【步步高】高考物理大一轮 第六章 第4课时 电容与电容器 新人教版选修31.doc

第4课时电容与电容器导学目标 1.理解有关电容器的基本概念.2.掌握电容器的两类动态分析电容器与电容基础导引判断下面关于电容器及其电容的叙述的正误：(1)任何两个彼此绝缘而又相互靠近的导体，就组成了电容器，跟这两个导体是否带电无关 ()(2)电容器所带的电荷量是指每个极板所带电荷量的代数和 ()(3)电容器的电容与电容器所带电荷量成反比 ()(4)一个电容器的电荷量增加q1.0106 c时，两板间电压升高10 v，则电容器的电容无法确定 ()知识梳理1电容器(1)组成：由两个彼此_又相互_的导体组成(2)带电量：每个极板所带电荷量的_(3)电容器的充电和放电充电：使电容器带电的过程，充电后电容器两极板带上等量的_，电容器中储存_放电：使充电后的电容器失去电荷的过程，放电过程中_转化为其他形式的能2电容(1)定义：电容器所带的_与电容器两极板间的电势差u的比值(2)定义式：_(3)物理意义：表示电容器_本领大小的物理量3平行板电容器(1)影响因素：平行板电容器的电容与_成正比，与介质的_成正比，与_成反比(2)决定式：c_，k为静电力常量 ：电容器的电容、电容器带电荷量的变化量以及对应两极板电压的变化量，三者之间有什么关系？考点一关于电容两个公式的意义考点解读1电容的定义式c，反映了电容器容纳电荷量的本领，但平行板电容器的电容c的大小与q、u都无关，仅由两个导体板的大小和形状、两导体板的相对位置以及极板间的电介质来决定2平行板电容器电容的决定式c，反映了电容c的大小与两极板正对面积成正比， 与两极板间距离成反比，与极板间电介质的介电常数成正比典例剖析图1例1 如图1所示为一只“极距变化型电容式传感器”的部分构件示意图当动极板和定极板之间的距离d变化时，电容c便发生变化， 通过测量电容c的变化就可知道两极板之间距离d的变化情况在下列图中能正确反映c与d之间变化规律的图象是 ()思维突破1c是电容的定义式，c与q、u均没有关系，c是由公式c决定的2而qcu，则q与c、u有关，c一定时，c与u成正比跟踪训练1根据电容器电容的定义式c，可知 ()a电容器所带的电荷量q越多，它的电容就越大，c与q成正比b电容器不带电时，其电容为零c电容器两极板之间的电压u越高，它的电容就越小，c与u成反比d以上说法均不对考点二电容器两类动态问题的分析方法考点解读电容器动态分析的思路(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分析电容器极板间场强的变化特别提醒有一种情况我们应当作为结论记住：当电容器充电后与电源断开，即电容器所带电荷量不变时，无论怎样改变板间距离，板间的场强是不变的典例剖析例2 一平行板电容器充电后与电源断开，负极板接地两板间有一个正试探电荷固定在p点，如图2所示，以c表示电容器 的电容、e表示两板间的场强、表示p点的电势，w表示正图2电荷在p点的电势能，若正极板保持不动，将负极板缓慢向右 平移一小段距离l0的过程中，各物理量与负极板移动距离x的关系图象中正确的是()思维突破1本题中l0的意义要认识清楚，l0是负极板向右移动的距离，而不是两极板间距离2求与平行板电容器有关的问题时，应从平行板电容器的电容决定式入手，首先确定不变量，然后根据电容决定式c进行推导讨论，找出各物理量之间的关系，从而得出正确结论跟踪训练2如图3甲所示为某同学设计的电容式位移传感器原理图，其中右板为固定极板，左板为可动极板，待测物体固定在可动极板上若两极板所带电荷量q恒定，极板两端电压u将随待测物体的左右移动而变化，若u随时间t的变化关系为uatb(a、b为大于零的常数)，其图象如图乙所示，那么图丙、丁中反映极板间场强大小e和物体位移x随时间t变化的图线是(设t0时物体位移为零) ()图3a和 b和 c和 d和a组与电容相关的概念类问题1对于给定的电容器，描述其电容c、电荷量q、电压u之间的相应关系的图象正确的是()2某电容器上标有“25 f、450 v”字样，下列对该电容器的说法中正确的是 ()a要使该电容器两极板之间电压增加1 v，所需电荷量为2.5105 cb要使该电容器带电荷量1 c，两极板之间需加电压2.5105 vc该电容器能够容纳的电荷量最多为2.5105 cd该电容器能够承受的最大电压为450 vb组电容器的动态分析3一平行板电容器两极板间距为d、极板面积为s，电容为，其中0是常量对此电容器充电后断开电源当增加两板间距时，电容器极板间 ()a电场强度不变，电势差变大b电场强度不变，电势差不变c电场强度减小，电势差不变d电场强度减小，电势差减小4(2010北京18)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4所示)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 ()图4a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，则不变课时规范训练(限时：60分钟)一、选择题1如图1所示的电容式键盘，是通过改变电容器的哪个因素来改变电容的 ()图1a两板间的距离 b两板间的电压c两板间的电介质 d两板的正对面积2下列关于电容器的说法中正确的是 ()a电容器是储存电荷和电能的器件b互相绝缘、相互靠近的两个导体构成电容器的电极，电容跟这两个导体是否带电无关c电容器所带电荷量是指每个极板所带电荷量d电容器的充电过程是将其他形式的能转化为电场能的过程，电容器的放电过程是将电场能转化为其他形式的能3(2011天津理综5)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，e2e1 bu22u1，e24e1cu2u1，e22e1 du22u1，e22e1图24如图2所示是测定液面高度h的电容式传感器示意图，e为电源，g为灵敏电流计，a为固定的导体芯，b为导体芯外面的一层绝缘物质，c为导电液体已知灵敏电流计指针偏转方向与电流方向的关系为：电流从左边接线柱流进电流计，指针向左偏如果在导电液体的深度h发生变化时观察到指针正向左偏转，则 ()a导体芯a所带电荷量在增加，液体的深度h在增大b导体芯a所带电荷量在减小，液体的深度h在增大c导体芯a所带电荷量在增加，液体的深度h在减小d导体芯a所带电荷量在减小，液体的深度h在减小图35如图3所示，两块较大的金属板a、b相距为d，平行放置并与一电源相连，s闭合后，两板间恰好有一质量为m、带电荷量为q的油 滴处于静止状态，以下说法正确的是 ()a若将s断开，则油滴将做自由落体运动，g表中无电流b若将a向左平移一小段距离，则油滴仍然静止，g表中有ba的电流c若将a向上平移一小段距离，则油滴向下加速运动，g表中有ba的电流d若将a向下平移一小段距离，则油滴向上加速运动，g表中有ba的电流6(2010安徽理综18)如图4所示，m、n是平行板电容器的两个极板，r0为定值电阻，r1、r2为可调电阻，用绝缘细线将质量为m、带正电的小球悬于电容器内部闭合开关s，小球静止时受到悬线的拉力为f.调节r1、r2，关于f的大小判断正确的是 ()a保持r1不变，缓慢增大r2时，f将变大图4b保持r1不变，缓慢增大r2时，f将变小c保持r2不变，缓慢增大r1时，f将变大d保持r2不变，缓慢增大r1时，f将变小7静电计是在验电器的基础上制成的，用其指针张角的大小来定性显示其金属球与外壳之间的电势差大小如图5所示，a、b是平行板电容器的两个金属板，g为静电计开始时开关s闭合，静电计指针张开一定角度，为了使指针张开的角度增大些，下列采取的措施可行的是 ()图5a断开开关s后，将a、b分开些b保持开关s闭合，将a、b两极板分开些c保持开关s闭合，将a、b两极板靠近些d保持开关s闭合，将滑动变阻器滑动触头向右移动8(2010重庆18)某电容式话筒的原理示意图如图6所示，e为电源，r为电阻，薄片p和q为两金属极板对着话筒说话时，p振动而q可视为不动在p、q间距增大过程中 ()ap、q构成的电容器的电容增大图6bp上电荷量保持不变cm点的电势比n点的电势低dm点的电势比n点的电势高图79如图7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向上移动一小段距离 ()a带电油滴将沿竖直方向向上运动bp点的电势将降低c带电油滴的电势能将减少d若电容器的电容减小，则极板带电量将增大图810如图8所示的电路，水平放置的平行板电容器中有一个带电液滴正好处于静止状态为了使液滴竖直向上运动，下列操作可行的 是()a断开开关，将两板间的距离拉大一些b断开开关，将两板水平地向相反方向移开一些c保持开关闭合，将两板间的距离减小一些d保持开关闭合，以两板各自的左侧板沿为轴，同时向上(即逆时针方向)转过一个小角度二、非选择题11如图9所示，水平放置的两平行金属板a、b接在u4 000 v的直流电源上，两极板间距离为2 cm，a极板接地，电场中a点距b极板1 cm，b点和c点均距a极板0.5 cm，求：图9(1)a点的电场强度；(2)a、c之间的电势差；(3)电子在b点的电势能；(4)电子从a点运动到c点，电场力做的功图1012如图10所示，一平行板电容器水平放置，板间距离为d，上极板开有一小孔，质量均为m，带电荷量均为q的两个带电小球(视为质点)，其间用长为l的绝缘轻杆相连，处于竖直状态，已知d 2l，今使下端小球恰好位于小孔中，由静止释放，让两球竖直下落当下端的小球到达下极板时，速度刚好为零试求：(1)两极板间匀强电场的电场强度；(2)两球运动过程中的最大速度复习讲义基础再现基础导引(1)(2)(3)(4)知识梳理1.(1)绝缘靠近(2)绝对值(3)异种电荷电场能电场能2.(1)