高中物理 6.3电容器带电粒子在电场中的运动基础复习课件.ppt

。(1)确定不变量,分析是电压不变还是所带电荷量不变。(2)用决定式C=rS/(4kd)分析平行板电容器电容的变化。(3)用定义式C=Q/U分析电容器所带电荷量或两极板间电压的变化。(4)用E=U/d分析电容器极板间场强的变化。,有两个技巧:(1)确定不变量,(2)选择合适的公式分析。【例1】用控制变量法,可以研究影响平行板电容器电容的因素(如图所示)。设两极板正对面积为S,极板间的距离为d,静电计指针偏角为。实验中,极板所带电荷量不变,若(),增大d,则,增大d,则,减小S,则,减小S,则不变求解此题时,首先应明确静电计偏角的大小反映了电容器两极板间电压的大小。在分析中要熟练应用C=Q/U=rS/(4kd)的关系式。【解析】保持S不变,增大d,平行板电容器的电容减小,由于电容器的电荷量不变,由Q=CU可以判断极板间电势差变大,静电计指点针偏角变大,选项A正确,B错误;保持d不变,减小S,电容器电容变小,由Q=CU可以判断极板间电势差变大,选项C、D错误。,一平行板电容器充电后与电源断开,负极板接地。在两极板间有一点P,用E表示两极板间的场强,U表示电容器的电压,表示P点的电势。若保持负极板不动,将正极板移到图中虚线所示的位置,则( ),,,,不变AC4.(2)粒子的偏转角问题①已知电荷情况及初速度如图所示,设带电粒子质量为m,带电荷量为q,以速度v0垂直于电场线方向射入匀强偏转电场,偏转电压为U1。若粒子飞出电场时偏转角为,则tan=vy/vx,式中vy=at=[qU1/(dm)]·(l/v0),vx=v0,代入得tan=qU1l/(mv02d)。①结论:动能一定时tan与q成正比,电荷量相同时tan与动能成反比。(1)类似于平抛运动的处理,应用运动的合成与分解的方法。①沿初速度方向:做匀速直线运动。运动时间:t=l/v0。②沿电场力方向:做匀加速直线运动。加速度为:a=F/m=qE/m=qU/(md)。5.②已知加速电压U0若不同的带电粒子是从静止经过同一加速电压U0加速后进入偏转电场的,则由动能定理有:qU0=(1/2)mv02②由①②式得:tan=U1l/(2U0d)③结论:粒子的偏转角与粒子的q、m无关,仅取决于加速电场和偏转电场。即不同的带电粒子从静止经过同一电场加速后进入同一偏转电场,它们在电场中的偏转角度总是相同的。(3)粒子的偏转量问题①y=(1/2)at2=(1/2)·[qU1/(dm)]·(l/v0)2④作粒子速度的反向延长线,设交于O点,O点与电场边缘的距离为x,则x=y/tan=[qU1l2/(2dmv02)]/[qU1l/(mv02d)=l/2。⑤结论:粒子从偏转电场中射出时,就像是从极板间的l/2处沿直线射出。②若不同的带电粒子是从静止经同一加速电压U0加速后进入偏转电场的,则由②和④,得:y=U1l2/(4U0d)⑥结论:粒子的偏转角和偏转距离与粒子的q、m无关,仅取决于加速电场和偏转电场。即不同的带电粒子从静止经过同一电场加速后进入同一偏转电场,它们在电场中的偏转角度和偏转距离总是相同的。6.【例2】制备纳米薄膜装置的工作电极可简化为真空中间距为d的两平行极板,如图甲所示。加在极板A、B间的电压UAB作周期性变化,其正向电压为U0,反向电压为-kU0(k>1),电压变化的周期为2,如图乙所示。在t=0时,极板B附近的一个电子,质量为m、电荷量为e,受电场作用由静止开始运动。若整个运动过程中,电子未碰到极板A,且不考虑重力作用。若k=54,电子在0~2时间内不能到达极板A,求d应满足的条件?(加速或减速)的方法:(1)能量方法——能量守恒定律;(2)功和能方法——动能定理;(3)力和加速度方法——牛顿运动定律,匀变速直线运动公式。【解析】电子在0~时间内做匀加速运动加速度的大小a1=eU0/(md)①位移x1=(1/2)a12②在~2时间内先做匀减速运动,后反向做匀加速运动加速度的大小a2=5eU0/(4md)③初速度的大小v1=a1④匀减速运动阶段的位移x2=v12/(2a2)⑤由题知d>x1+x2,解得d>,水平放置的A、