高中物理 2.4《电容器、电容》学案 沪科版选修3-1

用心 爱心 专心 1 2 42 4 电容器电容器 电容电容 学案导学学案导学 自主学习自主学习 1 两个相距很近的平行金属板中间夹上一层绝缘物质 就组成一个最简单的电容器 叫做 实际上 任何两个 又 的导体 都 可以看成一个电容器 2 电容器 与电容器 的比值 叫做电容器的电 容 表达式 C 国际单位制中单位 简称 符号 常用较小单位 l F F l pF F 电容是表示电容器 的物理量 3 平行板电容器极板正对面积为 S 极板间距为 d 当两极板间是真空时 电容 C 当两极板间充满相对介电常数为 r 的电介质时 电容 C 4 常用电容器从构造上看 可分为 和 两类 常用 的固定电容器有 和 同步导学同步导学 例 1 有一充电的平行板电容器 两板间电压为 3 V 使它的电荷量减少 3 l0 4C 于是 电容器两极板间的电压降低 1 3 此电容器的电容量 F 电容器原来的带电荷量是 C 若把电容器极板上的电荷量全部放掉 电容器的电容量是 F 解析 电容器两极板间电势差的变化量为 VVUU23 3 2 3 1 1 由 U Q C 有FFC 150 2 103 4 设电容器原来带电荷量为 Q 则 Q CU 1 5 10 4 3 4 5 10 4C 电容器的电容是由电容器本身因素决定的 与是否带电 带多少电荷量无关 所以电 容器放掉全部电荷后 电容仍然是 150 F 例 2 当一个电容器所带电 荷量为 Q 时 两极板间的电势差为 U 如果所带电荷量增大为 2Q 则 A 电容器的电容增大为原来的 2 倍 两极板间电势差保持不变 B 电容器的电容减小为原来的 1 2 倍 两极板间电势差保持不变 C 电容器的电容保持不变 两极板间电势差增大为原来的 2 倍 D 电容器的电容保持不变 两极板间电势差减少为原来的 1 2 倍 用心 爱心 专心 2 解析 本题考查对电容器电容定义式的理解 应明确 对某一电容器而言 其电容的大 小 决定于它的结构 与其所带的电荷量及两极板间的电势差无关 由于电容器的内部结构不变 故其电容也不变 由电容的定义式 C Q U 可知 当所带 的电荷量增大为 2Q 时 两极板间的电压也相应增大为 2U 故本题应选 C 点评 电容器的电容是用比值法定义的 本章中学过的用比值法定义的物理量还有 电 场强度 电势差 以前学过的用比值法定义的物理量 有 压强 密度等 从中了解在物理学 中是怎样来表征事物的某一特性或属性的 例 3 2000 年全国高考试题 对于水平放置的平行板电容器 下列说法正确的是 A 将两极板的间距加大 电容将增大 B 将两极扳平行错开 使正对面积减小 电容将减小 C 在下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 解析 根据 kd S C 4 影响平行板电容器的电容大小的因素有 正对面积增大 电 容增大 两板间距增大 电容减小 两板间放入电介质 电容增大 两板间放入金属 板 相当于减小平行板的间距 电容增大 所以选项 B C D 正确 点评 这是一道关于电容器的电容的基本题 电容器的电容是由本身的结构来决定 的 空气的介电常数接近于 1 其它各种绝缘体的介电常数都大于 1 所以空气电容中插入 任何绝缘体 其电容都增大 例 4 连接在电池两极上的平行板电容器 当两极板间的距离减小时 则 A 电容器的电容C变大 B 电容器极板的带电荷量Q变大 C 电容器两极板间的电势差U变大 D 电容器两极板间的电场强度E变大 解析 这是一道考查对电容器的有关物理量理解的问题 平行板电容器的电容 kd S C 4 当两极板间的距离d减小时 C增大 由于两极板连接在电池两极上 则两极 板间的电势差U保持不变 电容器所带电荷量UCQ 变大 两极板间的电场强度 d U E 变大 选项 A B D 正确 例 5 如图所示 两板间距为d的平行板电容器与一电源连接 开关 S 闭合 电容器两 K m 用心 爱心 专心 3 板间的一质量为m 带电荷量为q的微粒静止不动 下列各叙述中正确的是 A 微粒带的是正电 B 电源电动势的大小等于qmgd C 断开开关 S 微粒将向下做加速运动 D 保持开关 S 闭合 把电容器两极板距离增大 将向下做加速运动 解析 粒子受重力和向上电场力作用而静止 两板间的电场方向向下 所以粒子带负 电 由于粒子处于平衡状态时有mgqE 电源电动势 q mgd Ed 断开开关 S 电容 器的带电荷量不变 根据 S kQ d kd S Q Cd Q d U E 4 4 极板间电场没有改变 微粒仍 将静止不动 保持开关闭合 电 容器两极板间电压不变 两极板的距离增大 根据 d U E 得极板间电场的电场强度变小 微粒将向下做加速运动 所以选项 B D 正确 例 6 如图所示 A B为平行金属板 两板相距为d 分别与电源两极相连 两板的中央 各有一小孔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 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点自由下落后仍能返 回 D 把B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 解析 平行金属板与电源两极相连 则两极板间电势差U保持不变 带电质点由P运动 到N的过程中 重力做功与电场力做相等 若把A板向上平移一小段距离 质点速度为零的位置仍为N孔 且能返回 若把A板向 下平移一小段距离 质点速度为零的位置仍为N孔 且能返回 d d P M N B A 用心 爱心 专心 4 若把B板向上平移一小段距离 质点速度为零的位置在N孔之上 且能返回 若把B板 向下平移一小段距离 质点到达N孔时将在一竖直向下的速度 即将穿过N孔继续下落 所 以选项 A C D 正确 同步检测同步检测 1 下列关于电容器和电容的说法中 正确的是 A 根据 C Q U 可知 电容器的电容与其所带电荷量成正比 跟两板间的电压成反比 B 对于确定的电容器 其所带的电荷量与两板间的电压 小于击穿电压且不为零 成正 比 C 无论电容器的电压如何变化 小于击穿电压且不为零 它所带的电荷量与电压比值 恒定不变 D 电容器的电容是表示电容器容纳电荷本领的物理量 其大小与加在两板上的电压无 关 2 如图 1 7 5 所示 在开关 S 闭合时 质量为 m 的带电液滴处于静止状态 那么 下列判断正确的是 A 开关 S 断开 极板上电荷量将减小 电压降低 B 开关 S 断开 极板间距离减小 则极板上电荷量减小 C 开关 S 断开 极板间距离减小 则极板间的电压减小 D 开关 S 断开 极板间距离减小 则带电液滴向下运动 3 如图 l 7 6 中 是描述电容 C 带电荷量 Q 电势差 U 之间的相互关系的图线 对 于给定的电容器 关系正确的是 4 电容器 A 的电容比电容器 B 的电容大 这表明 A A 所带的电荷量比 B 多 B A 比 B 有更大的容纳电荷的本领 C A 的体积比 B 大 D 两电容器的电压都改变 1 V 时 A 的电荷量改变比 B 的大 图 l 7 6 图 1 7 5 用心 爱心 专心 5 5 如图 1 7 7 所示 先接通 S 使电容器充电 然后断开 S 当增大两极板间距离时 电容器所带电荷量 Q 电容 C 两板间电势差 U 电容器两极板间场强 E 的变化情况是 A Q 变小 C 不变 U 不变 E 变小 B Q 变小 C 变小 U 不变 E 不变 C Q 不变 C 变小 U 变大 E 不变 D Q 不变 C 变小 U 变小 E 变小 6 平行金属板 A B 组成的电容器 充电后与静电计相连 如图 1 7 8 要使静电计 指针张角变大 下列措施中可行的是 A A 板向上移动 B B 板向右移动 C A B 之间插入电介质 D 使两板带的电荷量减小 7 如图 1 7 9 所示 A B 是平行板电容器的两个极板 B 板接地 A 板带有电荷量 Q 板间电场中有一固定点 P 若将 B 板固定 A 板下移一些 或者将 A 板固定 B 板上移一 些 在这两种情况下 以下说法中正确的是 A A 板下移时 P 点的电场强度不变 P 点电势不变 B A 板下移时 P 点的电场强度不变 P 点电势升高 C B 板上移时 P 点的电场强度不变 P 点电势降低 D B 板上移时 P 点的电场强度减小 P 点电势降低 8 一个平行板电容器 当其电荷量增加 Q 1 0 10 6C 时 两板间的电压升高 U 10 V 则此电容器的电容 C F 若两板间电压为 35 V 此时电容器的带电荷 量 Q C 9 平行板电容器两板间距为 4cm 带电 5 0 10 8C 板间电场强度为 4 5 104N C 则 其电容 C F 若保持其他条件不变而使两板正对面积减为原来的 1 4 则其电容变 为 10 如图 l 7 10 所示 平行放置的金屑板 A B 组成一只平行板电容器 对以下两种 情况 1 保持开关 S 闭合 使 A 板向右平移错开一些 2 S 闭合后再断开 然后使 A 板向上平移拉开些 讨论电容器两扳间的电势差 U 电荷量 Q 板间场强 E 的变化情况 图 l 7 7 图 l 7 8 图 l 7 9 图 l 7 10 用心 爱心 专心 6 11 如图 1 7 11 中 下列几种电路情况中有无电流 若有电流 电阻 R 上电流方向如 何 合上开关 S 瞬间 合上 S 后又将电容器 C 的两板距离增大 图 l 7 11 用心 爱心 专心 7 学后反思 学后反思 你对学案的意见 你对学案的意见 课后作业 课后作业 问题与练习 1 2 3 4 2 42 4 电容器电容器 电容电容 学案导学参考答案学案导学参考答案 自主学习 自主学习 1 平板电容器 彼此绝缘