第3节 电容器、带电粒子在电场中的运动
一、电容器及电容
1.常见电容器
(1)组成:由两个彼此绝缘又相互靠近的导体组成。
(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
充电:使电容器带电的过程,充电后电容器两极板带上等量的异种电荷,电容器中储存电场能。
放电:使充电后的电容器失去电荷的过程,放电过程中电场能转化为其他形式的能。
2.电容
(1)定义:电容器所带的电荷量与电容器两极板间的电势差的比值。
(2)定义式:C=。
(3)物理意义:表示电容器容纳电荷本领大小的物理量。
(4)单位:法拉(F),1 F=106 μF=1012 pF。
3.平行板电容器
(1)影响因素:平行板电容器的电容与极板的正对面积成正比,与电介质的相对介电常数成正比,与极板间距离成反比。
(2)决定式:C=,k为静电力常量。
二、带电粒子在匀强电场中的运动
1.做直线运动的条件
(1)粒子所受合外力F合=0,粒子做匀速直线运动或静止。
(2)粒子所受合外力F合≠0,且与初速度方向在同一条直线上,带电粒子将做匀加速直线运动或匀减速直线运动。
2.带电粒子在匀强电场中的偏转
(1)条件:以速度v0垂直于电场方向飞入匀强电场,仅受电场力。
(2)运动性质:匀变速曲线运动。
(3)处理方法:运动的合成与分解。
①沿初速度方向:做匀速直线运动。
②沿电场方向:做初速度为零的匀加速直线运动。
1.思考辨析(正确的画“√”,错误的画“×”)
(1)电容器所带的电荷量是指每个极板所带电荷量的代数和。
(×)
(2)电容器的电容与电容器所带电荷量成反比。 (×)
(3)放电后的电容器电荷量为零,电容也为零。 (×)
(4)带电粒子在匀强电场中只能做类平抛运动。 (×)
(5)带电粒子在电场中,只受电场力时,也可以做匀速圆周运动。 (√)
(6)示波管屏幕上的亮线是由于电子束高速撞击荧光屏而产生的。 (√)
2.(人教版选修3-1P32T1改编)如图所示的装置,可以探究影响平行板电容器电容的因素,关于下列操作及出现的现象的描述正确的是( )
A.电容器与电源保持连接,左移电容器左极板,则静电计指针偏转角增大
B.电容器充电后与电源断开,上移电容器左极板,则静电计指针偏转角增大
C.电容器充电后与电源断开,在电容器两极板间插入玻璃板,则静电计指针偏转角增大
D.电容器充电后与电源断开,在电容器两极板间插入金属板,则静电计指针偏转角增大
B [电容器与电源保持连接时两极板间的电势差不变,静电计指针偏转角不变,A错误;与电源断开后,电容器所带电荷量不变,结合U=和C=可判断B正确,C、D错误。]
3.(人教版选修3-1P39T1改编)如图所示,电子由静止开始从A板向B板运动,到达B板的速度为v,保持两极板间电压不变,则( )
A.当减小两极板间的距离时,速度v增大
B.当减小两极板间的距离时,速度v减小
C.当减小两极板间的距离时,速度v不变
D.当减小两极板间的距离时,电子在两极间运动的时间变长
[答案] C