人教版高中物理第3讲 电容器 带电粒子在电场中的运动.docx

第3讲　电容器　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距很近的导体组成。
(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：电容器充电的过程中，两极板的电荷量增加，极板间的电场强度增大，电源的能量不断储存在电容器中。
②放电：放电过程中，电容器把储存的能量通过电流做功转化为其他形式的能量。
2.电容
(1)定义：电容器所带的电荷量Q与电容器两极板之间的电势差U之比。
(2)定义式：C＝。
(3)单位：法拉(F)、微法(μF)、皮法(pF)。1 F＝106 μF＝1012 pF。
(4)意义：表示电容器容纳电荷本领的物理量。
(5)决定因素：由电容器本身物理条件(大小、形状、极板相对位置及电介质)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：正对面积，电介质，两板间的距离。
(2)决定式：C＝。
【自测1】 对于某一电容器，下列说法正确的是(　　)
A.电容器所带的电荷量越多，电容越大
B.电容器两极板间的电势差越大，电容越大
C.电容器所带的电荷量增加一倍，两极板间的电势差也增加一倍
D.电容器两极板间的电势差减小到原来的，它的电容也减小到原来的
答案　C
解析　根据公式C＝可得，电容的大小跟电容器两端的电势差以及电容器所带电荷量的多少无关，根据公式C＝可得电容器所带的电荷量增加一倍，两极板间的电势差也增加一倍，所以C正确，A、B、D错误。
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－mv。
(2)在非匀强电场中，W＝qU＝mv2－mv。
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1所示。
图1
(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电场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＝＝＝。
【自测2】 如图2所示，A、B两个带正电的粒子，所带电荷量分别为q1与q2，质量分别为m1和m2。它们以相同的速度先后垂直于电场线从同一点进入平行板间的匀强电场后，A粒子打在N板上的A′点，B粒子打在N板上的B′点，若不计重力，则(　　)
图2
A.q1＞q2 B.m1＜m2
C.＞ D.＜
答案　C
解析　设粒子的速度为v0，电荷量为q，质量为m，所以加速度a＝，运动时间t＝，偏转位移为y＝at2，整理得y＝，显然由于A粒子的水平位移小，则有＞，但A粒子的电荷量不一定大，质量关系也不能确定，故A、B、D错误，C正确。
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3所示)
图3
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，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像。
命题点一　实验十　观察电容器的充、放电现象
【例1】 如图4甲所示是一种观察电容器充、放电的实验电路图，实验是通过对高阻值电阻放电的方法，测出电容器充电至电压U时所带电量Q，从而再求出电容器的电容C。某同学在一次实验时的情况如下：接通开关S，调节电阻箱R的阻值，使小量程电流表的指针偏转接近满刻度，记下此时电流表的示数是I0＝490 μA，电压表的示数U0＝6.0 V，I0、U0分别是电容器放电时的初始电压和电流。断开开关S，同时开始计时，每隔5 s测读一次电流I的值，将测得数据填入表格，并标在图乙坐标纸上(时间t为横坐标、电流i为纵坐标)，结果如图中小黑点“·”所示。
图4
(1)在图乙中画出i－t图线，图线与坐标轴所围成面积的物理意义是________________________________；
(2)该电容器电容为________F(结果保留2位有效数字)；
(3)若某同学实验时把电压表接在F、D两端，则电容的测量值比它的真实值________(填“大”“小”或“相等”)。
答案　(1)见解析图，电容器在开始放电时所带的电荷量　(2)1.5×10－3　(3)小
解析　(1)如图所示，由ΔQ＝IΔt 知，i－t图象与坐标轴所包围的面积为电容器在开始放电时所带的电荷量。
(2)查出