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1、第20講電場知識(shí)的應(yīng)用,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,考點(diǎn)三,電容器的電容 核心知識(shí)整合 1.電容器 任何兩個(gè)彼此絕緣又相距很近的組成電容器,它帶電時(shí),兩導(dǎo)體總是帶電荷,電容器所帶的電荷量指其中一個(gè)極板所帶電荷量的絕對(duì)值。 2.電容 (1)物理意義:電容是電容器的一個(gè)基本屬性,表示電容器_______的本領(lǐng),僅由電容器本身的構(gòu)造決定。 (2)定義式:,(3)單位:法拉(F),常用單位有微法(F),皮法(pF), 1 F= F= pF。,導(dǎo)體,等量異種,容納電荷,106,1012,3.平行板電容器的電容: ,其中r是電介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)(大于1)。,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,考點(diǎn)三,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,考點(diǎn)三,關(guān)鍵能
2、力提升 命題點(diǎn)一電容器基本概念 【例1】 (2018浙江臺(tái)州高三上學(xué)期期末質(zhì)量評(píng)估)下列有關(guān)電容器知識(shí)的描述,正確的是() A.圖甲為電容器充電示意圖,充完電后電容器上極板帶正電,兩極板間電壓U等于電源電動(dòng)勢(shì)E B.圖乙為電容器放電示意圖,若電容器上極板帶電量為+Q,則放電過程中通過電流表的電流方向從右向左,流過的總電量為2Q C.圖丙為電解電容器的實(shí)物圖和符號(hào),圖丁為可變電容器及其符號(hào),兩種電容使用時(shí)都應(yīng)嚴(yán)格區(qū)分正負(fù)極 D.圖丙中的電容器上標(biāo)有“400 V,68 F”字樣,說明該電容器只有兩端加上400 V的電壓時(shí)電容才為68 F,答案,解析,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,考點(diǎn)三,易錯(cuò)警示1.電容器上標(biāo)注
3、的為安全電壓和電容。在安全電壓下,電容器均能正常工作,電容大小不變。 2.電容器內(nèi)部能存儲(chǔ)電荷和存儲(chǔ)電能,不能進(jìn)行能量轉(zhuǎn)化,這是和電源的區(qū)別,因此外接用電器時(shí)放電時(shí),電流逐漸變小,而電源外接用電器時(shí),電流恒定。,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,考點(diǎn)三,【例2】 中國設(shè)計(jì)制造的全球首創(chuàng)超級(jí)電容儲(chǔ)能式現(xiàn)代電動(dòng)公交車已下線運(yùn)營。這種超級(jí)電動(dòng)公交車的核心是我國自主研發(fā)、全球首創(chuàng)的“超級(jí)電容器”。如圖所示,這種電容器安全性高,可反復(fù)充放電100萬次以上,使用壽命長達(dá)十二年,且容量超大(達(dá)到9 500 F),能夠在10 s內(nèi)完成充電。下列說法正確的是() A.該“超級(jí)電容器”能儲(chǔ)存電荷 B.該“超級(jí)電容器”的電容隨電壓
4、的增大而增大 C.該“超級(jí)電容器”放電過程中把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能 D.充電時(shí)電源的正極應(yīng)接“超級(jí)電容器”的負(fù)極,答案,解析,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,考點(diǎn)三,命題點(diǎn)二平行板電容器動(dòng)態(tài)分析 【例3】 如圖所示,用靜電計(jì)可以測量已充電的平行板電容器兩極之間的電勢(shì)差,現(xiàn)使B板帶正電,A板帶負(fù)電,則下列說法不正確的是() A.將A板稍微向右移,靜電計(jì)指針張角將變小 B.若將A板稍微向上移,靜電計(jì)指針張角將變小 C.若將A板拿走,靜電計(jì)指針張角不為零 D.若將玻璃板插入兩極板之間,靜電計(jì)指針張角將變小,答案,解析,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,考點(diǎn)三,方法技巧電容器兩端與電源斷開,在移動(dòng)極板或改變其他因素時(shí),保持Q不變。,考點(diǎn)
5、一,考點(diǎn)二,考點(diǎn)三,【例4】 電容式加速度傳感器的原理結(jié)構(gòu)如圖所示,質(zhì)量塊右側(cè)連接輕質(zhì)彈簧,左側(cè)連接電介質(zhì),彈簧與電容器固定在外框上。質(zhì)量塊可帶動(dòng)電介質(zhì)移動(dòng)改變電容。則() A.電介質(zhì)插入極板間越深,電容器電容越小 B.當(dāng)傳感器以恒定加速度運(yùn)動(dòng)時(shí),電路中有恒定電流 C.若傳感器原來向右勻速運(yùn)動(dòng),突然減速時(shí)彈簧會(huì)伸長 D.當(dāng)傳感器由靜止突然向右加速瞬間,電路中有順時(shí)針方向電流,答案,解析,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,考點(diǎn)三,易錯(cuò)警示若在平行板電容器間插入云母、木板或電介質(zhì)等非導(dǎo)體,則改變電容器的介電常數(shù)r;若在與金屬板接近的地方插入金屬板等導(dǎo)體,則是改變了電容器的間距d。 方法技巧電容器保持與電源相連,在
6、移動(dòng)極板或改變其他因素時(shí),保持兩端電壓不變。,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,考點(diǎn)三,電場中的力電綜合 核心知識(shí)整合 1.帶電粒子(或帶電體)在電場中的直線運(yùn)動(dòng) (1)做直線運(yùn)動(dòng)的條件 粒子所受合外力F合=0,粒子或,或做運(yùn)動(dòng)。 粒子所受合外力F合0,且與初速度方向在同一條直線上,帶電粒子將做運(yùn)動(dòng)或運(yùn)動(dòng)。 (2)用動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)分析,靜止,勻速直線,勻加速直線,勻減速直線,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,考點(diǎn)三,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,考點(diǎn)三,2.帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn) (1)條件分析:帶電粒子垂直于電場線方向進(jìn)入勻強(qiáng)電場。 (2)運(yùn)動(dòng)性質(zhì):運(yùn)動(dòng)。 (3)處理方法:分解成相互的兩個(gè)方向上的,類似于。,勻變速曲線,垂直,直線運(yùn)動(dòng),平拋運(yùn)動(dòng)
7、,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,考點(diǎn)三,(4)運(yùn)動(dòng)規(guī)律: 沿初速度方向做運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)時(shí)間,勻速直線,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,考點(diǎn)三,沿電場力方向,做運(yùn)動(dòng),勻加速直線,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,考點(diǎn)三,3.帶電粒子在勻強(qiáng)電場中偏轉(zhuǎn)時(shí)的兩個(gè)結(jié)論 (1)不同的帶電粒子從靜止開始經(jīng)過同一電場加速后再從同一偏轉(zhuǎn)電場射出時(shí),偏移量和偏轉(zhuǎn)角總是相同的。,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,考點(diǎn)三,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,考點(diǎn)三,命題點(diǎn)一粒子在電場中直線運(yùn)動(dòng) 【例5】 (2018浙江杭州預(yù)測)如圖所示,金屬板A、B水平放置,兩板中央有小孔S1、S2,A、B與直流電源連接。閉合開關(guān),從S1孔正上方O處由靜止釋放一帶電小球,小球剛好能到達(dá)S2孔,不計(jì)空氣阻力,要使此小球從O
8、點(diǎn)由靜止釋放后穿過S2孔,應(yīng)() A.僅上移A板適當(dāng)距離 B.僅下移A板適當(dāng)距離 C.斷開開關(guān),再上移A板適當(dāng)距離 D.斷開開關(guān),再下移A板適當(dāng)距離,答案,解析,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,考點(diǎn)三,【例6】 如圖所示,一充電后的平行板電容器的兩極板相距l(xiāng)。在正極板附近有一質(zhì)量為m1、電荷量為q(q0)的粒子;在負(fù)極板附近有另一質(zhì)量為m2、電荷量為-q的粒子。在電場力的作用下,兩粒子同時(shí)從靜止開始運(yùn)動(dòng)。已知兩粒子同時(shí)經(jīng)過一平行于正極板且與其相距 的平面。若兩粒子間相互作用力可忽略,不計(jì)重力,則m1m2為() A.32B.21 C.52D.31,答案,解析,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,考點(diǎn)三,方法技巧解決粒子在電場中直
9、線運(yùn)動(dòng)問題的兩種方法 1.根據(jù)帶電粒子受到的電場力,用牛頓第二定律求出加速度,結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)公式確定帶電粒子的運(yùn)動(dòng)情況。此方法只適用于勻強(qiáng)電場。 2.根據(jù)電場力對(duì)帶電粒子所做的功等于帶電粒子動(dòng)能的變化求解。此方法既適用于勻強(qiáng)電場,也適用于非勻強(qiáng)電場。,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,考點(diǎn)三,命題點(diǎn)二帶電粒子在電場中偏轉(zhuǎn) 【例7】 (多選)三個(gè)質(zhì)量相等,分別帶正電、負(fù)電和不帶電的粒子,從帶電平行金屬板左側(cè)中央以相同的水平初速度v0先后垂直電場進(jìn)入,并分別落在正極板的A、B、C三處,O點(diǎn)是下極板的左端點(diǎn),且OC=2OA,AC=2BC,如圖所示,則下列說法正確的是() A.三個(gè)粒子在電場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間之比tAtBtC=2
10、34 B.三個(gè)粒子在電場中運(yùn)動(dòng)的加速度之比aAaBaC=134 C.三個(gè)粒子在電場中運(yùn)動(dòng)時(shí)動(dòng)能的變化量之比EkAEkBEkC=36169 D.帶正、負(fù)電荷的兩個(gè)粒子的電荷量之比為720,答案,解析,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,考點(diǎn)三,【例8】 如圖所示,在兩條平行的虛線內(nèi)存在著寬度為l、電場強(qiáng)度為E的勻強(qiáng)電場,在與右側(cè)虛線相距也為l處有一與電場平行的屏。現(xiàn)有一電荷量為+q、質(zhì)量為m的帶電粒子(重力不計(jì)),以垂直于電場線方向的初速度v0射入電場中,v0方向的延長線與屏的交點(diǎn)為O。試求: (1)粒子從射入到打到屏上所用的時(shí)間; (2)粒子剛射出電場時(shí)的速度方向與初速度方向夾角的正切值tan ; (3)粒子打在
11、屏上的點(diǎn)P到O點(diǎn)的距離x。,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,考點(diǎn)三,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,考點(diǎn)三,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,考點(diǎn)三,方法技巧分析粒子在電場中偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的兩種方法 1.分解觀點(diǎn):垂直射入勻強(qiáng)電場的帶電粒子,在電場中只受電場力作用,與重力場中的平拋運(yùn)動(dòng)相類似,研究這類問題的基本方法是將運(yùn)動(dòng)分解,可分解成平行電場方向的勻加速直線運(yùn)動(dòng)和垂直電場方向的勻速直線運(yùn)動(dòng)。 2.功能觀點(diǎn):首先對(duì)帶電粒子進(jìn)行受力分析,再進(jìn)行運(yùn)動(dòng)過程分析,然后根據(jù)具體情況選用公式計(jì)算。若選用動(dòng)能定理,則要分清有多少個(gè)力做功,是恒力做功還是變力做功,同時(shí)要明確初、末狀態(tài)及運(yùn)動(dòng)過程中的動(dòng)能的增量。若選用能量守恒定律,則要分清帶電粒子在運(yùn)動(dòng)中共有多少種能
12、量參與轉(zhuǎn)化,哪些能量是增加的,哪些能量是減少的。,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,考點(diǎn)三,靜電現(xiàn)象的應(yīng)用 核心知識(shí)整合 1.靜電感應(yīng)現(xiàn)象 導(dǎo)體的內(nèi)部有大量的,對(duì)金屬導(dǎo)體來說,是由做熱振動(dòng)的正離子和在它們之間做無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)的自由電子組成的。如圖甲所示,將一不帶電金屬導(dǎo)體ABCD放入電場強(qiáng)度為E0的電場中,導(dǎo)體內(nèi)的自由電子在電場力的作用下,逆著電場線定向移動(dòng),使導(dǎo)體一側(cè)集聚負(fù)電荷,另一側(cè)則集聚等量的正電荷,這種現(xiàn)象叫作。,自由電荷,靜電感應(yīng)現(xiàn)象,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,考點(diǎn)三,2.靜電平衡狀態(tài) 由于靜電感應(yīng),在導(dǎo)體兩側(cè)出現(xiàn)等量異種電荷,在導(dǎo)體內(nèi)部形成與電場E0反向的電場E,疊加后使導(dǎo)體內(nèi)的電場強(qiáng)度減弱,如圖乙所示。隨著導(dǎo)
13、體兩側(cè)感應(yīng)電荷繼續(xù)增加,E增強(qiáng),合電場強(qiáng)度E內(nèi)將逐漸減小,直到導(dǎo)體內(nèi)部各點(diǎn)的合電場強(qiáng)度 時(shí)為止,這時(shí)導(dǎo)體內(nèi)的自由電子不再發(fā)生定向移動(dòng),我們就說導(dǎo)體達(dá)到了,如圖丙所示。,E內(nèi)=E0+E,E內(nèi)=0,靜電平衡狀態(tài),考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,考點(diǎn)三,3.處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體的特征 (1)處處為。 (2)靜電荷只分布在導(dǎo)體的。 (3)整個(gè)導(dǎo)體是個(gè),它的表面是個(gè)。 (4)導(dǎo)體表面上任何一點(diǎn)的電場強(qiáng)度方向跟該點(diǎn)的表面。 4.靜電平衡狀態(tài)下導(dǎo)體上的電荷分布 (1),。這是因?yàn)?假如導(dǎo)體內(nèi)部有電荷,導(dǎo)體內(nèi)部的電場就不可能為0,自由電荷就會(huì)發(fā)生定向移動(dòng),導(dǎo)體也就沒有處于靜電平衡狀態(tài)。 (2)在導(dǎo)體外表面,越的位置電荷的密
14、度(單位面積的電荷量),凹陷的位置幾乎。,內(nèi)部電場強(qiáng)度 0,外表面,等勢(shì)體,等勢(shì)面,垂直,導(dǎo)體內(nèi)部沒有電荷,電荷只分布在導(dǎo)體的表面,尖銳,越大,沒有電荷,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,考點(diǎn)三,5.尖端放電 (1)空氣的電離: 導(dǎo)體尖端的電荷密度,附近的電場,空氣中殘留的帶電粒子在強(qiáng)電場的作用下發(fā)生劇烈的運(yùn)動(dòng),把空氣中的氣體分子撞“散”,也就是使分子中的,這個(gè)現(xiàn)象叫作。 (2)尖端放電 中性分子電離后變成帶負(fù)電的自由電子和失去電子而帶正電的離子,這些帶電粒子在強(qiáng)電場的作用下加速,撞擊空氣中的分子,使它們進(jìn)一步電離,產(chǎn)生更多的帶電粒子。那些所帶電荷與導(dǎo)體尖端的電荷符號(hào)相反的粒子,由于被吸引而奔向尖端,與
15、尖端上的電荷,這相當(dāng)于導(dǎo)體從尖端失去電荷,這個(gè)現(xiàn)象叫作。,很大,很強(qiáng),正負(fù)電荷分離,空氣的電離,中和,尖端放電,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,考點(diǎn)三,(3)尖端放電的應(yīng)用和防止: 應(yīng)用:是利用尖端放電避免建筑物遭受雷擊的設(shè)備。 將燃?xì)庠钪械碾娮哟蚧鹌鞯姆烹婋姌O做成針狀,加上電壓時(shí)容易產(chǎn)生電火花。 防止:高壓設(shè)備中導(dǎo)體的表面要盡量。,避雷針,光滑,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,考點(diǎn)三,6.靜電屏蔽 把一個(gè)電學(xué)儀器放在封閉的金屬殼里,即使殼外有電場,由于殼內(nèi)電場強(qiáng)度保持為,所以外電場對(duì)殼內(nèi)的儀器不會(huì)產(chǎn)生影響。金屬殼的這種作用叫作。 7.靜電屏蔽的應(yīng)用和危害 (1)應(yīng)用:電子儀器和電子設(shè)備外面套有金屬網(wǎng)罩,通信電纜外包一層鉛皮
16、等,可防止外電場的干擾。電力工人高壓帶電作業(yè)時(shí),身著用金屬絲網(wǎng)制成的衣帽、手套、鞋子,可以對(duì)人體起到靜電屏蔽作用,使人安全工作。 (2)危害:航天飛機(jī)、飛船返回地球大氣層時(shí),由于飛船與大氣層的高速摩擦而產(chǎn)生高溫,在飛船的周圍形成一層等離子體,它對(duì)飛船產(chǎn)生靜電屏蔽作用,導(dǎo)致地面控制中心與飛船的通信聯(lián)系暫時(shí)中斷。對(duì)航天員來說,這是一個(gè)危險(xiǎn)較大的時(shí)間段。,0,靜電屏蔽,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,考點(diǎn)三,命題點(diǎn)一靜電平衡 【例9】 如圖所示,將一不帶電的絕緣枕形導(dǎo)體P放在正電荷的電場中,導(dǎo)體P的A、B兩端分別帶上了負(fù)電荷和等量的正電荷,另外,導(dǎo)體內(nèi)部還有兩點(diǎn)C、D,則下列說法錯(cuò)誤的是() A.導(dǎo)體上A、B兩端
17、的電勢(shì)高低關(guān)系是A=B B.導(dǎo)體上A、B兩端的電勢(shì)高低關(guān)系是AED0,答案,解析,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,考點(diǎn)三,易錯(cuò)警示靜電平衡指導(dǎo)體中沒有電荷移動(dòng)的狀態(tài),其特點(diǎn)是: 1.導(dǎo)體內(nèi)部電場強(qiáng)度處處為零,沒有電場線(疊加后的)。 2.凈電荷分布在導(dǎo)體的外表面,電荷在導(dǎo)體表面的分布是不均勻的,尖端附近的電荷分布較密,附近的電場也較強(qiáng)。 3.對(duì)孤立的帶電導(dǎo)體,凈電荷分布在外表面,導(dǎo)體所帶電荷在內(nèi)部任一處產(chǎn)生的電場強(qiáng)度矢量和為零。 4.導(dǎo)體表面任何一點(diǎn)的電場強(qiáng)度方向與該處的表面垂直。,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,考點(diǎn)三,命題點(diǎn)二靜電屏蔽 【例10】 如圖所示,P是一個(gè)帶電體,N是一個(gè)不帶電的金屬空腔,在哪種情況中,放在絕緣
18、板上的小紙屑S不會(huì)被吸引() A.B.C.D.,答案,解析,1,2,3,4,5,1.比值定義法,就是在定義一個(gè)物理量的時(shí)候采取比值的形式定義。用比值法定義的物理概念在物理學(xué)中占有相當(dāng)大的比例。下列不屬于比值定義法的是(),答案,解析,1,2,3,4,5,2.(20172018學(xué)年浙江嘉興第一中學(xué)高一下學(xué)期期中)某電容器標(biāo)注的是“400 V22 F”,則下列說法中正確的是 () A.該電容器接在400 V以下電壓兩端,可正常工作 B.該電容器只有接在400 V電壓兩端,才能正常工作 C.接在200 V電壓兩端,電容值為11 F D.不管哪類電容器,都不用考慮引出線與電源的哪個(gè)極相連,答案,解
19、析,1,2,3,4,5,3.(2018浙江諸暨中學(xué)月考)如圖,一個(gè)由電池、電阻R和平行板電容器組成的串聯(lián)電路,在增大電容器兩板間距的過程中() A.電阻R中沒有電流 B.電容器的電容變大 C.電阻中R有電流從A流向B D.電阻中R有電流從B流向A,答案,解析,1,2,3,4,5,4.如圖是一個(gè)說明示波管工作的原理圖,電子經(jīng)加速電場(加速電壓為U1)加速后垂直進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場,離開偏轉(zhuǎn)電場時(shí)偏轉(zhuǎn)量是h,兩平行板間的距離為d,電壓為U2,板長為l,每單位電壓引起的偏移 ,叫作示波管的靈敏度,為了提高靈敏度,可采用下列哪些方法() A.增大U2B.減小l C.減小dD.增大U1,答案,解析,1,2,3,4,5,5.電工穿的高壓作業(yè)服是用銅絲編織的,下列說法正確的是 () A.銅絲編織的衣服不容易拉破,所以用銅絲編織衣服 B.電工被銅絲編織的衣服所包裹,使體內(nèi)的電勢(shì)保持為零,對(duì)人體起保護(hù)作用 C.電工被銅絲編織的衣服所包裹,使體內(nèi)的電場強(qiáng)度保持為零,對(duì)人體起保護(hù)作用 D.銅絲必須達(dá)到一定的厚度,才能對(duì)人體起到保護(hù)作用,答案,解析,
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