2022年高中物理 電容 帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)教案 新人教版選修2-1

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1、2022年高中物理 電容 帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)教案 新人教版選修2-1 1、影響平行板電容器電容的因素有哪些？并寫(xiě)出電容與電壓、電荷量的關(guān)系。 2、請(qǐng)分析電容器的兩類(lèi)動(dòng)態(tài)變化。 3、帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)通?？煞譃槟膸追N類(lèi)型？分析運(yùn)動(dòng)規(guī)律。 4、帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)是否考慮重力？ （1）不考慮重力：基本粒子（電子、質(zhì)子、α粒子等微觀粒子） （2）考 慮 重力：帶電顆粒（帶電液滴、帶電小球等宏觀顆粒） 二、典例分析 1、平行板電容器動(dòng)態(tài)分析 例1．如圖所示，A、B為兩塊豎直放置的平行金屬板，G是靜電計(jì)，開(kāi)關(guān)S臺(tái)上后，靜電計(jì)指針張開(kāi)—個(gè)角度.下

2、述哪些做法可使指針張角增大( ) A.使A、B兩板靠近些 B.使A、B兩板正對(duì)面積錯(cuò)開(kāi)些 C.斷開(kāi)S后，使B板向右平移拉開(kāi)些 D.斷開(kāi)S后，使A、B正對(duì)面積錯(cuò)開(kāi)些 練習(xí)1.如圖所示，A、B為電容器的兩極板，充電后斷開(kāi)S，由關(guān)于電容器兩板的電勢(shì)差U、板間電場(chǎng)強(qiáng)度E的變化的說(shuō)法中正確的是（ ） A．B板向上運(yùn)動(dòng)（不與A接觸），U變大，E變大 B．B板向下運(yùn)動(dòng)，U變大，E不變 C．B板向左平移時(shí)，電場(chǎng)區(qū)域變小，U不變，E不變 D．B板向左平移時(shí)，電場(chǎng)區(qū)域變小，U變大，E變大 2、帶電粒子在電場(chǎng)中的直線運(yùn)動(dòng) 例2．相距為d，水平正對(duì)放置的兩塊平

3、行金屬板a、b，其電容為C，開(kāi)始時(shí)兩板均不帶電,a板接地，且中央開(kāi)有小孔現(xiàn)將帶電荷量為+q、質(zhì)量為m的帶電液滴一滴一滴地從小孔正上方h高處無(wú)初速地滴人，豎直落向不b板，到達(dá)b板后電荷量全部傳給b板，如圖所示，問(wèn): (1)第幾滴液滴在a、b間做勻速直線運(yùn)動(dòng)? (2)能夠到達(dá)b板的液滴將不會(huì)超過(guò)多少滴? 練習(xí)2.如圖所示，水平放置的A、B兩平行金屬板相距為h，上板A帶正電，現(xiàn)有一質(zhì)量為m，帶電荷量為+q的小球，在B板下方距離B板H處，以初速v0豎直向上從B板小孔進(jìn)入板間電場(chǎng).欲使小球剛好能到A板，則A、B間電勢(shì)差是多少？ 3、帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn) 例

4、3．如圖所示一質(zhì)量為m，帶電量為q的粒子沿中線以初速度為v0進(jìn)入長(zhǎng)度為L(zhǎng)，間距為d，電壓為U的平行金屬板間的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，若不計(jì)粒子重力，求出下列物理量： （1）粒子穿越電場(chǎng)的時(shí)間t （2）粒子離開(kāi)電場(chǎng)的速度v （3）粒子離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)的側(cè)移距離y （4）粒子穿越電場(chǎng)過(guò)程中動(dòng)能的增量 （5）證明：粒子經(jīng)電場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后，速度的反向延長(zhǎng)線與初速度延長(zhǎng)線的交點(diǎn)為粒子水平位移的中點(diǎn)。若縮短平行板的長(zhǎng)度，它們的交點(diǎn)還為粒子水平位移的中點(diǎn)嗎？ （6）有一豎直屏距B點(diǎn)的距離為L(zhǎng)1，則粒子打到屏上距中心的最遠(yuǎn)距離為多少？ A v0 B （7）證明：不同的帶電粒子經(jīng)同一加速度電場(chǎng)加速后，進(jìn)入此偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)

5、，其軌跡總是重合的，與帶電粒子本身無(wú)關(guān)。 練習(xí)3.如圖所示，水平放置的平行板電容器，原來(lái)兩板不帶電，上極板接地，極板長(zhǎng)L=0.1m，兩板間距離d=0.4cm.有一束由相同粒子組成的帶電粒子流從兩板中央平行于板射入，由于重力作用，粒子能落到下板上.已知粒子質(zhì)量為m=2.0×10-6kg，電荷量q=1.0×10-8C，電容器的電容C=1.0×10-6F.求: (1)為使第一個(gè)粒子能落在下板中點(diǎn)O到緊靠邊緣的B點(diǎn)之間，粒子入射速度v0應(yīng)為多大? (2)若入射粒子的速度為3m/s，最多能有多少個(gè)粒子落到下極板上?(g取10m/s2)

6、第3講 電容 帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)（學(xué)生作業(yè)） 1.平行板電容器的電容為C，電荷量為Q，極板間的距離為d，在兩極間的中點(diǎn)放一電荷量很小的點(diǎn)電荷q，它所受的電場(chǎng)力大小等于（ ） A. B. C. D. 2.如圖所示，電子在電勢(shì)差為U1的加速電場(chǎng)中由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，然后射入電勢(shì)差為U2的兩場(chǎng)平行極板間的電場(chǎng)中，入射方向跟極板平行，整裝置處于真空中，重力可忽略，在滿(mǎn)足電子能射出平行板區(qū)的條件下，下列四種情況中，一定能使電子的偏轉(zhuǎn)角變大的是（ ） A．U1變大，U2變大

7、 B．U1變小，U2變大 C．U1變大，U2變小 D．U1變小，U2變小 3．如圖所示，懸線下掛著一個(gè)帶正電的小球。它的質(zhì)量為m，電量為q，整個(gè)裝置處于水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，電場(chǎng)強(qiáng)度為E，（ ） A．小球平衡時(shí)，懸線與豎直方向夾角的正切為 B．若剪斷懸線，則小球做曲線運(yùn)動(dòng) C．若剪斷懸線，則小球做勻速運(yùn)動(dòng) D．若剪斷懸線，則小球做勻變速直線運(yùn)動(dòng) 4.一價(jià)氫離子、一價(jià)氦離子、二價(jià)氦離子的混合體初速度均為零，經(jīng)同一電場(chǎng)加速后，在另一勻強(qiáng)

8、電場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后到達(dá)熒光屏，下列說(shuō)法正確的是( ) A.到達(dá)熒光屏的時(shí)間不同 B.到達(dá)熒光屏的同一位置 C.到達(dá)熒光屏的位置不同 D.到達(dá)熒光屏的動(dòng)能不同 5.如圖所示，一平行板電容器A、B兩極板上，加一個(gè)如圖所示的交變電壓，開(kāi)始時(shí)B板電勢(shì)比A板高，有一個(gè)原來(lái)靜止的電子正處在兩板中間，它在電場(chǎng)力作用下開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，設(shè)A、B兩板間距離足夠大，下列說(shuō)法正確的是（ ） A．若電子從t=0開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，則電子將以起點(diǎn)為平衡位置來(lái)回振動(dòng) B．若電子從t=1s開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，則電子將以起點(diǎn)為平衡位置來(lái)回振動(dòng) C．若電子從t=2s開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，則電子將一直向A板運(yùn)動(dòng) D．若電子從t=3s開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，則電子

9、將一直向A板運(yùn)動(dòng) 6.在方向水平的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，一不可伸長(zhǎng)的細(xì)線的一端連著一個(gè)質(zhì)量為m的帶電小球，另一端固定在O點(diǎn)。把小球拉起直至細(xì)線與場(chǎng)強(qiáng)平行，然后無(wú)初速釋放，已知小球擺到最低點(diǎn)的另一側(cè)，線與豎直方向的最大夾角為θ，如下圖所示。求小球經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)時(shí)細(xì)線對(duì)小球的拉力。 O M v0 E O， 7.如圖所示，在水平的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，有一帶電體P如果自點(diǎn)O豎直向上射出，它的初動(dòng)能是4J，當(dāng)它上升到最高點(diǎn)M時(shí)，它的動(dòng)能為5J，則帶電體P折回通過(guò)是以點(diǎn)O在同一水平線上的點(diǎn)O’時(shí)，其動(dòng)能為多少？ 8.如圖所示，一平行板電容器的板長(zhǎng)L= 4 cm，板間距

10、離d= 3 cm， 傾斜放置，使板面與水平方向的夾角α=37°，若兩板間所加電壓U=100V，帶電量q=3×10-10C的微粒以V0=0.5m/s的速度自A板的左邊緣水平進(jìn)入電場(chǎng)，在電場(chǎng)中沿水平方向運(yùn)動(dòng)，并恰好從B板右邊緣水平飛出，求：帶電微粒的質(zhì)量和飛出電場(chǎng)時(shí)的速率（忽略邊緣效應(yīng)，g=10m/s2） 9.如右圖所示，一示波管偏轉(zhuǎn)電極的長(zhǎng)度d＝1.5cm，兩極間電場(chǎng)是均勻的且垂直于管軸，E＝1.2×104V/m，一個(gè)電子以初速度v0＝2.6×107m/s沿管軸注入。已知電子質(zhì)量m＝9.1×10－31kg、電量e＝1.6×10－19C，試求： （1）電子經(jīng)過(guò)電極后所發(fā)生的偏轉(zhuǎn)位移y； （2）若出偏轉(zhuǎn)電極的邊緣到熒光屏的距離L＝10cm，則電子打在熒光屏上產(chǎn)生的光點(diǎn)偏離中心O的距離y＇。