2018年高中物理第一章静电场1.11电容器的动态分析学案新人教版.docx
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2018年高中物理第一章静电场1.11电容器的动态分析学案新人教版.docx
电容器的动态分析一、考点突破:知识点考纲要求题型说明电容器的动态分析 1. 理解电容器的两种状态;2. 会根据电容的定义式和决定式对两种状态进行动态分析。选择题、计算题本知识点属于高考重点,考查方向主要是电容器的动态分析,及以电容器中匀强电场为背景考查粒子的平衡问题及能量问题。二、重难点提示:重点:会根据电容的定义式和决定式对两种状态进行动态分析。难点:电容串并联中的动态分析。1. 平行板电容器的动态分析问题常见的类型(1)电容器始终和电源连接,此时U恒定,则QCUC,而C,两板间场强E; (2)电容器充电后与电源断开,此时Q恒定,则U,C,场强E。2. 运用电容的定义式和决定式分析电容器相关量变化的思路(1)确定不变量,分析是电压不变还是所带电荷量不变。(2)用决定式C分析平行板电容器电容的变化。 (3)用定义式C分析电容器所带电荷量或两极板间电压的变化。(4)用E分析电容器两极板间电场强度的变化。 例题1 如图所示,两块较大的金属板A、B平行放置并与一电源相连,S闭合后,两板间有一质量为m、电荷量为q的油滴恰好处于静止状态,以下说法中正确的是()A. 若将A板向上平移一小段位移,则油滴向下加速运动,G中有ba的电流B. 若将A板向左平移一小段位移,则油滴仍然静止,G中有ba的电流C. 若将S断开,则油滴立即做自由落体运动,G中无电流D. 若将S断开,再将A板向下平移一小段位移,则油滴向上加速运动,G中有ba的电流思路分析:根据电路图可知,A板带负电,B板带正电,原来油滴恰好处于静止状态,说明油滴受到的竖直向上的电场力刚好与重力平衡;当S闭合,若将A板向上平移一小段位移,则板间间距d变大,而两板间电压U此时不变,故板间场强E变小,油滴所受合力方向向下,所以油滴向下加速运动,而根据C可知,电容C减小,故两板所带电荷量Q也减小,因此电容器放电,所以G中有ba的电流,选项A正确;在S闭合的情况下,若将A板向左平移一小段位移,两板间电压U和板间间距d都不变,所以板间场强E不变,油滴受力平衡,仍然静止,但是两板的正对面积S减小了,根据C可知,电容C减小,两板所带电荷量Q也减小,电容器放电,所以G中有ba的电流,选项B正确;若将S断开,两板所带电荷量保持不变,板间场强E也不变,油滴仍然静止,选项C错误;若将S断开,再将A板向下平移一小段位移,两板所带电荷量Q仍保持不变,两板间间距d变小,根据C,U和E,可得E,显然,两板间场强E不变,所以油滴仍然静止,G中无电流,选项D错误。答案:AB例题2 如图所示,水平放置的平行板电容器,两板间距为d。带负电的小球质量为m,带电量为q,从下极板N的小孔P处,以初速度v0射入,沿直线到达上极板M上的小孔Q,若重力加速度为g。则( )A. 小球在M、N间运动的加速度不为零B. M板电势高于N板电势C. 小球从P到Q,电势能增加了mgdD. M、N间电势差大小为思路分析:A. 小球受重力,电场力,且两者一定在一条直线上,若小球沿直线运动,则说明重力与电场力平衡。否则小球合力与速度不在一条直线上,小球做曲线运动,故A错误。B. 由重力和电场力平衡,可知电场力向上,由于小球带负电,故电场线方向向下,M板带正电,故M点电势高于N点电势,故B正确。C. 由于电场力与重力平衡,即F=mg,电场力方向向上,做正功,做功为:W=Fd=mgd,故电势能减少mgd,故C错误。D. 由电场力做功W=qU=mgd,解得:,故D正确。答案:BD。【方法提炼】电容器的串、并联规律1. 电容器的并联: 2. 电容器的串联:满分训练:如图所示,两个相同的平行板电容器C1、C2用导线相连,开始都不带电,现将开关S闭合给两个电容器充电,待充电完毕后,电容器C1两板间有一带电微粒恰好处于平衡状态,再将开关S断开,把电容器C2两板稍错开一些(两板间距离保持不变),重新平衡后,下列判断正确的是()A. 电容器C1两板间电压减小B. 电容器C2两板间电压增大C. 带电微粒将加速上升D. 电容器C1所带电荷量增大思路分析:充电完毕后电容器C1、C2并联,两端电压相等,都等于电源电压U,断开S后,电容器C2两板稍错开一些,即两板正对面积S减小,根据C知电容减小,又由C可知,两板间电压U增大,此时U>U,则电容器C2又开始给C1充电,直到两电容器电压再次相等,此时两者两端的电压比原来的电压都增大,故A错误,B正确;电容器C1所带电荷量增大,故D正确;电容器C1两端的电压增大,根据EU/d可知,C1两板间电场强度增大,则带电微粒受到的电场力增大,带电微粒将加速向上运动,故C正确。答案:BCD