物理选修39 带电粒子在电场中的运动教案

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1.静电平衡状态：导体中（包括表面)没有电荷的定向移动的状态，叫做静电平衡状态。2.导体处于静电平衡状态时的电场强度与电势特点：
⑴．内部的场强处处为零⑵此时导体是个等势体，导体表面为等势面
3.导体处于静电平衡状态时的电荷分布特点：
导体电荷都分布在导体表面，且与导体表面形状有关，而且表面越尖，电荷密度越大。
4.尖端放电现象与避雷针工作原理：
导体尖端的电荷密度很大，附近电场很强，能使周围气体分子电离，与尖端电荷电性相反的离子在电场作用下奔向尖端，与尖端电荷中和，这相当于使导体尖端失去电荷，这一现象叫尖端放电．如高压线周围的“光晕”就是一种尖端放电现象，避雷针做成蒲公花形状，高压设备应尽量光滑分别是生活中利用、防止尖端放电．
5.静电屏蔽：
处于电场中的空腔导体或金属网罩，其空腔部分的合场强处处为零，即能把外电场遮住，使内部不受外电场的影响，这就是静电屏蔽．如电学仪器的外壳常采用金属、三条高压线的上方还有两导线与地相连等都是静电屏蔽在生活中的应用．
二.电容器与电容
1.电容器：⑴.任何两个彼此绝缘又相隔很近的导体，组成一个电容器。
⑵. 把电容器的两个极板分别与电池的两极相连，两个极板就会带上等量异种电荷．这一过程叫电容器的充电．其中任意一块板所带的电荷量的绝对值叫做电容器的带电量；用导线把电容器的两板接通，两板上的电荷将发生中和，电容器不再带电，这一过程叫做放电．
2.电容：
⑴．电容器所带的电量Q跟两极板间的电势差U的比值，叫做电容器的电容，用符号C表示．
⑵．定义式：,若极板上的电量增加ΔQ时板间电压增加ΔU,则C .
⑶．单位：法拉，符号：F，与其它单位的换算关系为：１F＝106＝1012
⑷．意义：电容是描述电容器储存电荷本领大小的物理量，在数值上等于把电容器两极板间的电势差增加１V所增加的电量．
⑸．说明: C由电容器本身构造决定与Q和U都是无关的.
3.平行板电容器
⑴．一般说来，构成电容器的两个导体的正对面积S越大 ，距离d越小，这个电容器的电容就越大；两个导体间电介质的性质也会影响电容器的电容．
⑵．决定式：板间为真空时：(真空中介电常数)
插入介质后电容变大倍：，k为静电力常数，称为相对（真空）介电常数．
⑸．常用电容器：从构造上看分为可变电容器、固定电容器
⑹．电容器的击穿电压和工作电压：击穿电压是指电容器的最大电压，额定电压是电容器正常工作电压。电容器被击穿相当于短路，而灯泡坏了相当于断路.
例1．有一充电的平行板电容器，两扳之间的电压为3V，现在使它的电量减少3×10-4C，于是电容器两板之间的电压降为原来的1/3，电容器的电容是 F，电容器原来的电量是 C，若把电容器极板上的电量全部放掉，电容器的电容是 F。
例2．对电容C=Q/U，以下说法正确的是( )
A．电容器充电量越大，电容增加越大B．电容器的电容跟它两极所加电压成反比
C．电容器的电容越大，所带电量就越多
D．对于确定的电容器，它所充的电量跟它两极板间所加电压的比值保持不变
例3．对于一只给定的固定电容器，其电容为C，带电量为Q，极板间电压为U，下面的各个图象中，哪些正确表示了它们之间的函数关系（A、D图中的曲线是等轴双曲线）（ ）
Q
O
U
C
O
U
C
O
U
C
O
U
A. B. C. D.
例4．平行板电容器充电后，继续保持电容器的两极板与电源相连，在这种情况下，如增大两板间距d，则板间电势差U、电容器所带电量Q，板间场强E各如何改变？
例5．平行板电容器充电后，与电池两极断开连接，当两极板间的距离减小时 （ ）
A．电容器的电容C变大 B．电容器极板的带电量Q变大
C．电容器两极间的电势差U变大 D．电容器两极板间的电场强度E不变
三．带电粒子在电场中的运动
1．带电粒子在电场的加速或减速(重力不计):
⑴．若粒子作匀变速直线运动，则可采用动力学方法求解，即先求加速度，然后由运动学公式求速度．
⑵．用动能定理分析（对于非匀强电场、非直线运动均成立）：
①．设初速为v0，末速度为v，则据动能定理得：qU=mv2-mv02 则v=
②．加速特例:若v0=0时，则v=
例6．如图所示，相距为d的平行金属板A、B竖直放置，在两板之间水平放置一绝缘平板。有
一质量m、电荷量q（q>0）的小物块在与金属板A相距处静止。若某一时刻在金属板A、B间
加一电压，小物块与金属板只发生了一次碰撞，碰撞后电荷量变为，并[来源:
以与碰前大小相等的速度反方向弹回。已知小物块与绝缘平板间的动摩擦因素为μ，若不计小
物块电荷量对电场的影响和碰撞时间。则
（1）小物块与金属板A碰撞前瞬间的速度大小是多少？
（2）小物块碰撞后经过多长时间停止运动？停在何位置？
例7．如图所示，在点电荷+Q的电场中有A、B两点，将质子和α粒子（氦的原子核）分别从A点由静止释放到达B点时，它们的速度大小之比为多少?
2．带电粒子在电场中的偏转（垂直于场射入）（限于匀强电场、粒子重力不计）
⑴．运动状态分析：粒子受恒定的电场力，在电场中作匀变速曲线运动．
⑵．处理方法：采用类平抛运动的方法来分析处理（运动的分解）．
例8．如右图所示，设电荷带电荷量为q，平行板长为L，两板间距为d，电势差为U，初速为v0．试求：
（1）带电粒子在电场中运动的时问t。
（2）粒子运动的加速度。
（3）粒子受力情况分析。
（4）粒子在射出电场时竖直方向上的偏转距离。
（5）粒子在离开电场时竖直方向的分速度。
（6）粒子在离开电场时的速度大小。
（7）粒子在离开电场时的偏转角度θ。
例9．一束电子流在经U=5000 V的加速电压加速后，在距两极板等距处垂直进入平行板间的匀强电场，如图所示，若两板间距d=1.0 cm，板长l=5.0 cm，那么，要使电子能从平行板间飞出，两个极板上最多能加多大电压?
答案
1\\\
2\D
3\C
4\U不变,E减小,Q减小
5\AD
6\（1）
（2）时间为，停在处或距离B板为
7\
8\ t=
a==qU/md
y=at2=
v1=at=
速度为： v=
粒子离开电场时的偏转角度θ为：
tanθ=
9\400V
.