人教版 (新课标)选修39 带电粒子在电场中的运动习题ppt课件

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考点1 电容器 电容
平行板电容器动态问题的分析方法1.运用电容的定义式和决定式分析电容器相关量变化的思路。 (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。
2.电容器两类问题的分析流程图
在分析平行板电容器的电容及其他参量的动态变化时，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( )A.保持S不变，增大d，则变大B.保持S不变，增大d，则变小C.保持d不变，减小S，则变小D.保持d不变，减小S，则不变
例2、如图所示电路为测定压力的电容式传感器，A为固定电极，B为可动电极，组成一个电容大小可变的电容器．可动电极两端固定，当待测压力施加在可动电极上时，可动电极发生形变，从而改变了电容器的电容．下列说法中正确的是（ ）A．当待测压力减小时，电容器的电容将增大B．闭合K，当待测压力减小时，有向右的电流通过Rc．先闭合，再断开K后，当待测压力减小时，电容器所带的电荷量减小D．先闭合，再断开K后，当待测压力减小时，两极板间的电势差减小
21.如图所示，C为中间插有电介质的电容器，a和b为其两极板；a板接地；P和Q为两竖直放置的平行金属板，在两板间用绝缘线悬挂一带电小球；P板与b板用导线相连，Q板接地。开始时悬线静止在竖直方向，在b板带电后，悬线偏转了角度a。在以下方法中，能使悬线的偏角a变大的是    A. 缩小a、b间的距离    B. 加大a、b间的距离    C. 取出a、b两极板间的电介质    D. 换一块形状大小相同、介电常数更大的电介质
如图所示，D是一只二极管，AB是平行板电容器，在电容器两极板间有一带电微粒P处于静止状态，当两极板A和B间的距离增大一些的瞬间（两极板仍平行），带电微粒P的运动情况是（    ）向下运动                B. 向上运动                C. 仍静止不动            D. 不能确定
A.①和③ B.①和④ C.②和③ D.②和④
例、一平行板电容器充电后与电源断开，负极板接地。在两极板间有一正电荷(电量很小)固定在P点，如图所示。E表示两极板间的场强，U表示电容器的电压，ε表示正电荷在P点的电势能。若保持负极板不动，将正极板移到图中虚线所示的位置，则A．U变小，E不变B．E变大，ε不变C．U变小，ε不变D．U不变，ε不变
例、如图，沿水平方向放置的平行金属板a和b，分别与电源的正负极相连。a、b极的中央沿竖直方向各有一个小孔，带正电的液滴从小孔的正上方P点由静止自由落下，先后穿过两个小孔后速度为V1。现使a板不动，保持开关K打开或闭合，b板向上或向下平移一小段距离，相同的液滴仍从P点自由落下，先后穿过两个小孔后速度为V2；下列说法中正确的是（ ）A．若开关K保持闭合，向下移动b板，则V2>V1 　　B．若开关K闭合一段时间后再打开，向下移动b板，则V2＜V1 　　C．若开关K保持闭合，无论向上或向下移动b板，则V2=V1 　　D．若开关K闭合一段时间后再打开，无论向上或向下移动b板，则V2如图所示，A、B为两块水平放置的金属板，通过闭合的开关S分别与电源两极相连，两极中央各有一个小孔a和b，在a孔正上方某处放一带电质点由静止开始下落，若不计空气阻力，该质点到达b孔时速度恰为零，然后返回．现要使带电质点能穿过b孔，则可行的方法是  A、保持S闭合，将a板适当上移  B、保持S闭合，将b板适当下移  C、先断开S，再将a板适当上移  D、先断开S，再将b板适当下移
如图所示，两块平行金属板M、N竖直放置，两板间的电势差U=1.5×10-2V，现将一质量m=1×10-2kg、电荷量q=4×10-5C的带电小球从两板上方的A点以V0= 4m/s的初速度水平抛出，之后小球恰好从靠近M板上端处进入两板间，沿直线运动碰到N板上的B点。已知A点距两板上端的高度h=0.2m，不计空气阻力，取g= 10 m/s2。求： (1)M、N两板间的距离d ；（2）小球到达B点时的动能.
例9. 如图示，水平方向匀强电场中，有一带电体P自O点竖直向上射出，它的初动能为4J，当它上升到最高点M时，它的动能为5J，则物体折回并通过与O同一水平线上的O ′点时，其动能为 （ ）A. 20J B. 24J C. 25J D. 29J
解：带电体受力如图示，
竖直方向做竖直上抛运动, 水平方向做初速度为0的匀加速运动，
由上抛的对称性及匀加速运动规律，vy=v0 tOM=tMO′ vx=2vM
由题意 1/2m v02 =4J 1/2m vM2 =5J
∴ EK′=1/2m vt2 = 1/2m vx2 +1/2m vy2 =4×5+4 =24J
07届12月江苏省丹阳中学试卷17
17．(15分)如图所示，竖直平行直线为匀强电场的电场线，电场方向未知，A，B是电场中的两点，AB两点的连线长为l且与电场线所夹的锐角为θ．一个质量为m，电荷量为－q的带电粒子以初速度v0。从A点垂直进入电场，该带电粒子恰好能经过B点．不考虑带电粒子的重力大小．(1)根据你学过的物理学规律和题中所给的信息，对反映电场本身性质的物理量(例如电场方向)，你能作出哪些定性判断或求得哪些定量结果?
(2)若仅知道带电小球的电荷量－q、初动能Ｅk0以及AB两点的连线与电场线所夹的锐角θ三个量，对反映电场本身性质的物理量，你能求得哪些定量结果?
（1）因粒子带负电且向下偏转，故电场力方向向下，所以电场方向竖直向上。
水平方向匀速运动，有： l sinθ =v0t
竖直方向做初速度为零的匀加速运动，有
由qE=ma，得电场强度大小
B点的电势高于A点的电势,有A、B两点间的电势差为：
（2）设初速度大小为v0，小球过B点竖直分速度为vy，瞬时速度为vB，水平和竖直位移分别为x和y，则有：
y=vyt/2 x= v0t 而 y/x=ct θ
所以A、B间的电势差
【答案】 (1)(-2L，L/4) (2)y=L2/(4x) (3)y=L2/(4x)+L2/(2nx)
如图所示为研究电子枪中电子在电场中运动的简化模型示意图。在Oxy平面的ABCD区域内，存在两个场强大小均为E的匀强电场Ⅰ和Ⅱ，两电场的边界均是边长为L的正方形(不计电子所受重力)。(1)在该区域AB边的中点处由静止释放电子，求电子离开ABCD区域的位置；(2)在电场Ⅰ区域内适当位置由静止释放电子，电子恰能从ABCD区域左下角D处离 开，求所有释放点的位置(3)若将左侧电场Ⅱ整体水平向右移动L/n(n≥1)，仍使电子从ABCD区域左下角D处离开(D不随电场移动)，求在电场Ⅰ区域内由静止释放电子的所有位置。
在真空中速度为u=6．4×107米/秒的电子束连续地射入两平行极板之间．极板长度为L=8．0×10-2米,间距为d=5．0×10-3米．两极板不带电时,电子束将沿两极板之间的中线通过．在两极板上加50赫兹的交变电压U=U0sinωt,如果所加电压的最大值U0超过某一值Uc时,将开始出现以下现象:电子束有时能通过两极板;有时间断,不能通过．求：⑴Uc的大小．(2)U0为何值时才能使通过的时间t1跟间断的时间t2之比为t1：t2=2：1.
已知如图，匀强电场方向水平向右，场强E=1.5×106V/m，丝线长l=40cm，上端系于O点，下端系质量为m=1.0×10－4kg，带电量为q=+4.9×10-10C的小球，将小球从最低点A由静止释放，求：⑴小球摆到最高点时丝线与竖直方向的夹角多大？⑵摆动过程中小球的最大速度是多大？