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