第七章 第3节 电容器与电容 带电粒子在电场中的运动-【导与练】2024高考物理一轮复习高中总复习第1轮教师用书word（旧教材，人教版）

第3节　电容器与电容　带电粒子在电场中的运动 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与电容器两极板间的电势差的比值。 (2)定义式:C=。 (3)单位:法拉(F)、微法(μF)、皮法(pF)。1 F=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,电介质的相对介电常数,两板间的 距离。 (2)决定式:C=。 二、带电粒子在电场中的运动 1.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。 2.偏转 (1)运动情况:如果带电粒子以初速度v0垂直场强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静电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tan θ===。 三、示波管 1.示波管的构造 ①电子枪,②偏转电极,③荧光屏(如图所示) 2.示波管的工作原理 (1)YY′偏转电极上加的是待显示的信号电压,XX′偏转电极上是仪器自身产生的锯齿形电压,叫做扫描电压。 (2)观察到的现象。 ①如果在偏转电极XX′和YY′之间都没有加电压,则电子枪射出的电子沿直线运动,打在荧光屏中心,在那里产生一个亮斑。 ②若所加扫描电压和信号电压的周期相等,就可以在荧光屏上得到待测信号在一个周期内变化的稳定图象。 1.易错辨析 (1)电容器所带的电荷量是指每个极板所带电荷量的代数和。(　×　) (2)电容器的电容与电容器所带电荷量成反比。(　×　) (3)带电粒子在匀强电场中只能做类平抛运动。(　×　) (4)带电粒子在电场中只受静电力的作用时,也可以做匀速圆周运动。(　√　) (5)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。(　√　) 2.小题试做 (1)(多选)如图所示,电容式麦克风的振动膜是利用超薄金属或镀金的塑料薄膜制成的,它与基板构成电容器,并与电阻、电池构成闭合回路。麦克风正常工作时,振动膜随声波左右振动。下列说法正确的是(　BD　) A.振动膜向右振动时,电容器板间的电场强度不变 B.振动膜向右振动时,a点的电势比b点的电势高 C.振动膜向左振动时,电阻上有从a到b的电流 D.振动膜向左振动时,振动膜所带的电荷量减小 (2)先后让一束电子和一束氢核通过同一对平行板形成的偏转电场,进入时速度方向与板面平行,若电子与氢核的初动能相同,则离开时电子速度方向偏转角的正切值与氢核速度方向偏转角的正切值之比是(　A　) A.1 B.2 C.3 D.4 (3)如图所示,电子由静止开始经加速电场加速后,沿平行于板面的方向射入偏转电场,并从另一侧射出。已知电子质量为m,电荷量为e,加速电场电压为U0,偏转电场可看成匀强电场,极板间电压为U,极板长度为L,板间距为d。忽略电子所受重力,电子射入偏转电场时初速度v0和从偏转电场射出时沿垂直板面方向的偏转距离Δy分别是(　D　) A., B., C., D., 解析:(1)振动膜向右振动时,电容器两极板间的距离变小,根据E=,电容器板间的电场强度变大,根据C=可知,电容增大,根据C=可知,在U不变时,Q增大,电容器充电,R中电流方向从a到b,a点的电势比b点的电势高,A错误,B正确;振动膜向左振动时,电容器两极板间的距离变大,根据C=可知,电容减小,根据C=可知,在U不变时,Q减小,电容器放电,R中电流方向从b到a, C错误,D正确。 解析:(2)设偏转电压为U,带电粒子的电荷量为q,质量为m,垂直进入偏转电场的速度为v0,偏转电场两板间距离为d,板长为l,则粒子在偏转电场中的加速度为a=,在偏转电场中运动的时间为t=,粒子离开偏转电场时沿静电力方向的速度vy=at=,粒子离开偏转电场时速度方向偏转角的正切值tan θ== ,若电子与氢核的初动能相同,则=1,A正确,B、C、D错误。 解析:(3)根据动能定理有,eU0=m,电子射入偏转电场时的初速度v0=,在偏转电场中,电子的运动时间t==L,加速度a==,偏转距离Δy=at2=,A、B、C错误,D正确。 考点一　平行