2018-2019學年高中物理 第2章 電場與示波器 習題課2 電容和帶電粒子在電場中的運動學案 滬科版選修3-1.doc
《2018-2019學年高中物理 第2章 電場與示波器 習題課2 電容和帶電粒子在電場中的運動學案 滬科版選修3-1.doc》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2018-2019學年高中物理 第2章 電場與示波器 習題課2 電容和帶電粒子在電場中的運動學案 滬科版選修3-1.doc（9頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
習題課2 電容和帶電粒子在電場中的運動 [學習目標] 1.理解電容器的電容，學會分析平行板電容器動態(tài)變化問題． 2.掌握帶電粒子在電場中運動問題的分析方法. 電容器動態(tài)變化問題 1.平行板電容器的動態(tài)分析思路 2．兩類動態(tài)變化問題的比較 分類 充電后與電池兩極相連 充電后與電池兩極斷開 不變量 U Q d變大 C變小、Q變小、E變小 C變大、U變大、E不變 S變大 C變大、Q變大、E不變 C變大、U變小、E變小 ε變大 C變大、Q變大、E不變 C變大、U變小、E變小 如圖1所示，平行板電容器帶有等量異種電荷，與靜電計相連，靜電計金屬外殼和電容器下極板都接地．在兩極板間有一固定在P點的點電荷，以E表示兩板間的電場強度，Ep表示點電荷在P點的電勢能，θ表示靜電計指針的偏角．若保持下極板不動，將上極板向下移動一小段距離至圖中虛線位置，則( ) 圖1 A．θ增大，E增大 B．θ增大，Ep不變 C．θ減小，Ep增大 D．θ減小，E不變 思路點撥：①指針偏角θ的大小反映了兩極板間電壓的大?。? ②電勢能Ep的數(shù)值與零電勢點的選取有關(guān)． D [由題意可知平行板電容器的帶電荷量Q不變，當下極板不動，上極板向下移動一段距離時，兩極板間距d減小，則電容C變大，由U＝可知U變小，則靜電計指針的偏角θ減?。忠驗閮砂彘g電場強度E＝＝＝，Q、S不變，則E不變．因為E不變，則點電荷從P點移動到下極板(電勢為零)電場力做功不變，電勢能的變化相同，則點電荷在P點的電勢能Ep不變，故只有選項D正確．] 解決電容器問題的兩個常用技巧 (1)在電荷量保持不變的情況下，由E＝＝＝知，電場強度與板間距離無關(guān)． (2)對平行板電容器的有關(guān)物理量Q，E，U，C進行討論時，關(guān)鍵在于弄清哪些是變量，哪些是不變量，在變量中哪些是自變量，哪些是因變量，利用C＝，Q＝CU和E＝進行判定即可． [針對訓(xùn)練] 1．一平行板電容器，兩板之間的距離d和兩板面積S都可以調(diào)節(jié)，電容器兩板與電池相連接．以Q表示電容器的電荷量，E表示兩極板間的電場強度，則( ) 【導(dǎo)學號：69682115】 A．當d增大、S不變時，Q減小、E減小 B．當S增大、d不變時，Q增大、E增大 C．當S減小、d增大時，Q增大、E增大 D．當S減小、d減小時，Q不變、E不變 A [由于電容器的兩極板與電池相連，故電容器兩極板之間的電壓U保持不變．根據(jù)E＝可得隨d增大，兩極板間的電場強度E減?。鶕?jù)電容C＝，由于S保持不變，d增大，故電容C減小，根據(jù)Q＝CU可知電荷量Q減小，故A正確；根據(jù)E＝可得由于d不變，兩極板間的電場強度E不變，根據(jù)電容C＝，由于S增大，d不變，故電容C增大，根據(jù)Q＝CU可知電荷量Q增大，故B錯誤；根據(jù)E＝可得隨d增大，兩極板間的電場強度E減小，根據(jù)電容C＝，由于S減小，d增大，故電容C減小，根據(jù)Q＝CU可知電荷量Q減小，故C錯誤；根據(jù)E＝可得隨d減小，兩極板間的電場強度E增大，根據(jù)電容C＝，由于S減小，d減小，故電容C的變化無法確定，根據(jù)Q＝CU可知電荷量Q的變化無法確定，故D錯誤．故選A.] 2．如圖2所示，一帶電油滴懸浮在平行板電容器兩極板A、B之間的P點，處于靜止狀態(tài)．現(xiàn)將極板A向下平移一小段距離，但仍在P點上方，其他條件不變．下列說法中正確的是( ) 圖2 A．液滴將向下運動 B．兩板電勢差增大 C．極板帶電荷量將增加 D．電場強度不變 C [A、B電容器板間的電壓保持不變，故B錯；當將極板A向下平移一小段距離時，根據(jù)E＝，分析得知，板間場強增大，液滴所受電場力增大，液滴將向上運動，故A錯，D錯；根據(jù)電容的決定式C＝得知電容C增大，而電容器的電壓U不變，極板帶電荷量將增大，故C正確．故選C.] 帶電粒子在電場中運動的分析 1．受力分析需要注意的兩個方面 (1)要掌握電場力的特點．例如，電場力的大小和方向不僅跟場強的大小和方向有關(guān)，還與帶電粒子的電量和電性有關(guān)；在勻強電場中，同一帶電粒子所受電場力是恒力；在非勻強電場中，同一帶電粒子在不同位置所受電場力的大小和方向都可能不同． (2)判斷是否考慮重力． 基本粒子：如電子、質(zhì)子、α粒子、離子等，除有說明或明確的暗示以外，一般都不考慮重力(但并不忽略質(zhì)量)． 帶電顆粒：如液滴、油滴、塵埃、小球等，除有說明或明確的暗示以外，一般都不能忽略重力． 2．求解時依據(jù)的兩類規(guī)律方法 (1)牛頓定律和運動學規(guī)律．先分析受力情況，再分析運動狀態(tài)和運動過程(平衡、加速或減速，是直線運動還是曲線運動)，對勻變速運動問題可用牛頓定律和運動學規(guī)律處理． (2)從功和能的角度分析．帶電粒子在電場力作用下的加速、減速或偏轉(zhuǎn)過程是其他形式的能和動能之間的轉(zhuǎn)化過程，解這類問題，可以使用動能定理或能量守恒定律． 如圖3所示，兩平行金屬板A、B長l＝8 cm，兩板間距離d＝8 cm，A板比B板電勢高300 V，即UAB＝300 V．一帶正電的粒子電量為q＝10－10 C，質(zhì)量為m＝10－20 kg，從R點沿電場中心線垂直電場線飛入電場，初速度v0＝2106 m/s，粒子飛出平行板電場后經(jīng)過界面MN、PS間的無電場區(qū)域后，進入固定在中心線上O點的點電荷Q形成的電場區(qū)域(設(shè)界面PS右邊點電荷的電場分布不受界面的影響)．已知兩界面MN、PS相距為L＝12 cm，粒子穿過界面PS后被點電荷Q施加的電場力俘獲從而以O(shè)點為圓心做勻速圓周運動，最后垂直打在放置于中心線上的熒光屏EF上．(靜電力常量k＝9109 Nm2/C2，粒子重力不計，tan 37＝，tan 53＝)求： 圖3 (1)粒子穿過界面MN時偏離中心線RO的距離h； (2)粒子穿過界面MN時的速度v； (3)粒子穿過界面PS時偏離中心線RO的距離Y； (4)點電荷的電荷量Q(該小題結(jié)果保留一位有效數(shù)字)． 思路點撥：①偏轉(zhuǎn)時用類平拋運動的方法求解． ②出電場后可應(yīng)用相似三角形求解． ③做圓周運動時可用庫侖力提供向心力求解． 【解析】 (1)設(shè)粒子在兩極板間運動時加速度為a，運動時間為t，則t＝，h＝at2，a＝＝ 解得：h＝＝0.03 m＝3 cm. (2)設(shè)粒子從電場中飛出時沿電場方向的速度為vy，則：vy＝at＝ 解得：vy＝1.5106 m/s 所以粒子從電場中飛出時的速度為： v＝＝2.5106 m/s 設(shè)粒子從電場中飛出時的速度方向與水平方向的夾角為θ，則： tan θ＝＝ 解得：θ＝37. (3)帶電粒子在離開電場后將做勻速直線運動，由相似三角形知識得： ＝ 解得：Y＝0.12 m＝12 cm. (4)粒子做勻速圓周運動的半徑為： r＝＝0.15 m 又＝m， 解得：|Q|＝110－8 C 故Q＝－110－8 C. 【答案】 (1)3 cm (2)2.5106 m/s，方向與水平方向成37角斜向下 (3)12 cm (4)－110－8 C 計算粒子打到屏上的位置離屏中心距離Y的四種方法 (1)Y＝y(tǒng)＋dtan θ(d為屏到偏轉(zhuǎn)電場的水平距離)． (2)Y＝tan θ(L為電場寬度)． (3)Y＝y(tǒng)＋vy. (4)根據(jù)三角形相似＝. [針對訓(xùn)練] 3．如圖4所示，左側(cè)為加速電場，右側(cè)為偏轉(zhuǎn)電場，加速電場的加速電壓是偏轉(zhuǎn)電場電壓的k倍．有一初速度為零的帶電粒子經(jīng)加速電場加速后，從偏轉(zhuǎn)電場兩板正中間垂直電場強度方向射入，且正好能從下極板右邊緣穿出電場，不計帶電粒子的重力，則偏轉(zhuǎn)電場長、寬的比值為( ) 圖4 A. B. C. D. B [設(shè)加速電壓為U1，偏轉(zhuǎn)電壓為U2，因為qU1＝mv，帶電粒子離開加速電場時的速度v0＝；在偏轉(zhuǎn)電場中＝t2，解得t＝d，水平距離l＝v0t＝d＝d，所以＝，B正確．] 4．如圖5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．現(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： 圖5 (1)粒子從射入電場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間夾角的正切值tan α； (3)粒子打到屏上的點P到O點的距離x. 【導(dǎo)學號：69682116】 【解析】 (1)根據(jù)題意，粒子在垂直于電場線的方向上做勻速直線運動，所以粒子從射入電場到打到屏上所用的時間t＝. (2)設(shè)粒子射出電場時沿平行電場線方向的速度為vy，根據(jù)牛頓第二定律，粒子在電場中的加速度為：a＝，所以vy＝a＝，所以粒子剛射出電場時的速度方向與初速度方向間夾角的正切值為tan α＝＝. (3)由＝得：x＝3y＝. 【答案】 (1) (2) (3) [當 堂 達 標固 雙 基] 1．如圖6所示，a、b為平行金屬板，靜電計的外殼接地，合上開關(guān)S后，靜電計的指針張開一個較小的角度，能使角度增大的辦法是( ) 圖6 A．使a、b板的距離增大一些 B．使a、b板的正對面積減小一些 C．斷開S，使a、b板的距離增大一些 D．斷開S，使a、b板的正對面積增大一些 C [開關(guān)S閉合，電容器兩端的電勢差不變，則靜電計指針的張角不變，故A、B錯誤；斷開S，電容器所帶的電量不變，a、b板的距離增大，則電容減小，根據(jù)U＝知，電勢差增大，則指針張角增大，故C正確；斷開S，電容器所帶的電量不變，a、b板的正對面積增大，電容增大，根據(jù)U＝知，電勢差減小，則指針張角減小，故D錯誤．] 2.如圖7所示，平行板電容器上極板帶正電，從上極板的端點A點釋放一個帶電荷量為＋Q(Q>0)的粒子，粒子重力不計，以水平初速度v0向右射出，當它的水平速度與豎直速度的大小之比為1∶2時，恰好從下端點B射出，則d與L之比為( ) 【導(dǎo)學號：69682117】 圖7 A．1∶2 B．2∶1 C．1∶1 D．1∶3 C [設(shè)粒子從A到B的時間為t，粒子在B點時，豎直方向的分速度為vy，由類平拋運動的規(guī)律可得L＝v0t，d＝t，又v0∶vy＝1∶2，可得d∶L＝1∶1，選項C正確．] 3．如圖8所示，一個帶電粒子從粒子源飄入(初速度很小，可忽略不計)電壓為U1的加速電場，經(jīng)加速后從小孔S沿平行金屬板A、B的中線射入，A、B板長為L，相距為d，電壓為U2.則帶電粒子能從A、B板間飛出應(yīng)該滿足的條件是( ) 圖8 A.< B.< C.< D.< C [根據(jù)qU1＝mv2，t＝，y＝at2＝，由題意知，y下載提示(請認真閱讀)
- 1.請仔細閱讀文檔，確保文檔完整性，對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
- 2.下載的文檔，不會出現(xiàn)我們的網(wǎng)址水印。
- 3、該文檔所得收入（下載+內(nèi)容+預(yù)覽）歸上傳者、原創(chuàng)作者；如果您是本文檔原作者，請點此認領(lǐng)！既往收益都歸您。
文檔包含非法信息？點此舉報后獲取現(xiàn)金獎勵！
下載文檔到電腦，查找使用更方便
9.9 積分
| 下載 |
還剩頁未讀，繼續(xù)閱讀
- 配套講稿：
如PPT文件的首頁顯示word圖標，表示該PPT已包含配套word講稿。雙擊word圖標可打開word文檔。
- 特殊限制：
部分文檔作品中含有的國旗、國徽等圖片，僅作為作品整體效果示例展示，禁止商用。設(shè)計者僅對作品中獨創(chuàng)性部分享有著作權(quán)。
- 關(guān) 鍵 詞：
- 2018-2019學年高中物理 第2章 電場與示波器 習題課2 電容和帶電粒子在電場中的運動學案 滬科版選修3-1 2018 2019 學年 高中物理 電場 示波器 習題 電容 帶電 粒子 中的 運動學
裝配圖網(wǎng)所有資源均是用戶自行上傳分享，僅供網(wǎng)友學習交流，未經(jīng)上傳用戶書面授權(quán)，請勿作他用。
鏈接地址：http://www.hcyjhs8.com/p-6274485.html