10.4　电容器的电容（导学案）（原卷版）

PAGE1§10-4电容器的电容一、学习目标1.知道电容器的概念，知道电容器的主要构造.，了解电容器的充、放电现象。2．理解电容的概念，掌握电容的定义式、单位，并能应用定义式进行简单的计算。3．了解平行板电容器的电容公式，知道改变平行板电容器电容大小的方法。4.通过探究得出影响平行板电容器电容的因素，会应用平行板电容器的电容公式分析有关问题，会对电容器的两类动态问题分析。二、学习过程【问题探究】(1)把电容器的两个极板分别与电源两极相连，对电容器进行充电，该过程中能量是如何转化的？当把电容器两极相接，使电容器放电，该过程中能量是如何转化的？(2)当电容器的带电荷量增加时，电容器两极板间的电势差如何变化？带电荷量Q和板间电势差U的比值是否发生变化？【知识点1】电容器电容1．基本构造：任何两个彼此绝缘又相距很近的导体，都可以看成一个电容器．2．充电、放电：使电容器两个极板分别带上等量异种电荷，这个过程叫充电．使电容器两极板上的电荷中和，电容器不再带电，这个过程叫放电．3．从能量的角度区分充电与放电：充电是从电源获得能量储存在电容器中，放电是把电容器中的电场能转化为其他形式的能量．4．电容：电容器所带电荷量Q与电容器两极板之间的电势差U之比．5．定义式：C＝eq\f(Q,U).pF.7．物理意义：电容器的电容是表示电容器容纳电荷本领的物理量，在数值上等于使两极板之间的电势差为1_V时，电容器所带的电荷量．例题1、关于电容器，下列说法不正确的是（）A．电容描述电容器容纳电荷的本领B．电容器充电时，与电源正极相连的极板带正电C．电容器带电时，两个极板只有一个板上有电荷D．世界上最早的电容器叫莱顿瓶跟踪训练：图所示是描述对给定的电容器充电时电量Q、电压U、电容C之间相互关系图像，其中错误的是（）A．B．C． D．例题2、一平行板电容器的电容，当两极板间电势差为20V时，所带电荷量为（）A． B． C． D．跟踪训练：有一充电的平行板电容器，两板间的电势差为3V，现使它的电荷量减少3×10－4C，于是电容器两板间的电势差降为原来的eq\f(1,3)，则此电容器的电容是多大？电容器原来带的电荷量是多少？若将电容器极板上的电荷量全部放掉，电容器的电容是多大？【问题探究】平行板电容器由两块平行放置的金属板组成．利用平行板电容器进行如下实验：(1)如图所示，保持Q和d不变，减小两极板的正对面积S，观察电势差U(静电计指针偏角)的变化，依据C＝eq\f(Q,U)，分析电容C的变化．(2)如图所示，保持Q和S不变，增大两极板间的距离d，观察电势差U(静电计指针偏角)的变化，依据C＝eq\f(Q,U)，分析电容C的变化．(3)如图所示，保持Q、S、d不变，插入电介质，观察电势差U(静电计指针偏角)的变化，依据C＝eq\f(Q,U)，分析电容C的变化．【知识点2】平行板电容器1．结构：由两个平行且彼此绝缘的金属板构成．2．电容的决定因素：电容C与两极板间电介质的相对介电常数εr成正比，跟极板的正对面积S成正比，跟极板间的距离d成反比．3．电容的决定式：C＝eq\f(εrS,4πkd)，εr为电介质的相对介电常数，k为静电力常量．当两极板间是真空时，C＝eq\f(S,4πkd).例题3、研究与平行板电容器电容有关因素的实验装置如图所示。下列说法正确的是（）A．实验前，用丝绸摩擦过的玻璃棒与电容器a板接触，可使电容器a板带正电B．实验中，只将电容器b板向上平移，静电计指针的张角变小C．实验中，只在极板间插入有机玻璃板，静电计指针的张角变大D．实验中，只增加极板带电量，静电计指针的张角变大，表明电容增大例题4、两个较大的平行金属板A、B相距为d，分别接在电压为U的电源正、负极上，这时质量为m，带电油滴恰好静止在两极之间，如图所示，在其它条件不变的情况下，如果将两极非常缓慢地错开一些，那么在错开的过程中（）A．油滴将向上加速运动，电流计中电流从b流向aB．油滴将向下加速运动，电流计中的电流从a流向bC．油滴静止不动，电流计中的电流从a流向bD．油滴静止不动，电流计中的电流从b流向a§10-4电容器的电容作业班级：学号：姓名：一、选择题1．关于已充上电的某个平行板电容器，下列说法不正确的是（）A．两极板上一定带异种电荷B．两极板所带的电荷量一定相等C．充上的电量越多，其电容就越大D．充上的电量越多，两极板间的电势差就越大2．下列电容器相关知识描述正确的是（）A．图甲为电容器充电示意图，充完电后电容器上极板带正电，两极板间的电压U等于电源的电动势EB．图乙为电容器放电示意图，放电过程中电流大小保持不变C．图丙为电解电容器的实物图和符号，图丁为可变电容器及其符号，两种电容使用时都严格区分正负极D．图戊中的电容器上有“5.5V1.0F”字样，其中的5.5V是电容器的击穿电压值3．如图所示电路，电容器原来不带电，在t=0时将电键S闭合，在电容器充电的过程中，将电阻R的电功率PR、电路中的电流强度I、电容器两端的电压U和电容器所带电量Q随时间t变化的关系描述成如下四个图象，其中正确的是（）A．B．C． D．4．一平行板电容器，带电荷量为Q，两极板电势差为U，若带电荷量变为2Q，则（）A．电容变为原来的2倍，两极板电压不变B．电容变为原来的倍，两极板电压不变C．电容不变，两极板电压是原来的倍D．电容不变，两极板电压是原来的2倍5．如图所示，直流电源、开关、电流表、平行板电容器、可变电阻R组成闭合电路。下列说法中正确的是（）A．增大电容器极板间距，电容器的电容增大B．电容器的电容随其两端电压的增大而增大C．电容器充电时，通过电流表的电流方向由b到aD．保持开关闭合，可变电阻R的阻值增大，电容器两端电压减小6．如图所示，两块相互靠近的平行金属板组成的平行板电容器，极板N与静电计相连，极板M与静电计的外壳均接地。用静电计测量平行板电容器两极板间的电势差U。在两板相距一定距离d时，给电容器充电，静电计指针张开一定角度。在整个实验过程中，保持电容所带电量Q不变，下面的操作中将使静电计指针张角变大的是（）A．仅将M板向上平移B．仅将M板向右平移C．仅在M、N之间插入云母板D．仅在M、N之间插入金属板，且不和M、N接触7．如图所示，电路中A、B为两块竖直放置的金属板，C是一只静电计，开关S合上后，静电计指针张开一个角度，下述做法可使静电计指针张角增大的是（）A．使A、B两板靠近一些B．使A、B两板正对面积减小一些C．断开S后，使B板向右平移一些D．断开S后，使A、B正对面积增大一些8．工厂在生产纺织品、纸张等绝缘材料时，为了实时监控其厚度，通常要在生产流水线上设置如图所示传感器。其中A、B为平行板电容器的上、下两个极板，上下位置均固定，且分别接在恒压直流电源的两极上（电源电压小于材料的击穿电压）。当流水线上通过的产品厚度减小时，下列说法正确的是（）A．A、B平行板电容器的电容增大B．A、B两板间的电场强度减小C．A、B两板上的电荷量变大D．有电流从a向b流过灵敏电流计9．如图所示，平行板电容器上极板带正电荷，且与静电计相连，静电计金属外壳和电容器下极板都接地，在两极板间有一个固定在P点的正点电荷，以E表示两极板间电场的电场强度，Ep表示点电荷在P点的电势能，θ表示静电计指针的偏角，若保持上极板不动，将下极板向上移动一小段距离至图中虚线位置，则（）A．θ增大，E增大 B．θ减小，E减小C．θ增大，Ep增大 D．θ减小，Ep减小10．如图所示的实验装置中，平行板电容器的极板A接地，极板B与一个灵敏的静电计相接，将A极板向左移动，增大电容器两极板间的距离时，电容器所带的电量Q、电容C，两极间的电压U，电容器两极板间的场强E的变化情况是（）A．Q不变，C变小，U变大，E不变 B．Q变小，C变小，U不变，E不变C．Q不变，C变小，U变大，E变小 D．Q变小，C不变，U不变，E变小二、非选择题11．一个平行板电容器，当其电荷量增加ΔQ＝1.0×10-6C时，两板间的电压升高ΔU＝10V，求：(1)此电容器的电容C是多少法拉？(2)若两板间电压为35V，此时电容器的带电荷量Q是多少？12．如图所示，P、Q两金属板间的电势差为10V，板间存在匀强电场，方向水平向左，板间的距离d＝10cm，其中Q板接地，两板间的A点距P板3cm。求：(1)P板的电势；(2)保持两板间电势差不变，而将Q板向左平移5cm，则A点的电势为多少？13．如图所示，已知平行板电容器两极板间距离4mm，充电后两极板电势差为120V。A板带正电，若它的电容为3μF，且P到A板距离为1mm。（已知电子的带电量为-e）求：（1）电