电容器__电容器的电压、电荷量和电容的关系.ppt

2014新课程高中物理总复习第一轮 福建省鲁科版 电场 4 电容器电容器的电压 电荷量和电容的关系 第七章 一 电容器两个彼此又相互靠近的构成一个电容器 常用电容器 有固定电容器和可变电容器 固定电容器有 和 使用电解电容器时不能接错其两极 不能接电流 可变电容器通常采用改变来改变电容大小 绝缘 导体 纸质电容器 电解电容器 交变 导体正对面积 电容器的充放电使电容器两极板带上等量异种电荷的过程称为 充电后在两极间就存在 两极间就存在电势差 此电势差叫电容器的 电容器上所带电荷量的绝对值叫做电容器的电荷量 电容器充电后 两极间用导体接通 使两板电荷相互 电容器的带电量逐渐减小的过程叫 充电 电场 电压 一个极板 中和 放电 二 电容 定义 电容器所带与两个极板间的的比值 公式 单位 单位符号 平行板电容器的电容决定公式 电荷量 电势差 C Q U 法拉 F 电容器定义式和决定式的应用传感器是把非电学物理量 如位移 速度 压力 角度等 转换成电学物理量 如电压 电流 电阻等 的一种元件 如图7 4 1所示中的甲 乙 丙 丁是四种常见的电容式传感器 下列说法正确的是 图7 4 1 A 甲图中两极间的电荷量不变 若电压减少 可判断出h变小B 乙图中两极间的电荷量不变 若电压增加 可判断出 变小C 丙图中两极间的电压不变 若有电流流向传感器的负极 则x变小D 丁图中两极间的电压不变 若有电流流向传感器的正极 则F变大 在图 甲 中 导电液和金属棒彼此之间绝缘相当电容器两极 电容器两极间距和带电量不变 当h减小时 两极之间正对面积S减小 电容器电容减小 因而两极之间电压增大 此时传感器显示电压值应增大 故选项A错误 在图 乙 中 动片和定片彼此之间绝缘相当电容器两极 电容器两极间距和带电量不变 当动片旋转 角越大 两极之间正对面积S越小 同理得两极之间电压增大 此时传感器显示电压值应增大 故选项B错误 在图 丙 中 插入电介质材料 电容器电容增大 而两极间的电压不变 因而电容器带电量增多 即正极板失去电子 电流方向由外电路指向正极 选项C错误 在图 丁 中 两极之间距离减小 电容器电容增大 而两极之间电压不变 故电容器充电 即正极板失去电子 电流方向由外电路指向正极 选项D正确 解决本题时首先要理解以上四种情况中电容器的两极在哪里 电容的大小取决于装置中哪些因素 解决了这些跨度问题才能顺利应用知识进行分析 因此 运用物理知识解决实际问题时 首先要识别 庐山真面目 即在实际现象与物理知识之间搭上 桥梁 从而建立物理情景和物理模型 如涉及静电场的传感器 示波管原理 静电分选 尖端放电和避雷针等问题都存在知识与实际之间的跨度 复习时应作针对性思考 如下图所示 关于给定的电容器电容C 带电量Q 极板间电压U之间的关系 下列正确的是 电容器电容决定于极板正对面积大小S 两极板间距离及极板间介质材料的种类 而与极板带电量Q 极板间电压U等无关 因此选项B D错误 选项C正确 在电容器电压发生改变情况下 电容器电容不变 根据Q CU知 电容器带电量Q与极板间电压U成正比 选项A错误 平行板电容器的电压 电容 电荷量 场强的关系平行板电容器的电容C 两板间的电压U 两板间场强E和带电量Q在下列情况下怎样变化 1 保持两板与电源相连 只增大两板间距离 则C U Q E 2 给电容器充电后与电源断开 再增大两板间距离 则C U Q E 1 由于电容器与电源接通 所以U不变 U E 所以C变小 Q C U 所以Q变小 E 所以E变小 2 充电后断开电源 所以Q不变 所以C变小 U 所以U变大 E 保持不变 常用三个公式 来讨论电容器问题 关键要弄清哪些是变量 哪些是不变量 当Q不变而d改变时 内部场强不变 这是个很有用的结论 同理 同学们也可以思考一下 若上题中将 增大板的距离 改为 减小两板的正对面积 各量又是如何变化的 带有等量异种电荷的两块等大的平行金属板M N水平正对放置 如图7 4 2所示 两板间有一带电微粒以速度v0沿直线运动 当微粒运动到P点时 将M板迅速向上平移一小段距离后 则此后微粒的可能运动情况是 图7 4 2 A 沿轨迹 运动B 沿轨迹 运动C 沿轨迹 运动D 沿轨迹 运动 两极板带电量不变 只减小两板间距离 则两极间场强不变 即电场力不变 1 对于水平放置的平行板电容器 下列说法正确的是 A 将两极板间距加大 电容将增大B 将两极板平行错开 电容将减小C 在两极板间放入陶瓷板 电容将减小D 在两极板间放入一厚度小于两极间距的铝板 电容将减小 解析 放入陶瓷板相当于介电常数增大 放入铝板 相当于两极板间距减小 基础训练 B 2 如图7 4 3所示 让平行板电容器带电后 静电计指针偏转到一定角度 若不改变A B两极板带电量而减小两极板之间距离 同时在极板之间插入电介质 那么静电计指针偏转角度 A 一定减小B 一定增大C 一定不变D 可能不变 基础训练 A 图7 4 3 解析 静电计指针偏角大小显示电容器两极板之间电压的大小 偏角越大 表示两极间电压越大 基础训练 基础训练 C 图7 4 4 4 如图7 4 5所示 两板间距为d的平行板电容器与一电源连接 开关闭合 电容器两板间有一质量为m 电荷量为q的微粒静止不动 下列叙述正确的是 A 微粒带正电B 断开开关 微粒将向下加速运动C 保持开关闭合 将电容器两极板间的距离拉大 微粒将向下加速运动D 保持开关闭合 将电容器两极板错开 使正对面积减小 微粒向下加速运动 基础训练 图7 4 5 C 解析 粒子处于静止状态 说明粒子所受到的电场力与重力方向相反 而电容器内部场强方向向下 故该粒子带负电 若断开开关而不调节电容器 则电容器内部场强不变 故此时粒子仍静止 若保持开关闭合 则电容器极板间电压不变 当将电容器极板间距拉大时 极板间场强大小减小 故此时粒子将加速向下运动 若保持开关闭合 仅减小两板间正对面积时 则板间场强不变 此时粒子仍静止 基础训练 5 有两个平行板电容器 它们的电容之比为4 3 带电量之比为1 3 如果有两个电子都从静止状态分别从两个电容器的负极板出发 飞向正极板 则两个电子达到正极板时的速度之比为 A 1 B 1 2C 2 D 2 3 基础训练 B 6 2010 北京卷 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7 4 6 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q 实验中 极板所带电荷量不变 若 提升训练 图7 4 6 A 提升训练 7 如图7 4 7所示 A B为平行金属板 两极相距为d 分别与电源两极相连 两板的中央各有一个小孔M和N 今有一带电质点 自A板上方相距为d的P点由静止自由下落 P M N在同一竖直线上 空气阻力忽略不计 到达N孔时速度恰好为零 然后沿原路返回 若保持两极板间的电压不变 则 提升训练 图7 4 7 A 把A板向上平移一小段距离 质点自P点自由下落后仍能返回B 把A板向下平移一小段距离 质点自P点自由下落后将穿过N孔继续下落C 把B板向上平移一小段距离 质点自P点自由下落后将穿过N孔继续下落D 把B板向下平移一段距离 质点自P点自由下落后仍能返回 提升训练 答案 A 解析 电场力做的功数值上等于重力做的功时带电质点恰好返回 A板上移后重力做的功与克服电场力做的功仍相等 电压不变 A正确 同理B错误 B板上移后 带电质点还未到达B板前重力做的功已经等于克服电场力做的功了 所以C错误 B板下移后 带点质点到达B板时重力做的功将大于克服电场力做的功 粒子将穿过N孔 D错误 提升训练 8 如图7 4 8 a 所示是用高电阻放电法测电容器电容的实验装置图 其原理是测出电容器在充电电压为U时所带电荷量 从而求出电容C 实验器材有带输出电压显示的学生直流电源 秒表 待测电容器 约1000 F左右 高值电阻 10kw 微安表 还有开关 导线若干 拓展训练 图7 4 8 该实验操作步骤如下 按电路图接好电路 接通开关S 调节电阻箱R的阻值 使微安表的指针接近满刻度 记下这时的电压表读数U0 6 2V和微安表读数I0 490 A 断开开关S使电容器开始放电 在断开开关的同时开始计时 每隔5秒读一次微安表的读数i 将读数记录在预先设计的表格中 根据表格中的12组数据 以时间t为横坐标