1、第一章 理解教材新知 把握热点考向 应用创新演练 第8节 知识点一 知识点二 知识点三 考向一 考向二 考向三 返回返回返回1.电容的定义式为 CQU，电容的大小决定于电容器本身，与 Q 和 U 无关。2.电容反映了电容器容纳电荷本领的大小，电容器不带电时，电容不受影响。3.平行板电容器的电容决定式为 C rS4kd，即 C由 r、S、d 共同来决定。4.常用电容器从构造上可分为固定电容器和可变电容器。返回返回自学教材1.电容器(1)构造：两个彼此又相距很近的导体组成一个电容器。(2)充电：把电容器的两个极板分别和电源的两极相连使两极板分别带上的过程。(3)放电：把充电后的电容器的两个极板接通
2、，两极板上的电荷互相中和，使电容器的过程。(4)电场能：充电后的电容器因为两极板上有电荷所以存在电场，而使电容器具有的能。绝缘等量异号电荷不再带电返回2.电容(1)定义：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，叫做电容器的电容。(2)公式：。(3)物理意义：电容是表示电容器本领的物理量，数值上等于使两极间的电势差为 1 V 时，电容器需要带的电荷量。(4)单位：法拉，简称法，符号 F，还有微法(F)和皮法(pF)。关系：1 F106 F1012 pF。容纳电荷CQU返回重点诠释1.电容器的充电、放电过程分析充电过程放电过程电路结构将电容器接在电源上形成回路将已充电的电容器
3、与导体连接形成回路 返回充电过程放电过程过程分析(1)回路中有逆时针方向的充电电流(2)与电源正极连接的极板带上正电，与电源负极连接的极板带上等量的负电(3)充电完毕，电容器两极板间的电压等于电源电压，电路中电流为零(1)回路中有顺时针方向的放电电流(2)电流从电容器正极板流向负极板(3)放电完毕，电容器上的等量异号电荷全部中和，电路中没有电流，极板间电压为零能量分析由电源获得的电能转化为电容器的电场能储存的电场能转化为其他形式的能量(如：内能，光能)返回2.对电容的定义式 CQU的理解(1)电容由电容器本身的构造决定：电容器的电容是反映电容器容纳电荷本领的物理量，用比值 CQU来定义，但它却
4、是由电容器自身的构造决定的，与所带电荷量 Q 和所加电压 U 无关。即使电容器不带电，其电容仍然存在，并且是一个确定的值。返回(2)通过 QU 图像来理解 CQU，如图 181 所示，在 QU 图像中，电容是一条过原点的直线的斜率，其中 Q 为一个极板上所带电荷量的绝对值，U 为两极板间的电势差，可以看出，电容器电容也可以表示为 CQU，图 181即电容器的电容的大小在数值上等于两极板间的电压增加(或减小)1 V 所需增加(或减少)的电荷量。返回(3)通过 CQ 图像或 CU 图像理解。图 182由图像看出：C 与 Q、U 均无关。返回特别提醒电容器所带的电荷量是指单个极板所带电荷量的绝对值，
5、不能理解为两个极板所带电荷量的绝对值的和。返回1.当一个电容器所带电荷量为 Q 时，两极板间的电势差为 U，如果所带电荷量增大为 2Q，则()A.电容器的电容增大为原来的 2 倍，两极板间电势差保持不变B.电容器的电容减小为原来的12，两极板间电势差保持不变C.电容器的电容保持不变，两极板间电势差增大为原来的 2 倍D.电容器的电容保持不变，两极板间电势差减小为原来的12返回解析：电容器的电容跟带电荷量无关，带电荷量由 Q 变为 2Q，电容不变，由 UQC得电势差增大为原来的 2 倍，故 C 正确。答案：C返回1.公式自学教材返回2.意义平行板电容器电容与两平行板正对面积S成比，与介质的相对介
6、电常数 r成比，与板间距离d成比。正正反返回重点诠释1.平行板电容器的电容大小的决定因素探究(1)方法：采取控制变量法，在电容器带电荷量 Q 不变的情况下，只改变电容器的极板正对面积 S，板间距离 d，板间电介质 r 中的一个量。(2)静电计电势差的意义：由于静电计的金属球与其中一个极板相连，两者电势相等，静电计的金属外壳与另一个极板相连(或同时接地)，两者电势相等。所以静电计的电势差实质上也反映了电容器两极板间的电势差的大小。返回 公式内容 CQUC rS4kd公式特点定义式决定式2.CQU与 C rS4kd的比较返回 公式内容 CQUC rS4kd意义对某电容器 QU，但QUC 不变，反映
7、容纳电荷的本领平行板电容器，Cr，CS，C1d，反映了影响电容大小的因素联系电容器容纳电荷的本领由 Q/U 来量度，由本身的结构(如平行板电容器的 r、S、d 等因素)来决定返回3.平行板电容器的两类问题的分析方法(1)平行板电容器连接在电源两端，电容器的 d、S、r发生变化时，将引起 C、Q、U、E 变化。图 183条件：如图 183 所示，S 闭合，电容器与电源保持连接，两极板间的电势差 U 保持不变。返回方法：由决定式 C rS4kd判断出 C随 S、r、d 的变化。由 QCUUrS4kd判断出 Q 随 r、S、d 的变化。由 EUd判断出 E 随 d 的变化情况。返回(2)如图 183
8、 所示，平行板电容器充电后，切断与电源的连接，电容器的 d、S、r 发生变化时，将引起电容的 C、Q、U、E 怎样变化。条件：电容器充电后与电源断开，极板上所带电荷量保持不变。方法：由 C rS4kd，判断出 C 随 S、r、d 的变化。由 UQC QrS4kd4kdQrS 判断出 U 随 d、r、S 的变化。由 EUd QdCQd rS4kd4kQrS 判断出 E 随 S、r 的变化情况。返回2.对于水平放置的平行板电容器，下列说法中正确的是()A.将两极板平行错开，使正对面积减小，电容将减小B.将两极板间的间距加大，电容将增大C.在上板的内表面上放置一面积和极板相等，厚度小于极板间距的陶瓷
9、板，电容将增大D.在下板的内表面上放置一面积和极板相等，厚度小于极板间距的陶瓷板，电容将增大返回解析：影响平行板电容器电容大小的因素有：(1)随正对面积的增大而增大；(2)随两极板间距增大而减小；(3)在两极板间放入电介质，电容增大。由上面叙述可直接看出 A、C、D 正确。答案：ACD返回自学教材(1)从构造上看：可分为电容器和电容器。(2)固定电容器通常以电介质的种类命名，例如，电介质是聚苯乙烯的叫做电容器，电介质是云母的叫做电容器等。还有一种固定电容器叫电解电容器，是用铝箔作一个电极，用铝箔上的一层作介质，用浸过电解液的纸作另一个电极，这种电容器有正、负极之分。固定可变聚苯乙烯云母氧化膜返
10、回(3)可变电容器：由两组铝片组成，固定的一组叫定片，可以转动的一组叫做动片，转动动片使两组铝片的发生变化可以改变电容。(4)额定电压：电容器的外壳上标的是工作电压，也称为额定电压。还有一个电压称为击穿电压，加在电容器上的电压若超过这个值，电介质会被击穿，电容器会损坏。正对面积返回重点诠释1.电容器的符号(1)固定电容器：符号为“”(2)可变电容器：符号为“”(3)电解电容器：符号为“”返回2.对电容器的“击穿电压”与“额定电压”的理解(1)“击穿电压”是指电容器能承受的极限电压。每个电容器都有一个极限贮存量，与之对应的即为极限电压。如果电容器贮存的电荷量超过它的极限量，这时电容器将被击穿而损
11、坏。(2)“额定电压”是指电容器长期有效工作时所能承受的电压。实际电压等于或低于额定电压时电容器都能正常工作，当电容器承受的电压高于额定电压时将有可能被击穿，所以使用电容器时必须注意这一点。返回3.某电容器上标有“1.5 F,9 V”字样，则()A.该电容器所带电荷量不能超过 1.5106 CB.该电容器所加电压不能超过 9 VC.该电容器击穿电压为 9 VD.当给该电容器加 4.5 V 的电压时，它的电容值变为0.75 F返回解析：该标示值为电容器电容和能允许加的最大电压。加在该电容器上的电压超过 9 V 就会击穿它。能够给电容器充的最大电荷量为 QCUm1.5106 9 C1.35105
12、C。电容器电容与所加电压无关，因此当给电容器加 4.5 V 的电压时，其电容值仍为 1.5 F。故 B 正确。答案：B返回返回例 1(2011天津高考)板间距为 d 的平行板电容器所带电荷量为 Q 时，两极板间电势差为 U1，板间电场强度为E1。现将电容器所带电荷量变为 2Q，板间距变为12d，其他条件不变，这时两极板间电势差为 U2，板间电场强度为 E2，下列说法正确的是()A.U2U1，E2E1 B.U22U1，E24E1C.U2U1，E22E1D.U22U1，E22E1返回审题指导 解答本题时应把握以下三点：(1)电容器的电容定义式 CQU；(2)平行板电容器的电容的决定式 C rS4k
13、d；(3)平行板电容器内部是匀强电场，EUd。返回解析 由公式 EUd、CQU和 CSd 可得 E QS，所以 Q 加倍，E 也加倍，再由 U Ed 可得 U 相等，C 正确。答案 C返回 解决该类问题时关键是正确应用公式 CQU、CrS4kd 及 EUd进行相关分析。返回1.两块平行金属板带等量异种电荷，要使两极板间的电压加倍，两板间的电场强度减半，采用的办法有()A.两极板的电荷量加倍，而距离变为原来的 4 倍B.两极板的电荷量加倍，而距离变为原来的 2 倍C.两极板的电荷量减半，而距离变为原来的 4 倍D.两极板的电荷量减半，而距离变为原来的 2 倍返回解析：由 CQU，C rS4kd和
14、 EUd得两板间的电压 U4kdQrS，两板间的电场强度 E4kQrS，可知 C 正确.答案：C返回例 2 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 184)。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，极板所带电图 184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 不变返回思路点拨 本题考查公式 C rS4kd，首先利用此公式判断出 C 的变化情况，再利用 CQU判断出 U 的变化情况，进而判断 的变化。返回解析 静电计指针偏角体现电容器
15、两板间电压大小。在做选项所示的操作中，电容器电荷量 Q 保持不变，CQU rS4kd。保持 S 不变，增大 d，则 C 减小，U 增大，偏角 增大，选项A 正确 B 错误；保持 d 不变，减小 S，则 C 减小，U 增大，偏角 也增大，故选项 C、D 均错。答案 A返回(1)电容器的动态问题一般有两类：Q 不变；U 不变。分析时要先确定是哪个量不变。(2)分析思路一般是先由 C rS4kd分析 C 的变化，再由 CQU分析 Q 或 U 的变化，进而由 EUd或 E4kQrS分析 E等其他相关量的变化。返回2.如图 185 所示是一个由电池、电阻 R 与平行板电容器组成的串联电路，在减小电容器两
16、极板间距离的过程中()A.电容器 A 板始终带正电荷图 185B.电容器的电容变小C.电阻 R 中有从 a 流向 b 的电流D.A、B 板间的电场强度增大返回解析：电容器 A 板始终和电源正极相连，所以 A 板电势高，带正电荷，A 项正确；板间距离减小，由 C rS4kd知，电容增大，B 项错；由 QCU 可知电容器电荷量增大，则电源继续向电容器充电，所以电流方向为从 b 流向 a，C 项错；由 UEd 可知电场强度 E 增大，D 项正确。答案：AD返回例 3 如图 186 所示，一平行板电容器跟一电源相接，当 S 闭合时，平行板电容器极板 A、B 间的一带电液滴恰好静止。若将两板间距离增大为
17、原来的两倍，那么液滴的运图 186动状态如何变化？若先将 S 断开，再将两板间距离增大为原来的两倍，液滴的运动状态又将如何变化？返回审题指导 解答本题时应注意以下三个方面：(1)开关 S 断开、闭合的电容器的两种状态不同；(2)液滴的运动状态与受力的关系；(3)液滴所受电场力的变化与电场强度变化的关系。返回解析 S 闭合时，U 不变，d，E，即 E UdU2dE2合外力 Fmg12Eq12mgma，ag2，方向向下。液滴将向下做初速度为零，加速度为12g 的匀加速直线运动。S 断开，电容器的电荷量保持不变，当 d2d 时，由公式 E QrS可知，E 不变，EE因此，液滴受力情况不变，仍处于静止
18、状态。答案 见解析返回(1)带电体在匀强电场中运动状态的变化，取决于带电体的受力情况和初速度情况，分析静电力时，电场强度 E 的变化是个关键，掌握 U 不变或 Q 不变两种情况下 E 的变化规律，是解决这类问题的基础。(2)利用公式 EUd判断极板间电场强度的变化规律时，要注意 U 和 d 的变化特点，若 U 和 d 都变化，一般需要根据 CQU和 C rS4kd得出 E4kQrS，然后根据此式得出 E 的变化规律。返回3.如图 187 所示，平行板电容器与电动势为 E 的直流电源(内阻不计)连接，下极板接地。一带电油滴位于电容器中的 P 点且恰好处于平衡状态。现将平行板电容器的上极板竖直图
19、187向上移动一小段距离，则()A.带电油滴将沿竖直方向向上运动B.P 点的电势将降低C.带电油滴的电势能将减小D.若电容器的电容减小，则极板带电荷量将增大返回解析：上极板向上移动一小段距离后，板间电压不变，仍为 E，故电场强度将减小，油滴所受电场力减小，故油滴将向下运动，A 错；P 点的电势大于 0，且 P 点与下极板间的电势差减小，所以 P 点的电势减小，B 对；两极板间电场方向竖直向下，所以 P 点的油滴应带负电，当 P 点电势减小时，油滴的电势能应增加，C 错；电容器的电容 C S4kd，由于 d 增大，电容 C应减小，极板带电量 QCU 将减小，D 错。答案：B返回点击此图片进入“应用创新演练”（含课时）