【步步高】2020年高考物理大一輪 第六章 第4課時 電容與電容器 新人教版選修3-1

第4課時電容與電容器 導學目標 1.理解有關電容器的基本概念.2.掌握電容器的兩類動態(tài)分析電容器與電容基礎導引判斷下面關于電容器及其電容的敘述的正誤：(1)任何兩個彼此絕緣而又相互靠近的導體，就組成了電容器，跟這兩個導體是否帶電無關 ()(2)電容器所帶的電荷量是指每個極板所帶電荷量的代數(shù)和 ()(3)電容器的電容與電容器所帶電荷量成反比 ()(4)一個電容器的電荷量增加Q1.0×106 C時，兩板間電壓升高10 V，則電容器的電容無法確定 ()知識梳理1電容器(1)組成：由兩個彼此_又相互_的導體組成(2)帶電量：每個極板所帶電荷量的_(3)電容器的充電和放電充電：使電容器帶電的過程，充電后電容器兩極板帶上等量的_，電容器中儲存_放電：使充電后的電容器失去電荷的過程，放電過程中_轉化為其他形式的能2電容(1)定義：電容器所帶的_與電容器兩極板間的電勢差U的比值(2)定義式：_(3)物理意義：表示電容器_本領大小的物理量3平行板電容器(1)影響因素：平行板電容器的電容與_成正比，與介質的_成正比，與_成反比(2)決定式：C_，k為靜電力常量 ：電容器的電容、電容器帶電荷量的變化量以及對應兩極板電壓的變化量，三者之間有什么關系？考點一關于電容兩個公式的意義考點解讀1電容的定義式C，反映了電容器容納電荷量的本領，但平行板電容器的電容C的大小與Q、U都無關，僅由兩個導體板的大小和形狀、兩導體板的相對位置以及極板間的電介質來決定2平行板電容器電容的決定式C，反映了電容C的大小與兩極板正對面積成正比， 與兩極板間距離成反比，與極板間電介質的介電常數(shù)成正比典例剖析圖1例1 如圖1所示為一只“極距變化型電容式傳感器”的部分構件示意圖當動極板和定極板之間的距離d變化時，電容C便發(fā)生變化， 通過測量電容C的變化就可知道兩極板之間距離d的變化情況在下列圖中能正確反映C與d之間變化規(guī)律的圖象是 ()思維突破1C是電容的定義式，C與Q、U均沒有關系，C是由公式C決定的2而QCU，則Q與C、U有關，C一定時，C與U成正比跟蹤訓練1根據(jù)電容器電容的定義式C，可知 ()A電容器所帶的電荷量Q越多，它的電容就越大，C與Q成正比B電容器不帶電時，其電容為零C電容器兩極板之間的電壓U越高，它的電容就越小，C與U成反比D以上說法均不對考點二電容器兩類動態(tài)問題的分析方法考點解讀電容器動態(tài)分析的思路(1)確定不變量，分析是電壓不變還是所帶電荷量不變(2)用決定式C分析平行板電容器電容的變化(3)用定義式C分析電容器所帶電荷量或兩極板間電壓的變化(4)用E分析電容器極板間場強的變化特別提醒有一種情況我們應當作為結論記?。寒旊娙萜鞒潆姾笈c電源斷開，即電容器所帶電荷量不變時，無論怎樣改變板間距離，板間的場強是不變的典例剖析例2 一平行板電容器充電后與電源斷開，負極板接地兩板間有一個正試探電荷固定在P點，如圖2所示，以C表示電容器 的電容、E表示兩板間的場強、表示P點的電勢，W表示正圖2電荷在P點的電勢能，若正極板保持不動，將負極板緩慢向右 平移一小段距離l0的過程中，各物理量與負極板移動距離x的關系圖象中正確的是()思維突破1本題中l(wèi)0的意義要認識清楚，l0是負極板向右移動的距離，而不是兩極板間距離2求與平行板電容器有關的問題時，應從平行板電容器的電容決定式入手，首先確定不變量，然后根據(jù)電容決定式C進行推導討論，找出各物理量之間的關系，從而得出正確結論跟蹤訓練2如圖3甲所示為某同學設計的電容式位移傳感器原理圖，其中右板為固定極板，左板為可動極板，待測物體固定在可動極板上若兩極板所帶電荷量Q恒定，極板兩端電壓U將隨待測物體的左右移動而變化，若U隨時間t的變化關系為Uatb(a、b為大于零的常數(shù))，其圖象如圖乙所示，那么圖丙、丁中反映極板間場強大小E和物體位移x隨時間t變化的圖線是(設t0時物體位移為零) ()圖3A和 B和 C和 D和A組與電容相關的概念類問題1對于給定的電容器，描述其電容C、電荷量Q、電壓U之間的相應關系的圖象正確的是()2某電容器上標有“25 F、450 V”字樣，下列對該電容器的說法中正確的是 ()A要使該電容器兩極板之間電壓增加1 V，所需電荷量為2.5×105 CB要使該電容器帶電荷量1 C，兩極板之間需加電壓2.5×105 VC該電容器能夠容納的電荷量最多為2.5×105 CD該電容器能夠承受的最大電壓為450 VB組電容器的動態(tài)分析3一平行板電容器兩極板間距為d、極板面積為S，電容為，其中0是常量對此電容器充電后斷開電源當增加兩板間距時，電容器極板間 ()A電場強度不變，電勢差變大B電場強度不變，電勢差不變C電場強度減小，電勢差不變D電場強度減小，電勢差減小4(2020·北京·18)用控制變量法，可以研究影響平行板電容器電容的因素(如圖4所示)設兩極板正對面積為S，極板間的距離為d，靜電計指針偏角為.實驗中，極板所帶電荷量不變，若 ()圖4A保持S不變，增大d，則變大B保持S不變，增大d，則變小C保持d不變，減小S，則變小D保持d不變，減小S，則不變課時規(guī)范訓練(限時：60分鐘)一、選擇題1如圖1所示的電容式鍵盤，是通過改變電容器的哪個因素來改變電容的 ()圖1A兩板間的距離 B兩板間的電壓C兩板間的電介質 D兩板的正對面積2下列關于電容器的說法中正確的是 ()A電容器是儲存電荷和電能的器件B互相絕緣、相互靠近的兩個導體構成電容器的電極，電容跟這兩個導體是否帶電無關C電容器所帶電荷量是指每個極板所帶電荷量D電容器的充電過程是將其他形式的能轉化為電場能的過程，電容器的放電過程是將電場能轉化為其他形式的能3(2020·天津理綜·5)板間距為d的平行板電容器所帶電荷量為Q時，兩極板間電勢差為U1，板間場強為E1.現(xiàn)將電容器所帶電荷量變?yōu)?Q，板間距變?yōu)閐，其他條件不變，這時兩極板間電勢差為U2，板間場強為E2，下列說法正確的是 ()AU2U1，E2E1 BU22U1，E24E1CU2U1，E22E1 DU22U1，E22E1圖24如圖2所示是測定液面高度h的電容式傳感器示意圖，E為電源，G為靈敏電流計，A為固定的導體芯，B為導體芯外面的一層絕緣物質，C為導電液體已知靈敏電流計指針偏轉方向與電流方向的關系為：電流從左邊接線柱流進電流計，指針向左偏如果在導電液體的深度h發(fā)生變化時觀察到指針正向左偏轉，則 ()A導體芯A所帶電荷量在增加，液體的深度h在增大B導體芯A所帶電荷量在減小，液體的深度h在增大C導體芯A所帶電荷量在增加，液體的深度h在減小D導體芯A所帶電荷量在減小，液體的深度h在減小圖35如圖3所示，兩塊較大的金屬板A、B相距為d，平行放置并與一電源相連，S閉合后，兩板間恰好有一質量為m、帶電荷量為q的油 滴處于靜止狀態(tài)，以下說法正確的是 ()A若將S斷開，則油滴將做自由落體運動，G表中無電流B若將A向左平移一小段距離，則油滴仍然靜止，G表中有ba的電流C若將A向上平移一小段距離，則油滴向下加速運動，G表中有ba的電流D若將A向下平移一小段距離，則油滴向上加速運動，G表中有ba的電流6(2020·安徽理綜·18)如圖4所示，M、N是平行板電容器的兩個極板，R0為定值電阻，R1、R2為可調電阻，用絕緣細線將質量為m、帶正電的小球懸于電容器內部閉合開關S，小球靜止時受到懸線的拉力為F.調節(jié)R1、R2，關于F的大小判斷正確的是 ()A保持R1不變，緩慢增大R2時，F(xiàn)將變大圖4B保持R1不變，緩慢增大R2時，F(xiàn)將變小C保持R2不變，緩慢增大R1時，F(xiàn)將變大D保持R2不變，緩慢增大R1時，F(xiàn)將變小7靜電計是在驗電器的基礎上制成的，用其指針張角的大小來定性顯示其金屬球與外殼之間的電勢差大小如圖5所示，A、B是平行板電容器的兩個金屬板，G為靜電計開始時開關S閉合，靜電計指針張開一定角度，為了使指針張開的角度增大些，下列采取的措施可行的是 ()圖5A斷開開關S后，將A、B分開些B保持開關S閉合，將A、B兩極板分開些C保持開關S閉合，將A、B兩極板靠近些D保持開關S閉合，將滑動變阻器滑動觸頭向右移動8(2020·重慶·18)某電容式話筒的原理示意圖如圖6所示，E為電源，R為電阻，薄片P和Q為兩金屬極板對著話筒說話時，P振動而Q可視為不動在P、Q間距增大過程中 ()AP、Q構成的電容器的電容增大圖6BP上電荷量保持不變CM點的電勢比N點的電勢低DM點的電勢比N點的電勢高圖79如圖7所示，平行板電容器與電動勢為E的直流電源(內阻不計)連接，下極板接地一帶電油滴位于容器中的P點且恰好處于平衡狀態(tài)現(xiàn)將平行板電容器的上極板豎直向上移動一小段距離 ()A帶電油滴將沿豎直方向向上運動BP點的電勢將降低C帶電油滴的電勢能將減少D若電容器的電容減小，則極板帶電量將增大圖810如圖8所示的電路，水平放置的平行板電容器中有一個帶電液滴正好處于靜止狀態(tài)為了使液滴豎直向上運動，下列操作可行的 是()A斷開開關，將兩板間的距離拉大一些B斷開開關，將兩板水平地向相反方向移開一些C保持開關閉合，將兩板間的距離減小一些D保持開關閉合，以兩板各自的左側板沿為軸，同時向上(即逆時針方向)轉過一個小角度二、非選擇題11如圖9所示，水平放置的兩平行金屬板A、B接在U4 000 V的直流電源上，兩極板間距離為2 cm，A極板接地，電場中a點距B極板1 cm，b點和c點均距A極板0.5 cm，求：圖9(1)a點的電場強度；(2)a、c之間的電勢差；(3)電子在b點的電勢能；(4)電子從a點運動到c點，電場力做的功圖1012如圖10所示，一平行板電容器水平放置，板間距離為d，上極板開有一小孔，質量均為m，帶電荷量均為q的兩個帶電小球(視為質點)，其間用長為L的絕緣輕桿相連，處于豎直狀態(tài)，已知d 2L，今使下端小球恰好位于小孔中，由靜止釋放，讓兩球豎直下落當下端的小球到達下極板時，速度剛好為零試求：(1)兩極板間勻強電場的電場強度；(2)兩球運動過程中的最大速度復習講義基礎再現(xiàn)基礎導引(1)(2)×(3)×(4)×知識梳理1.(1)絕緣靠近(2)絕對值(3)異種電荷電場能電場能2.(1)電荷量Q(2)C(3)容納電荷3(1)正對面積介電常數(shù)兩板間的距離(2)思考：設電容器開始帶電荷量Q1，兩板電壓U1，改變后電壓為U2，帶電量為Q2，則QQ1Q2，UU1U2，因為C，則C.課堂探究例1A跟蹤訓練1D例2C跟蹤訓練2D分組訓練1BC2A3A4A課進規(guī)范訓練1A2ABD3C4D5BC6B7A8D9B10BC11.(1)2×105 V/m(2)1 000 V(3)1.6×1016 J(4)1.6×1016 J12(1)(2)