1、选修3-12013届高三物理导学案第八章 静电场【课 题】1.5 电容器和电容编制人： 审核： 年 月 日【学习目标】了解电容器及电容的概念，常握平行板电容器的分析方法，认识常用电容的结构【知识要点】1电容器(1)组成：两个彼此绝缘又 的导体组成电容器，电容器可以容纳 (2)带电荷量：一个极板所带电荷量的 ，两极板所带电荷量 (3)充、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异号电荷的过程充电后两极板间存在 ，电容器储存了 放电：用导线将充电后的电容器的两极板接通，两极板上电荷 的过程放电后的两极板间不再有 ，同时电场能转化为其他形式的能2电容(1)定义：电容器所带的 与电容
2、器两极板间的 的比值(2)公式：C.(3)物理意义：电容是表示电容器 电荷本领的物理量(4)单位： ，符号 .与其他单位间的换算关系为：1F F 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 成正比，与电介质的相对 成正比，与 成反比(2)决定式：C，k为静电力常量4关于电容器两类典型问题分析方法：(1)首先确定不变量若电容器充电后断开电源，则_不变；若电容器始终和直流电源相连，则_不变(2)当决定电容器大小的某一因素变化时，用公式_判断电容的变化(3)用公式_分析Q和U的变化(4)用公式_分析平行板电容两板间场强的变化【典型例题】【例题1】由电容器电容的定义式C可知()A若电
3、容器不带电，则电容C为零B电容C与电容器所带电荷量Q成反比，与电压U成反比C电容C与所带电荷量Q多少无关D电容在数值上等于使两板间的电压增加1 V时所需增加的电荷量【例题2】对于水平放置的平行板电容器，下列说法中正确的是()A将两极板的间距加大，电容将增大B将两极板平行等距错开，使正对面积减小，电容将减小C在下极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D在下极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铝板，电容将增大【例题3】【2011巢湖模拟】在如图所示的实验装置中，平行板电容器的极板B与一灵敏静电计相接，极板A接地下列操作中可以观察到静电计指针张角变
4、大的是( )A极板A上移 B极板A右移C极板间插入一定厚度的金属片D极板间插入一云母片【例题4】【2011淄博模拟】如图所示，用电池对电容器充电，电路a、b之间接有一灵敏电流表，两极板间有一个电荷q处于静止状态现将两极板的间距变大，则()A电荷将向上加速运动B电荷将向下加速运动C电流表中将有从a到b的电流D电流表中将有从b到a的电流P -+【例题5】 如图所示，平行板电容器接在电源上充电后，与电源断开，负极板接地，在两板间有一正电荷固定在P点，以E表示两板间场强，U表示电容器的电压，W表示正电荷在P点的电势能若保持负极板不动，将正极板向下移，则( ) AU变小，E不变 BE变大，W变大 CU变
5、小，W不变 DU不变，W不变思考1： 题中若正极板不动，将负极板向上移一些，各量如变何化？题中若是将正极板接地，而负极板不接地，保持负极板不动，将正极板向下移，各量如何变化？思考2： 题中若将一电源始终与电容器相连，保持负极板接地且不动，将正极板向下移时，各量如变何化？【能力训练】1（2012江苏卷）一充电后的平行板电容器保持两板间的正对面积、间距和电荷量不变，在两板间插入一电介质，其电容C和两极板间的电势差U的变化情况是( )AC和U均增大 BC增大，U减小CC减小，U增大 DC和U均减小22011天津卷 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，板间场强为E1.现将电
6、容器所带电荷量变为2Q，板间距变为d，其他条件不变，这时两极板间电势差为U2，板间场强为E2，下列说法正确的是( )AU2U1，E2E1BU22U1，E24E1CU2U1，E22E1DU22U1，E22E13【2011温州模拟】一带电小球悬挂在平行板电容器内部，闭合开关S，电容器充电后，悬线与竖直方向夹角为，如图X115所示下列方法中能使夹角减小的是( )A保持开关闭合，使两极板靠近一些B保持开关闭合，使滑动变阻器滑片向右移动C保持开关闭合，使两极板远离一些D断开开关，使两极板靠近一些4【2011西城一模】如图X114所示，两块平行金属板正对着水平放置，两板分别与电源正、负极相连当开关闭合时，
7、一带电液滴恰好静止在两板间的M点，则( )A当开关闭合时，若减小两板间距，液滴仍静止B当开关闭合时，若增大两板间距，液滴将下降C开关再断开后，若减小两板间距，液滴仍静止D开关再断开后，若增大两板间距，液滴将下降膜片电极固定电极F 5. 传感器是一种采集信息的重要器件如图1023是一种测定压力的电容式传感器当待测压力F作用于可动膜片电极上时，可使膜片产生形变，引起电容的变化，将电容器灵敏电流计和电源串接成闭合电路那么( )A当F向上压膜片电极时，电容将变小B当F向上压膜片电极时，电容将变大C当电流计有示数时，则压力F发生变化D当电流计有示数时，则压力F不发生变化 6如图所示，平行金属板A、B组成
8、的电容器，充电后与静电计相连要使静电计指针张角变大，下列措施中可行的是( )A将A板向下移动 B使A板放走部分电荷C将B板向右移动 D将AB之间充满电介质7平行板电容器的电容为C，两极板间距离为L，电容器所带电荷量为Q，现在使电容器所带电荷量增加了DQ若极板间有a、b两点，相距为d，则下列说法中正确的是（ ） 两板间原来的电场强度是Q/CL 两板间现在的电场强度是Q/CL两板间电场强度增加了DQ/CL a、b两点间的电势差一定增加了DQd/CLA B C DABSq 8平行板电容器的两极板接于电池两极，一个带正电小球悬挂在电容器内部，闭合开关S，电容器充电，这时悬线偏离竖直方向的夹角为q ，如
9、图所示那么( )A保持开关S闭合，A板向B靠近，则q 角减小B保持开关S闭合，A板向B靠近，则q 角不变C开关S断开，A板向B靠近，则q 角增大D开关S断开，A板向B靠近，则q 角不变9. 关于电容器及其电容，下列说法中正确的是()A平行板电容器一板带电Q，另一板带电Q，则此电容器不带电B由公式C可知，电容器的电容随带电荷量Q的增加而增大C对一个电容器来说，电容器的带电荷量与两板间的电势差成正比D如果一个电容器两板间没有电压，就不带电荷，也就没有电容10.两块大小、形状完全相同的金属平板平行放置，构成一平行板电容器，与它相连接的电路如图5所示接通开关K，电源即给电容器充电()A保持K接通，减小
10、两极板间的距离，则两极板间电场的电场强度减小B保持K接通，在两极板间插入一块介质，则极板上的电荷量增大C断开K，减小两极板间的距离，则两极板间的电势差减小D断开K，在两极板间插入一块介质，则两极板间的电势差增大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).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12(2010天津模拟)如图所示，两块水平放置的平行正对的金属板a、b与电池相连，在距离两板等距的M点有一个带
11、电液滴处于静止状态若将a板向下平移一小段距离，但仍在M点上方，稳定后，下列说法中正确的是()液滴将加速向下运动M点电势升高M点的电场强度变小了在a板移动前后两种情况下，若将液滴从a板移到b板，电场力做功相同ABC D例题答案： 1. CD电容器电容的大小由电容器自身决定，与带电与否、所带电荷量Q的多少均无关；根据C可知，当电容器电压发生变化时，所带电荷量也发生变化，但两者比值保持不变，即C，所以有QCU.综上所述，本题正确选项为C、D.2BCD平行板电容器的电容C，因此加大极板间距d，导致C减小，A项错误；正对面积S减小，C减小，B项正确；插入陶瓷板，相当于增大介电常数r，C增大，C项正确；插
12、入铝板，相当于减小极板间距d，C增大，D项正确3. A【解析】 平板板电容器的电量不变，灵敏静电计测的是板间电压，由U，要使电压变大，减小电容器电容即可，要注意的是，极板间插入一定厚度的金属片相当于减小板间距离，再由公式C，可判断A对4BD【解析】 充电后电容器的上极板A带正电不断开电源，增大两板间距，U不变、d增大由E知两极板间场强减小，场强减小会使电荷q受到的电场力减小，电场力小于重力，合力向下，电荷q向下加速运动由C知电容C减小，由QCU知极板所带电荷量减少，会有一部分电荷返回电源，形成逆时针方向的电流，故电流表中将会有由b到a的电流，选项BD正确5正确答案：AC解析：解答此题应明确，电
13、容器与电源断开后，其所带电量Q将保持不变当正极板向下移时，电容器两板间距d减小，由CS/4kd可知电容C增大，由CQ/U可得U将减小，由EU/d、CQ/U和 CS/4kd得E4kQ/S，所以场强E不变，答案A正确；分析P点所放电荷的电势能如何变化，应从分析P点的电势变化入手，设P点与负极板间的距离为d，则P点的电势jEd，E和d均不变，所以P点的电势不变，正电荷在P点的电势能不变，答案C正确 思考1：（答案：E不变，U变小，W变小；E不变，U变小，W变大）思:2：（答案：E变大，U不变，W变大）能力训练答案1【答案】B【解析】根据，电容C增大，根据,U减小，B正确。2 C【解析】 由公式C、C
14、和E得U，E，当Q变为2Q、d变为时，电压U不变，电场强度E变为原来的2倍C正确3C【解析】 保持开关闭合，两极间电压不变，使两极板靠近一些，板间场强变大，夹角增大，A错；保持开关闭合，使滑动变阻器滑片向右移动，不会影响板间电压，夹角不变，B错；保持开关闭合，使两极板远离一些，由E可知，场强减小，夹角减小，C对；断开开关，使两极板靠近一些，板间场强不变，夹角不变，D错4BC【解析】 带电液滴恰好静止在两板间，说明重力与电场力平衡，当开关闭合时，板间电压不变，由E，若增大两板间距，场强减小，电场力减小，液滴将下降，A错，B对；开关再断开后，电量保持不变，若无论增大或减小两板间距，板间场强都不变，
15、C对，D错5. 解析：此题考查电容器电容的决定因素及电容器的充放电现象当压力F发生变化时，两极板间距离d发生变化，由CS/d可知，电容C将会发生变化，由于电源始终与电容器相连，电容器上的电压不变，由CQ/U可知电容器带电量Q将发生变化，导致电容器充电或放电，这时电流表中就会有电流通过正确答案：BCx图1024思考拓宽：仿照测定压力的电容式传感器，制做一个测定微小位移(或速度)的电容式传感器，如图1024所示，其中阴影部分为某种电介质请简单说明其原理（答案：当电介质发生位移时，电容器的电容发生变化，由电容变化的量值便可计算出位移的大小）6.AC7.C8.D9. 答案：C 解析：该题考查电容器及其
16、电容的概念，电容器两极板带等量的异种电荷，电容器的电荷量是指某一板所带电荷量的绝对值，故A错由C知，电容是一个用比值定义的物理量，电容与电容器是否带电及带电多少无关，因此B、D错，正确选项为C.10. 答案：BC解析：场强E，保持U不变(K接通)，减小d，E增大，故A错插入介质后，C增大，据QCU可知极板上的电荷量增大，故B项正确当K断开时，极板电荷量(Q)不变，减小板间距离，则C增大，据U可知U减小，故C项正确断开K时，Q不变，在两极板间插入介质，则C增大，则据U可知U减小，故D项错11. 解析:本题考查平行板电容器电容C=的应用以及电容器的动态分析.由C=可知,保持S不变,增大d时,电容器的电容C减小,而电容器两极板上的电量不变,由U=可得,电容器两极板间的电势差增大,故偏角增大,A正确,B错误;若保持d不变,减小S,则电容器的电容C减小,同理由U=可得,电容器两极板间的电势差增大,故偏角增大,CD错误.答案:A12. 【答案】D 【解析】与电源相连，故电容器板间的电压不变，a板向下平移一小段距离，由E可知场强变大，液滴所受电场力变大，液滴将向上加速运动，因b板接地，其电势始终为0，讨论M点的电势应先确定Mb间电势差如何变化UMbEdMb，因E变大，dMb不变，故UMb增大，M点电势升高；由WqUab可知，a板移动前后Uab不变，则W相等，D正确