第二章 静电场的应用 复习课件 -2024-2025学年高二上学期物理粤教版（2019）必修第三册

第二章 电场的应用 复习 静电场 的应用 电容器 示波器 充放电 动态分析： 再分解 先牛二 构建直角三角形利用相似三角形及三角函数求解 分位移 分速度 加速 电场内类平抛偏转 电场外匀速 偏转 电子转移 过程： 结果： 充电时，外电源正极往电容器正极板充入正电荷 放电时，从电容器正极板流出 切断电源，Q不变； 与电源相接，U保持不变； 2 3 1．(2022•河南许昌市普通教育教学研究室高二期末)如图所示，为研究电容器的充、放电实验电路图，实验前，开关S是断开的，电容器不带电。下列的操作过程中，正确的说法是 (　　) A．开关S接1，电容器上极板带负电 B．开关S接1稳定后，再断开S，电容器两极板间有电场存在 C．开关S接1稳定后，再将S掷向2，通过电流传感器的电流方向向上 D．开关S接1稳定后，再将S掷向2， 通过电阻R中电流方向向右 B 2.(2024年重庆模拟)(多选)如图所示，两块较大的金属板A、B平行放置并与电源相连，其中A板接地(取大地电势φ＝0)．两板间P点固定一负电荷，以下说法正确的是 (　　) A．充电后断开S，若将B板向下平移，电场强度将减小 B．充电后断开S，若将B板向下平移，P点电势保持不变 C．保持S闭合，若将A板向上平移，G中有b→a的电流 D．保持S闭合，若将A板向上平移，电荷的电势能将增大 BC 3．质量和电荷量不同的带电粒子，在电场中由静止开始经相同电压加速后(　　) A．比荷大的粒子速度大，电荷量大的粒子动能大 B．比荷大的粒子动能大，电荷量大的粒子速度大 C．比荷大的粒子速度和动能都大 D．电荷量大的粒子速度和动能都大 A CD A 6.将一带电粒子以初速度v0沿水平方向从A点射入方向竖直向上的匀强电场中，粒子从B点飞出电场时速度方向与电场方向的夹角为150°，电场的水平宽度为L，如图所示，不计粒子的重力，设粒子的质量为m，电荷量的绝对值为q。 (1)该匀强电场的电场强度为多大？ (2)A、B两点间的电势差UAB为多大？ 9.如图甲所示，两极板间加上如图乙所示的交变电压。开始A板的电势比B板高，此时两板中间原来静止的电子在电场力作用下开始运动。设电子在运动中不与极板发生 碰撞，向A板运动时为速度的正方向，则 下列图像中能正确反映电子速度随时间 变化规律的是(其中C、D两项中的图线 按正弦函数规律变化)(　 ) 带电粒子在交变电场中的运动 把电场图像转换为运动图像,一般是速度图像,作为解题的突破口 A 10.(多选)匀强电场的电场强度E随时间t变化的图像如图所示。当t＝0时，在此匀强电场中由静止释放一个带电粒子，设带电粒子只受电场力的作用，则下列说法中正确的是( 　 ) A．带电粒子将始终向同一个方向运动 B．2 s末带电粒子回到原出发点 C．3 s末带电粒子的速度为零 D．0～3 s内，电场力做的总功为零 CD tan θ＝eq \f(yOP,\f(L1,2)＋L2)， 三组二级结论 · 以相同的初速度进入同一个偏转， · 以相同的初动能Ek0进入同一个偏转电场， · 不同的带电粒子经同一加速电场加速后，进入同一偏转电场，则偏转距离y和偏转角θ相同．即轨迹重合。 4．示波器是一种多功能电学仪器，它是由加速电场和偏转电场组成的。如图，不同的带电粒子在电压为U1的电场中由静止开始加速，从M孔射出，然后射入电压为U2的平行金属板间的电场中，入射方向与极板平行，若带电粒子能射出平行板电场区域，则下列说法正确的是(　　) A．若电荷量q相等，则带电粒子在加速电场中的加速度大小相等 B．若比荷 eq \f(q,m) 相等，则不同带电粒子从M孔射出的动能相等 C．若电荷量q相等，则不同带电粒子在偏转电场中静电力做功相同 D．若不同比荷 eq \f(q,m) 的带电粒子由O点开始加速，偏转角度θ相同 5.如图所示，有一带电粒子贴着A板沿水平方向射入匀强电场，当偏转电压为U1时，带电粒子沿①轨迹从两板正中间飞出；当偏转电压为U2时，带电粒子沿②轨迹落到B板中间；设粒子两次射入电场的水平速度相同，则两次偏转电压之比为(　　) A．U1∶U2＝1∶8 B．U1∶U2＝1∶4 C．U1∶U2＝1∶2 D．U1∶U2＝1∶1 (1)根据牛顿第二定律qE=ma 根据运动学公式，水平方向上有L＝v0t 竖直方向上有vy＝at 根据数学知识，vy＝v0tan600,联立解得E＝ eq \f(\r(3)mv02,qL) 。 (2)由偏转方向可知粒子带负电，由动能定理得－qUAB＝ eq \f(1,2) mv2－ eq \f(1,2) mv02 又v＝ eq \f(v0,cos 60°) ＝2v0 解得UAB＝－ eq \f(3mv02,2q) 。 7．一个电荷量为q＝－2×10－8 C，质量为m＝1×10－14 kg的带电粒子，由静止经电压为U1＝1 600 V的加速电场加速后，立即沿中心线O1O2垂直进入一个电压为U2＝2 400 V的偏转电场，然后打在垂直于O1O2放置的荧光屏上的P点，偏转电场两极板间距为d＝8 cm，极板长L＝8 cm，极板的右端与荧光屏之间的距离也为L＝8 cm。整个装置如图所示，(不计粒子的重力)求： (1)粒子出加速电场时的速度v0的大小； (2)粒子出偏转电场时的偏移距离y； (3)P点到O2的距离y′。 解析：(1)由动能定理可得|q|U1＝ eq \f(1,2) mv02， 代入数据解得v0＝8×104 m/s。 (2)粒子进入偏转电场后做类平抛运动， 在水平方向上：L＝v0t， 在竖直方向上：y＝ eq \f(1,2) at2，a＝ eq \f(|q|E,m) ，E＝ eq \f(U2,d) ， 联立并代入数据，解得y＝3×10－2 m。 (3)由几何知识知 eq \f(y′,y) ＝ eq \f(L＋\f(L,2),\f(L,2)) ，解得y′＝3y＝0.09 m。 8．(2024·西藏拉萨中学高二上学期月考)如图所示，水平放置的平行板电容器，与某一电源相连。它的极板长L＝0.4m，两板间距离d＝4×10－3m，有一束由相同带电微粒组成的粒子流，以相同的速度v0从两板中央平行极板射入，开关S闭合前，两板不带电，由于重力作用微粒能落到下板的正中央，已知微粒质量为m＝4×10－5kg，电荷量q＝＋1×10－8C，(g＝10　m/s2)求： (1)微粒入射速度v0为多少？ (2)为使微粒能从平行板电容器的右边射出电场，电容器的上极板应与电源的正极还是负极相连？所加的电压U应取什么范围？ 解析：(1)粒子刚进入平行板时，两极板不带电，粒子做平抛运动，则有： 水平方向有：eq \f(L,2)＝v0t，竖直方向有：eq \f(d,2)＝eq \f(1,2)gt2，解得：v0＝10　m/s。 (2)由于带电粒子的水平位移增加，在板间的运动时间变大，而竖直方向位移不变，所以在竖直方向的加速度减小，所以电场力方向向上，又因为是正电荷，所以上极板与电源的负极相连， 当所加电压为U1时，微粒恰好从下极板的右边缘射出，则有：eq \f(d,2)＝eq \f(1,2)a1eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(L,v0)))eq \s\up12(2)， 根据牛顿第二定律得：mg－qeq \f(U1,d)＝ma1，解得：U1＝120V， 当所加电压为U2时，微粒恰好从上极板的右边缘射出，则有：eq \f(d,2)＝eq \f(1,2)a2eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(L,v0)))eq \s\up12(2)， 根据牛顿第二定律得：qeq \f(U2,d)－mg＝ma2，解得：U2＝200V。 所以所加电压的范围为：120V≤U≤200V。 tan θ＝eq \f(yOP,\f(L1,2)＋L2)， $$