1、1.电容器的组成是怎样的？如何实现充电和放电？2.电容器容纳电荷的本领叫做电容，电容的定义式、国际单位是什么？平行板电容器电容的决定式是什么？3.示波管的结构如何？工作的原理是什么？示波管由电子枪和偏转电极、荧光屏组成，管内抽成真空。示波器是可以用来观察电信号随时间变化情况的一种电子仪器。如果在偏转电极XX上加横向扫描电压，同时在偏转电极YY上加所要研究的信号电压，电子束随信号电压的变化纵向做竖直方向的扫描，其周期与偏转电极XX的扫描电压的周期相同，在荧光屏上就显示出信号电压随时间变化的图线。（1）电容器所带的电荷量Q与电容器两极板间的电势差U的比值。定义式：C=Q/U。国际单位：法拉（F）。
2、（2）平行板电容器的电容决定因素：平行板电容器的电容C跟板间电介质的相对介电常数r成正比，跟正对面积S成正比，跟极板间的距离d成反比。决定式：C=rS/4kd。(1)组成：两个彼此绝缘且又相距很近的导体。(2)充电、放电充电：把电容器接在电源上后，电容器两个极板分别带上等量的异号电荷的过程。充电后，两极板上的电荷由于互相吸引而保存下来；两极板间有匀强电场存在。充电过程中由电源获得的电能储存在电容器中。放电：用导线将充电后的电容器的两极板接通，两极板上的电荷中和的过程。放电后的两极板间不再有电场，电场能转化为其他形式的能量。学案3 电容器 带电粒子在电场中的运动考点 1 电容器 电容1.运用电容
3、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CrS/(4kd)分析平行板电容器电容的变化。(3)用定义式CQ/U分析电容器所带电荷量或两极板间电压的变化。(4)用EU/d分析电容器极板间场强的变化。2.电容器两类动态变化分析比较(1)第一类动态变化温馨提示：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。(2)第二类动态变化例12012年高考全国理综卷如图6-3-1，一平行板电容器的两个极板竖直放置，在两极板间有一带电小球，小球用一绝缘轻线悬挂于O点。现给电容器缓慢充电，使两
4、极板所带电荷量分别为Q和Q，此时悬线与竖直方向的夹角为/6。再给电容器缓慢充电，直到悬线和竖直方向的夹角增加到/3，且小球与两极板不接触。求第二次充电使电容器正极板增加的电荷量。图6-3-11.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6-3-2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
5、大，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，C、D错误。A图6-3-2考点 2 带电粒子在电场中的运动(2)功能观点分析：粒子只受电场力作用，电场力做功即为合外力做功，故粒子动能变化量等于电势能的变化量：qU(1/2)mv2-(1/2)mv02(式中U为加速电场的电势差)假设从静止开始加速，所以离开电场时速度为v0=此式适用于一切静电场（即包括匀强电场和非匀强电场）。对匀强电场，由于电场力为恒力，故还可以有如下的公式：qEl=(1/2)mv2-(1/2)mv02(式中l为沿电场线方向的距离)。1.带电粒子在电场中的加速(1)运动状态分析：带电粒子
6、沿与电场线方向平行的方向进入匀强电场，受到的电场力与运动方向在同一直线上，做匀加(减)速直线运动。2.带电粒子在电场中的偏转(1)处理方法：类似于平抛运动的处理，应用运动的合成与分解的方法。（2）运动规律：沿初速度方向：做匀速直线运动。沿电场力方向：做匀加速直线运动。沿极板方向vx=v0,x=v0t;沿场强方向：加速度为a=F/m=Uq/(dm)某时刻沿场强方向速度vy=at=qUt/(dm)某时刻沿场强方向的位移y，y=1/2at2=qU/(2dmt2)某时刻的合速度为v,v=,速度方向与初速度方向成角，则有tan=vy/v0温馨提示：时间t，不能盲目认为t=l/v0。粒子在板间的运动有两种
7、可能的情况，一是粒子能射出板间，此时时间t=l/v0；二是粒子不能从板间射出，运动时间由板间距离决定，d=1/2at2，t=。图6-3-3带电粒子进入电场后做匀减速直线运动，加速度大小为aqE/mqU/(md)，其中d是A、B板间的距离。带电粒子进入电场中的位移为xv20/2amdv20/(2qU)由此可见：当v0变为原来的1/2时，位移为原来的1/4；当U变为原来的两倍时，位移为原来的1/2；当v0与U同时变为原来的1/2时，位移为原来的1/2；当v0与U同时变为原来的两倍时，位移为原来的两倍。例2在如图6-3-4所示的装置中，A、B是真空中竖直放置的两块平行金属板，它们与调压电路相连，两板
8、间的电压可以根据需要而改变。当两板间的电压为U时，质量为m、电荷量为-q的带电粒子，以初速度v0从A板上的中心小孔沿垂直两板的虚线射入电场中，在非常接近B板处沿原路返回，在不计重力的情况下要想使带电粒子进入电场后在A、B板的中点处返回，可以采用的办法是()A.使带电粒子的初速度变为v0/2B.使A、B板间的电压增加到2UC.使初速度v0和电压U都减小到原来的一半D.使初速度v0和电压U都增加到原来的两倍图6-3-4BC(1)UAB=103 V时，粒子做直线运动，有qU/d=mg，q=mgd/U=10-11 C，带负电。(2)当电压UAB比较大时，qEmg，粒子向上偏，qU1/d-mg=ma1当
9、刚好能出去时，y=(1/2)a1t2=(1/2)a1(L/v0)2=d/2解之得U1=1 800 V。电压UAB比较小时，qEmg，粒子向下偏，设刚好能从下板边缘飞出，有mg-qU2/d=ma2,y=(1/2)a2t2=d/2解之得U2=200 V。则要使粒子能从板间飞出，A、B间所加电压的范围为200 VUAB1 800 V。例3 如图6-3-5所示，质量为m=510-8 kg的带电粒子以v0=2 m/s的速度从水平放置的平行金属板A、B中央飞入电场，已知板长L=10 cm，板间距离d=2 cm，当AB间加电压UAB=103 V时，带电粒子恰好沿直线穿过电场(设此时A板电势高)。求：(1)带
10、电粒子的电性，电荷量为多少？(2)A、B间所加电压在什么范围内带电粒子能从板间飞出？思路点拨：由运动分解来处理类平抛运动。理解挖掘临界条件。图6-3-5方法点拨：(1)处理带电粒子垂直射入匀强电场中的偏转问题的一般方法是运动的合成与分解。(2)在不涉及速度方向时，用动能定理求解较方便。(3)微观粒子(如电子、质子、粒子等)的重力都忽略不计；但当带电体是液滴、小球等时，一般要考虑重力。(1)负电 10-11 C (2)200 VUAB1 800 V2.如图6-3-6所示，在点电荷Q的电场中有A、B两点，将质子和粒子分别从A点由静止释放到达B点时，它们的速度大小之比是多少？图6-3-6该电场为非匀
11、强电场，带电粒子做变加速运动，不可能通过求加速度的途径求解，可由WqU求解。设A、B两点间的电势差为U，由动能定理得：对质子：1/2mHv2HqHU对粒子：1/2mv2qU故(1)设粒子在运动过程中的加速度大小为a，离开偏转电场时偏转距离为y，沿电场方向的速度为vy，偏转角为，其反向延长线通过O点，O点与板右端的水平距离为x,则有y=(1/2)at2 L=v0t vy=at tan=vy/v0=y/x,联立可得x=L/2即粒子飞出电场后的速度方向的反向延长线交于两板间的中心。(2)-md2v02/(qL2)Umd2v02/(qL2)(3)d(L+2b)/L3.如图6-3-6所示，真空中水平放置
12、的两个相同极板Y和Y 长为L，相距d，足够大的竖直屏与两板右侧相距b。在两板间加上可调偏转电压U，一束质量为m、带电量为+q的粒子(不计重力)从两板左侧中点A以初速度v0沿水平方向射入电场且能穿出。(1)证明粒子飞出电场后的速度方向的反向延长线交于两板间的中心O点；(2)求两板间所加偏转电压U的范围；(3)求粒子可能到达屏上区域的长度。图6-3-61.一充电后的平行板电容器保持两极板的正对面积、间距和电荷量不变，在两极板间插入一电介质，其电容C和两极板间的电势差U的变化情况是()A.C和U均增大B.C增大，U减小C.C减小，U增大 D.C和U均减小B由平行板电容器的电容的表达式CrS/4kd，
13、当两极板之间插入一电介质，r变大，则C变大，由C=Q/U可知，在电荷量Q不变的情况下，两极板间的电势差U将减小，B项正确。2.如图6-3-8所示，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()A.U变小，E不变B.E变大，变大C.U变小，不变D.U不变，不变A C图6-3-83.质子和粒子由静止经相同电压加速后，又垂直进入同一匀强电场时，它们横向偏移量之比和在偏转电场中经过的时间之比分别为()A.2:1和B.1:1和C.1:2和2:1 D.1:4和1:2B4.一个电子以初速度v0=3.0106 m/s沿着垂直于场强方向射入两带电平行金属板间，金属板长L=6.010-2 m，两板之间可以看成是匀强电场，场强大小为E=2103 N/C，电子的电量e=1.610-19 C，质量m=9.110-31 kg，求：(1)电子射离电场时的速度；(2)出射点与入射点沿场强方向的距离。
