2019-2020学年高中物理 第一章 电场 电流 4 第四节 电容器学案 新人教版选修1-1

第四节电容器1.了解电容器的结构和功能，常见的电容器有哪些(重点)2.了解不同的电容器电容量不同，知道哪些因素影响电容的大小(难点)3.知道电容的单位, 学生用书p12)一、电容器1最早出现的电容器是莱顿瓶，电容器是储存电荷的装置2平行板电容器：在两个正对的平行金属板中间夹一层绝缘物质，就组成一个最简单的电容器两个金属板是电容器的两个极板，中间所夹的物质叫做电介质实际上，任何两个彼此绝缘又互相靠近的导体，都可以看成是一个电容器3充电：把电容器的一个极板与电池组的正极相连，另一个极板与电池组的负极相连，就能使两个极板分别带上等量的异种电荷，这个过程叫做电容器的充电充电使电容器储存了电荷4放电：使充电后的电容器失去电荷的过程1电容器是储存电荷的装置，在充放电过程中，电容器储存的电荷如何变化？提示：充电过程中，电容器储存的电荷量增加，放电过程中储存的电荷量减少二、电容器的电容1影响因素：电容器极板的正对面积越大，极板间的距离越近，电容器的电容就越大，极板间电介质的性质也会影响电容器的电容量2单位：法(f)，还有微法(f)和皮法(pf)它们的关系是：1 f106 f1012 pf.2当电容器储存的电荷量为零时，电容器的电容是否为零？ 提示：不是电容器的电容的影响因素是电容器的正对面积、极板间距离和电介质，与电荷量的多少无关对电容器充、放电过程的分析学生用书p131充电过程(如图所示)：将电容器接入电路或接在电源两端使电容器带电的过程当电容器充电结束后，电容器两极板间电压与充电电压相等2放电过程(如图所示)：用导体或电阻接在带电的电容器两端，使电容器上的电荷中和的过程(1)无论是充电过程还是放电过程都是很短暂的(2)当充放电结束时，充、放电的电流消失，此时连接电容器的电路处于断路状态(多选)如图所示，e为电源，s为单刀双掷开关，c为电容器，下列说法正确的是()a当s闭合在1上时，电容器的上极板带正电，下极板带负电b把s闭合在1上，此时为电容器的充电过程c当s闭合在1上后电容器两极板间有电压d当把开关从1闭合到2后电容器开始充电解析当开关s接1时，电容器两极板分别接在电源两端，电源给电容器充电，使电容器上极板带上正电，下极板带上负电，电容器带电后，两极板间有电压，选项a、b、c正确；当开关s接2时，充了电的电容器的两极板被导线相连，使两极板上正、负电荷发生中和，电容器放电，选项d错误答案abc在判断充、放电电流方向时，我们可以用等效的方法，即充电时，电容器可等效成一个用电器，电流从电源的正极流向电源的负极；放电时，电容器等效成电源，电流从等效电源(即电容器)的正极流向等效电源(电容器)的负极对电容概念的理解学生用书p131电容是表示电容器容纳(储存)电荷本领大小的物理量，在电压相同的情况下，电容器极板上储存的电荷量越多，表示电容器的电容越大电容器所带的电荷量是指每个极板所带电荷量的绝对值2决定电容器电容大小的物理量电容器极板的正对面积越大、极板间距离越小，电容器的电容就越大极板间电介质的性质也会影响电容器的电容(1)电容器的电容取决于电容器本身的性质，与电容器所带的电荷量q及两极板间电压u无关(2)加在电容器上的电压不能超过某一限度，超过这个限度电介质将被击穿，两极板间不再绝缘，电容器损坏下列关于电容的说法中正确的是()a一只电容器带电荷量越大，电容越大b如果一个电容器没有电压，就没有电荷量，也就没有电容c在其他条件不变的基础上，正对面积越大，电容越小d对于可变电容器而言，在其他条件不变的基础上，正对面积越大，电容越大思路点拨 根据影响平行板电容器电容的因素判断解析电容是描述电容器容纳电荷本领大小的物理量，其大小是由电容器自身决定，取决于两导体的形状、相对位置及两导体间的电介质这三个因素所以a、b错误；对于可变电容器，动片旋入越多，正对面积越大，电容也就越大故c错误，d正确答案d电容器a的电容比电容器b的电容大，这表明()aa所带的电荷量比b多ba比b能容纳更多的电荷量ca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的大解析：选d.电容是电容器的固有属性，由电容器本身的构造决定，电容描述电容器容纳电荷的本领(电容器两极间的电压每改变1 v所改变电荷量的多少)大小，而不表示容纳电荷的多少或带电荷量的多少电容器的应用学生用书p14据预测，21世纪智能机器人将进入家庭各种各样的传感器是智能机器人的核心部分，传感器是一种将感受到的物理量(如光、热、力、声等)转化为便于测量的物理量(一般是电学量)的转化装置如图是一种测量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，可使膜片产生压力，发生形变，引起电容的变化，将电容器、灵敏电流计、直流电源串联，接成闭合电路，那么()当f向上压膜片电极时，电容减小当f向上压膜片电极时，电容增大若电流计有示数，则压力f发生变化若电流计有示数，则压力f不发生变化abc d审题指导 解答本题的关键是判断影响电容的各因素如何变化，从而确定电容的变化解析影响电容器电容大小的因素有：正对面积、极板间的距离、极板间电介质的性质正对面积越大、极板间距离越小，电容器的电容就越大本题中是通过改变极板间的距离来改变电容的当f向上压膜片电极时，膜片距离变小，则电容变大，错误，正确；本题中电容器始终与电源相接，电容器的电压不变而当电容器上电压不变时，与之相连的电流计有示数，说明电容器正在充放电，则电容器的电荷量发生变化，说明电容器的电容发生变化，而电容发生变化是由于压力f发生变化引起极板间的距离变化，正确，错误答案b解答电容传感器类问题关键是找出相当于电容器的两个极板，即形成电容器的部分找出条件变化引起电容器的哪个因素改变，才不至于判断错误 随堂检测 学生用书p141有关电容的单位及换算正确的是()a电容的单位是库仑b电容的国际单位是法拉c1法106微法d法拉是个很小的单位解析：选b.电容的单位是法拉，库仑是电荷量的单位，a选项错误，b选项正确，法拉这个单位很大，1法拉106微法，选项c、d都错2下列四个电学器材中，是电容器的是()解析：选d.a选项是电池，b选项是滑动变阻器，c选项是电流表，d选项是可变电容器3(多选)使电容器充电后断开电源，下列办法中可以改变电容器的电容大小的是()a其他条件不变，只增加两极板间距离b其他条件不变，只减小两极板间距离c其他条件不变，减小极板的正对面积d其他条件不变，使电容器放电解析：选abc.电容的大小取决于极板的正对面积、极板间的距离和板间电介质的性质，所以，选项a、b、c正确；使电容器放电不是改变电容的决定因素，所以选项d错误4.如图为可变电容器，由一组动片和一组定片组成，这两组金属片之间是互相绝缘的，动片旋入得越多，则()a正对面积越大，电容越大b正对面积越大，电容越小c动片定片间距离越小，电容越大d动片定片间距离越小，电容越小解析：选a.可变电容器中动片旋入越多，其极板正对面积越大，对极板间距离不产生影响，因此电容变大，选项a正确5某电容器上标有“220 v300 f”，300 f_f_pf.解析：由于1 f106 f1012 pf，所以：300 f3104 f3108 pf.答案：31043108课时作业 学生用书p75(单独成册)一、单项选择题1下列符号中，表示电容器的是()解析：选a.电容器的符号为“”，“”为电源的符号，“”为电阻的符号，“”为电流表的符号2有一电学元件，上面标有“450 v250 f”字样，由此可知该电学元件是()a电源b电阻器c电容器 d电灯泡解析：选c.只有电容器的单位是法拉3收音机选台时，是通过改变调谐电路中电容器的电容来完成的对于这个过程下列说法正确的是()a是通过改变两极板的正对面积来完成的b是通过改变两极板之间的距离来完成的c是通过改变两极板之间的电介质来完成的d以上说法都不对解析：选a.收音机的选台旋钮，是通过改变电容器两板的正对面积来改变电容的，当变到调谐电路的固有频率和想要接收的某电台频率相等时，该电磁波在调谐电路中产生的振荡电流最强，其他电台的很弱，从而就可收听该电台的节目了所以只有a正确4在一些星级宾馆的洗手间通常装有自动干手机，洗手后将湿手靠近，机内的传感器就开通电热器加热，有热空气从机内喷出，将湿手烘干，手靠近干手机能使传感器工作，是因为()a改变湿度 b改变温度c改变磁场 d改变电容解析：选d.根据自动干手机工作的特征：手靠近，电热器工作；手撤离，电热器停止工作人是一种导体，可以与其他导体构成电容手靠近时相当于连接一个电容，可以确定干手机内设有电容式传感器，由于手的靠近改变了电容用湿度和温度来驱动电热器工作，理论上可行，但是假如干手机是由于温度、湿度的变化而工作就成了室内烘干机故d项正确5.如图所示，s闭合的瞬间和稳定后，下列说法正确的是()a无电流通过电阻rb通过电阻r的电流方向先由a到b，稳定后无电流c通过电阻r的电流方向先由b到a，稳定后由a到bd一直由a到b解析：选b.s接通的瞬间，尽管电流无法通过电容器，但电容器充电，即上板充正电，下板充负电，故r上有从a到b的电流当达到稳定后，整个电路中无自由电子的移动，故没有电流，故选b.6如图是电容式话筒的示意图，话筒的振动膜(绝缘材料)前面镀有薄薄的金属层，膜后距膜几十微米处有一金属板，振动膜上的金属层和这个金属板构成电容器的两极人对着话筒说话时，振动膜前后振动，使电容发生变化，导致电容变化的主要原因是电容器两板间的()a距离变化 b正对面积变化c介质变化 d电压变化解析：选a.人对着话筒说话时，振动膜前后振动，使电容器(视为平行板电容器)中两板间距离d发生变化，这是导致电容变化的主要原因二、多项选择题7下列说法正确的是()a两个不接触但靠得很近的人，有时可以看做一个电容器b电容器的带电量，是两极板所带电量绝对值的和c电容器的带电量，是两个极板上所带的电荷量的差d电容器充电后两极板间的电压等于充电的电压解析：选ad.人是导体，两个绝缘但靠的很近的导体都可以看做电容器，选项a对；电容器的带电量是指一个极板的带电量的绝对值，选项b、c错误；充电后，电容器的电压等于电源电压，选项d正确8下列关于电容器的说法正确的是()a电容器由两个彼此绝缘的导体构成b电容器只能储存同种电荷c任何绝缘的物质都可以作电容器的电介质，例如空气、塑料、陶瓷等d莱顿瓶虽然能储存电荷但它却不是电容器解析：选ac.a两个相互靠近、彼此绝缘的导体就可以构成一个电容器b电容器带电后两极板分别带上等量异种电荷c任何绝缘的物质都可以作电容器的电介质d莱顿瓶是电容器9.如图所示有关固定电容器的电荷量(q)、电压(u)、电容(c)的关系图象正确的是()解析：选bd.电容由电容器本身性质决定，与q、u无关，即c不随u、q的变化而变化10.传感器是把非电学量(如速度、温度、压力等)的变化转换成电学量变化的一种元件，在自动控制中有着相当广泛的应用，如图所示是一种测定液面高度的电容式传感器，金属芯线与导电液体形成一个电容器，从电容c大小的变化就能反映液面的升降情况，两者的关系是()ac增大表示h增大 bc增大表示h减小cc减小表示h减小 dc减小表示h增大解析：选ac.金属芯线和导电液体构成了电容器的两个极板，h增大时，两极板正对面积增大，电容增大；反之，h减小时，电容减小三、非选择题11. 如图所示，计算机键盘的每一个键下面都连一小块金属片，与该金属片隔有一定气隙的是另一块小的固定金属片，这两块金属片组成一个小电容器当键被按下时，与之相连的电子线路就能检测出哪个键被按下了，从而给出相应的信号试简单分析其工作原理解析：计算机键盘是