基礎(chǔ)夯實精準歸納題組突破強化提升核心剖析歸納提升1.有一種電荷控制式噴墨打印機的打印頭的結(jié)構(gòu)簡圖如圖所示。其中墨盒可以噴出極小的墨汁微粒,此微粒經(jīng)過帶電室后以一定的初速度垂直射入偏轉(zhuǎn)電場,再經(jīng)偏轉(zhuǎn)電場后打到紙上,顯示出字符。已知偏移量越小打在紙上的字跡越小,現(xiàn)要縮小字跡,下列措施可行的是()A.增大墨汁微粒的比荷

10、B.減小墨汁微粒進入偏轉(zhuǎn)電場時的初動能C.減小偏轉(zhuǎn)極板的長度D.增大偏轉(zhuǎn)極板間的電壓C-21-基礎(chǔ)夯實精準歸納題組突破強化提升核心剖析歸納提升-22-基礎(chǔ)夯實精準歸納題組突破強化提升核心剖析歸納提升2.如圖所示,在兩條平行的虛線內(nèi)存在著寬度為l、電場強度為E的勻強電場,在與右側(cè)虛線相距也為l處有一與電場平行的屏?，F(xiàn)有一電荷量為+q、質(zhì)量為m的帶電粒子(重力不計),以垂直于電場線方向的初速度v0射入電場中,v0方向的延長線與屏的交點為O。試求:(1)粒子從射入到打到屏上所用的時間;(2)粒子剛射出電場時的速度方向與初速度方向夾角的正切值tan;(3)粒子打在屏上的點P到O點的距離x。-23-基礎(chǔ)

11、夯實精準歸納題組突破強化提升核心剖析歸納提升-24-基礎(chǔ)夯實精準歸納題組突破強化提升核心剖析歸納提升-25-基礎(chǔ)夯實精準歸納題組突破強化提升核心剖析歸納提升1.解答力電綜合問題的一般思路 -26-基礎(chǔ)夯實精準歸納題組突破強化提升核心剖析歸納提升2.解決粒子在電場中直線運動問題的兩種方法(1)根據(jù)帶電粒子受到的電場力,用牛頓第二定律求出加速度,結(jié)合運動學(xué)公式確定帶電粒子的運動情況。此方法只適用于勻強電場。(2)根據(jù)電場力對帶電粒子所做的功等于帶電粒子動能的變化求解。此方法既適用于勻強電場,也適用于非勻強電場。-27-基礎(chǔ)夯實精準歸納題組突破強化提升核心剖析歸納提升3.分析粒子在電場中偏轉(zhuǎn)運動的兩

12、種方法(1)分解觀點:垂直射入勻強電場的帶電粒子,在電場中只受電場力作用,與重力場中的平拋運動相類似,研究這類問題的基本方法是將運動分解,可分解成平行電場方向的勻加速直線運動和垂直電場方向的勻速直線運動。(2)功能觀點:首先對帶電粒子進行受力分析,再進行運動過程分析,然后根據(jù)具體情況選用公式計算。若選用動能定理,則要分清有多少個力做功,是恒力做功還是變力做功,同時要明確初、末狀態(tài)及運動過程中的動能的增量。若選用能量守恒定律,則要分清帶電粒子在運動中共有多少種能量參與轉(zhuǎn)化,哪些能量是增加的,哪些能量是減少的。-28-基礎(chǔ)夯實精準歸納題組突破強化提升核心剖析歸納提升4.特別提醒(1)受力分析時一定

13、關(guān)注重力是否不計。(2)在偏轉(zhuǎn)電場中,電場力對帶電粒子做的功qU中的U不一定等于兩板間的電壓。-29-基礎(chǔ)夯實精準歸納題組突破強化提升靜電現(xiàn)象的應(yīng)用(加試)1.靜電感應(yīng)現(xiàn)象導(dǎo)體的內(nèi)部有大量的,對金屬導(dǎo)體來說,是由做熱振動的正離子和在它們之間做無規(guī)則熱運動的自由電子組成的。如圖甲所示,將一不帶電金屬導(dǎo)體ABCD放入電場強度為E0的電場中,導(dǎo)體內(nèi)的自由電子在電場力的作用下,逆著電場線定向移動,使導(dǎo)體一側(cè)集聚負電荷,另一側(cè)則集聚等量的正電荷,這種現(xiàn)象叫作。自由電荷靜電感應(yīng)現(xiàn)象-30-基礎(chǔ)夯實精準歸納題組突破強化提升2.靜電平衡狀態(tài)由于靜電感應(yīng),在導(dǎo)體兩側(cè)出現(xiàn)等量異種電荷,在導(dǎo)體內(nèi)部形成與電場E0反向

14、的電場E,疊加后使導(dǎo)體內(nèi)的電場強度減弱,如圖乙所示。隨著導(dǎo)體兩側(cè)感應(yīng)電荷繼續(xù)增加,E增強,合電場強度E內(nèi)將逐漸減小,直到導(dǎo)體內(nèi)部各點的合電場強度時為止,這時導(dǎo)體內(nèi)的自由電子不再發(fā)生定向移動,我們就說導(dǎo)體達到了,如圖丙所示。E內(nèi)=E0+E E內(nèi)=0靜電平衡狀態(tài)-31-基礎(chǔ)夯實精準歸納題組突破強化提升3.處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體的特征(1)處處為。(2)靜電荷只分布在導(dǎo)體的。(3)整個導(dǎo)體是個,它的表面是個。(4)導(dǎo)體表面上任何一點的電場強度方向跟該點的表面。4.靜電平衡狀態(tài)下導(dǎo)體上的電荷分布(1),。這是因為,假如導(dǎo)體內(nèi)部有電荷,導(dǎo)體內(nèi)部的電場就不可能為0,自由電荷就會發(fā)生定向移動,導(dǎo)體也就沒有處

15、于靜電平衡狀態(tài)。(2)在導(dǎo)體外表面,越的位置電荷的密度(單位面積的電荷量),凹陷的位置幾乎。內(nèi)部電場強度0外表面等勢體等勢面垂直導(dǎo)體內(nèi)部沒有電荷 電荷只分布在導(dǎo)體的表面尖銳越大沒有電荷-32-基礎(chǔ)夯實精準歸納題組突破強化提升5.尖端放電(1)空氣的電離:導(dǎo)體尖端的電荷密度,附近的電場,空氣中殘留的帶電粒子在強電場的作用下發(fā)生劇烈的運動,把空氣中的氣體分子撞“散”,也就是使分子中的,這個現(xiàn)象叫作。(2)尖端放電中性分子電離后變成帶負電的自由電子和失去電子而帶正電的離子,這些帶電粒子在強電場的作用下加速,撞擊空氣中的分子,使它們進一步電離,產(chǎn)生更多的帶電粒子。那些所帶電荷與導(dǎo)體尖端的電荷符號相反的

16、粒子,由于被吸引而奔向尖端,與尖端上的電荷,這相當(dāng)于導(dǎo)體從尖端失去電荷,這個現(xiàn)象叫作。很大很強正負電荷分離空氣的電離中和尖端放電-33-基礎(chǔ)夯實精準歸納題組突破強化提升(3)尖端放電的應(yīng)用和防止:應(yīng)用:是利用尖端放電避免建筑物遭受雷擊的設(shè)備。將燃氣灶中的電子打火器的放電電極做成針狀,加上電壓時容易產(chǎn)生電火花。防止:高壓設(shè)備中導(dǎo)體的表面要盡量。避雷針光滑-34-基礎(chǔ)夯實精準歸納題組突破強化提升6.靜電屏蔽把一個電學(xué)儀器放在封閉的金屬殼里,即使殼外有電場,由于殼內(nèi)電場強度保持為,所以外電場對殼內(nèi)的儀器不會產(chǎn)生影響。金屬殼的這種作用叫作。7.靜電屏蔽的應(yīng)用和危害(1)應(yīng)用:電子儀器和電子設(shè)備外面套有

17、金屬網(wǎng)罩,通信電纜外包一層鉛皮等,可防止外電場的干擾。電力工人高壓帶電作業(yè)時,身著用金屬絲網(wǎng)制成的衣帽、手套、鞋子,可以對人體起到靜電屏蔽作用,使人安全工作。(2)危害:航天飛機、飛船返回地球大氣層時,由于飛船與大氣層的高速摩擦而產(chǎn)生高溫,在飛船的周圍形成一層等離子體,它對飛船產(chǎn)生靜電屏蔽作用,導(dǎo)致地面控制中心與飛船的通信聯(lián)系暫時中斷。對航天員來說,這是一個危險較大的時間段。0靜電屏蔽-35-基礎(chǔ)夯實精準歸納題組突破強化提升1.一金屬容器置于絕緣板上,帶電小球用絕緣細線懸掛于容器中,容器內(nèi)的電場線分布如圖所示。容器內(nèi)表面為等勢面,A、B為容器內(nèi)表面上的兩點,下列說法正確的是()A.A點的電場強

18、度比B點的大B.小球表面的電勢比容器內(nèi)表面的低C.B點的電場強度方向與該處內(nèi)表面垂直D.將檢驗電荷從A點沿不同路徑移到B點,電場力所做的功不同 答案解析解析關(guān)閉由題圖可知,B點的電場線比A點的密集,所以B點的電場強度比A點的大,A錯;沿著電場線電勢降落,小球表面的電勢比容器內(nèi)表面高,B錯;電場線的方向與等勢面垂直,所以B點的電場強度與該處表面垂直,C正確;由于A、B兩點在同一等勢面上,故電場力不做功,所以D錯。 答案解析關(guān)閉C-36-基礎(chǔ)夯實精準歸納題組突破強化提升2.如圖所示,一導(dǎo)體AB在點電荷Q的電場中發(fā)生靜電感應(yīng),下列說法正確的是()A.導(dǎo)體中M、N兩點的電場強度不相等B.感應(yīng)電荷在M點產(chǎn)生的電場強度大于感應(yīng)電荷在N點產(chǎn)生的電場強度C.如果在AB間用一導(dǎo)線連接,則導(dǎo)線中將有電流產(chǎn)生D.N點的電勢大于M點的電勢 答案解析解析關(guān)閉處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體內(nèi)部各點的合電場強度為零,故A錯誤;感應(yīng)電荷的電場強度與點電荷Q產(chǎn)生的電場強度大小相等,而點電荷Q在M點產(chǎn)生的電場強度大于在N點產(chǎn)生的電場強度,故感應(yīng)電荷在M點產(chǎn)生的電場強度大于感應(yīng)電荷在N點產(chǎn)生的電場強度,B正確;處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體是一個等勢體,故C、D錯誤。 答案解析關(guān)閉B