第十章 5 带电粒子在电场中的运动(学案)-【成才之路】2021-2022学年新教材高中物理必修第三册同步学习指导（人教版）

新教材·高中新课程学习指导 对点训练 2:CD　 根据 C = εrS 4πkd知,d 增大,则电容减小,故 A 错误;静电计测量的是电容器两端的电势差,因为电容器始终 与电源相连,则电势差不变,所以静电计指针张角不变,故 B 错 误;电势差不变,d 增大,据 E = Ud ,则电场强度减小,P 点与上 极板的电势差减小,则 P 点的电势增大,因为该电荷为负电荷, 则电势能减小,故 C 正确。 电容器与电源断开,则电荷量不变, d 改变,根据 E = Ud = Q Cd = 4πkQ εrS ,知电场强度不变,则油滴所受 电场力不变,故 D 正确,故选 CD。 课堂达标检测 1. C　 由题图乙可知,a 电容器的电容为 C1 = 1 000 μF,b 电容器 的电容为 C2 = 10 000 μF,所以 a、b 两个电容器的电容之比为 1 000︰10 000 = 1︰10,A、B 错误;a 电容器正常工作时最多 能容纳的电荷量为 q1 = C1U1 = 1 000 × 10 - 6 × 80 C = 0. 08 C,b 电容器正常工作时最多能容纳的电荷量为 q2 = C2U2 = 10 000 × 10 - 6 × 10 C = 0. 1 C,故 C 正确,D 错误。 2. D　 产品厚度增大时,电容器的电容 C = εrS 4πkd增大,故 A 错 误;两板间电压不变,电场强度 E = Ud 保持不变。 故 B 错误; 根据 Q = CU,电容器将充电,A、B 两板上的电荷量变大,有电 流从 b 向 a 流过灵敏电流计,故 C 错误,D 正确。 3. B　 电容器充电后与电源断开,所以电容器的所带电荷量 Q 是一个定值,根据公式 C = εS4πkd,E = U d ,C = Q U ,可得 E = 4πkQ εS ,与极板间的距离无关,所以极板间的电场强度不变;下 移过程中 d 减小,所以 C 增大,又因为 Q 不变,所以 U 减小; 负极板接地,所以电势为零,P 点到负极板的电势差为 φ = Ed1,d1 为 P 到负极板的距离,保持不变,所以 P 点电势不变, 电势能 EP 不变,故 B 正确,ACD 错误。 4. (1)3. 6 × 10 - 9 C　 (2)2. 0 × 10 - 6 C　 负电荷 解析:(1)由公式 C = QU 得: Q = CU = 3. 0 × 10 - 10 × 12 C = 3. 6 × 10 - 9 C。 (2)若带电微粒恰在极板间静止,微粒所受电场力的方向竖 直向上,带负电, 则 qE = mg,而 E = Ud , 则 q = mgdU = 2. 0 × 10 - 3 × 10 × 1. 20 × 10 - 3 12 C = 2. 0 × 10 - 6 C,微粒带负电荷。 5. 带电粒子在电场中的运动 课前预习反馈 　 　 知识点 1:1. 电场强度　 2. (1)牛顿第二定律　 匀强电场　 (2)动能　 匀强电场　 知识点 2:1. 垂直　 2. 抛物线　 平抛　 3. 重力　 静电力 判一判 　 　 (1)√　 (2) × 　 (3)√　 (4) × 　 (5)√ 选一选 　 　 BC　 小球运动时受重力和电场力的作用,合力 F 方向斜向 左下方,与初速度 v0 方向不在一条直线上,小球做曲线运动,由 合力与速度的夹角变化可知速率先减小后增大,故选项 BC 正确。 想一想 　 　 一般可分为三个阶段:第一阶段为加速,遵循动能定理。 第 二阶段为偏转,遵循类平抛运动规律。 第三阶段从偏转电极出 来后,做匀速直线运动到达屏幕。 课内互动探究 探究一 　 　 情境导入:提示:(1)W = qU。 (2)由动能定理可知,qU = 12 mv 2 可解出 v = 2qUm 。 典例 1:(1)正电　 (2)mgdq 　 (3) 1 3 解析:(1)在 0 ~ T2 时间内,场强向上,重力向下,由平衡条 件可知粒子带正电。 (2)0 ~ T2 时间内,粒子处于平衡状态。 由 mg = qU0 d 得 U0 = mgd q 。 (3)在 T2 ~ T 时间内有 d 2 = 1 2 at 2 mg + qUx d = ma t = T2 = 1 2 d g , 由以上各式联立解得 U0 Ux = 13 。 对点训练 1:D　 (方法一)功能关系 在 O→A 过程中,由动能定理得 Fh = 12 mv 2 0, 即eUhd = 1 2 mv 2 0, 故电子的初动能为eUhd 。 (方法二)力和运动的关系 电子运动的加速度 a = - eUdm ① 由匀变速直线运动的规律得 0 - v20 = 2ah ② Ek = 1 2 mv 2 0 ③ 联立①②③式,解得 Ek = eUh d 。 探究