4静电现象的应用和电容器的电容测试题
第八章 静电场 实验十 观察电容器的充、放电现象
实验十观察电容器的充、放电现象实验原理实验操作注意事项图甲电容器充电图乙电容器放电电容器与电源相连，形成充电电流，随着极板电荷量的增加，充电电流减小。
电容器的正、负电荷中和，形成放电电流，随着极板电荷量的减少，放电电流减小1.连电路，按原理图连接器材。
2.单刀双掷开关S接1，观察充电现象。
3.单刀双掷开关S接2，观察放电现象。
4.关闭电源，整理器材1.电流表要选用小量程的灵敏电流表。
2.要选择大容量的电容器。
3.实验要在干燥的环境中进行。
4.在做放电实验时，在电路中串联一个电阻，避免烧坏电流表数据处理1.观察电流表示数变化，总结电容器充、放电电流的变化规律。
2.可将电流表换成电流传感器，由计算机绘制充、放电的i－t图像，由图像计算充、放电过程通过电流传感器的电荷量。
方法：先算出一个小方格代表的电荷量，然后数出整个图像与横轴所围的面积中的方格数(大于半个的按一个方格计算，小于半个的舍弃)。
电容器充电或放电过程中电荷量为一个小方格代表的电荷量乘以方格数。
3.电容器两极板之间的电压等于电源电动势，由电容的定义式C＝QU估算出电容器的电容C 。
考点电容器充、放电过程的分析例1(2023·北京市海淀区高三期末)某同学用电流传感器和电压传感器研究电容器的放电情况，按如图1连接电路，实验时，先将开关S与1端相连，待电路稳定后，将开关掷向2端，传感器将信息传入计算机，屏幕上可以显示出电流、电压随时间变化的i－t图线、u－t图线。
图1(1)由图1可知，传感器2应为________传感器(选填“电流”或“电压”)。
(2)计算机屏幕上显示的i－t图线可能为下图中的______，u－t图线可能为下图中的______。
(3)结合屏幕显示的i－t图线、u－t图线信息，可以估算出________。
A.电容器的电容B.电容器储存的电荷量答案(1)电压(2)B D(3)AB解析(1)传感器2与电阻R并联，应为电压传感器。
高二物理电容器试题
高二物理电容器试题1.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）。
设两极板正对面积为S，板间的距离为d，静电计指针偏角为θ。
实验中，极板所带电荷量不变，则下列说法正确的是（）A．保持S不变，增大d，则θ变大B．保持S不变，增大d，则θ变小C．保持d不变，减小S，则θ变小D．保持d不变，减小S，则θ不变【答案】A【解析】根据电容的定义式C=，保持S不变，增大d，电容C减小，再根据U=，知U 增大，所以θ变大．故A正确，B错误．保持d不变，减小S，电容减小，再根据U=，知U增大，所以θ变大．故CD错误．【考点】本题考查电容器的动态分析。
2.如图所示，将平行板电容器与电池组相连，两板间的带电尘埃恰好处于静止状态。
若将两板缓慢地错开一些，其他条件不变，则( )A．电容器带电量不变B．尘埃仍静止C．检流计中有a→b的电流D．检流计中有b→a的电流【答案】BC【解析】据题意，带电尘埃处于静止状态，则有：，当电容器与电池相连电容器电压U 不变，计算后得到：，据上式可知，改变两板正对面积，对电场力大小没有影响，则尘埃仍处于静止，故B选项正确；据可知，减小正对面积，两极板电荷量减少，电容器放电，则产生放电电流，电流从上极板流出，故从a到b，则C选项正确而A、D选项错误。
【考点】本题考查电容器动态平衡问题。
3.如图所示，将平行板电容器与电池组相连，两板间的带电尘埃恰好处于静止状态。
若将两板缓慢地错开一些，其他条件不变，则 ( )A．电容器带电量不变B．尘埃仍静止C．检流计G中有a→b的电流D．检流计G中有b→a的电流【答案】BC【解析】由题意知，电容器两板与电源相连，板间电势差U不变，两板缓慢错开，使正对面积s减小，根据知，电容C减小，再根据可得电荷量Q减小，电容器放电，故A错误；板间距不变，电势差不变，故板间电场强度不变，，尘埃仍静止，所以B正确；放电电流从带正电的极板流出，故C正确；D错误。
【考点】本题考查电容器的动态分析。
电容漏电检测
1、用万用表电阻档检查电解电容器的好坏
电解电容器的两根引线有正、负之分，在检查它的好坏时， 对耐压较低的电解电容器(6V或 l0V)，电阻档应放在R×100或 R×1Ｋ档，把红表笔接电容器的负端，黑表笔接正端，这时万用表指针将摆动，然后恢复到零位或零位附近。这样的电解电容器是好的。电解电容器的容量越大，充电时间越长，指针摆动得也越慢。
2 电解电容器的检测
A 因为电解电容的容量较一般固定电容大得多，所以，测量时，应针对不同容量选用合适的量程。根据经验，一般情况下，1～47μF间的电容，可用R×1k挡测量，大于47μF的电容可用R×100挡测量。
B 将万用表红表笔接负极，黑表笔接正极，在刚接触的瞬间，万用表指针即向右偏转较大偏度(对于同一电阻挡，容量越大，摆幅越大)，接着逐渐向左回转，直到停在某一位置。此时的阻值便是电解电容的正向漏电阻，此值略大于反向漏电阻。实际使用经验表明，电解电容的漏电阻一般应在几百kΩ以上，否则，将不能正常工作。在测试中，若正向、反向均无充电的现象，即表针不动，则说明容量消失或内部断路；如果所测阻值很小或为零，说明电容漏电大或已击穿损坏，不能再使用。C 对于正、负极标志不明的电解电容器，可利用上述测量漏电阻的方法加以判别。即先任意测一下漏电阻，记住其大小，然后交换表笔再测出一个阻值。两次测量中阻值大的那一次便是正向接法，即黑表笔接的是正极，红表笔接的是负极。D 使用万用表电阻挡，采用给电解电容进行正、反向充电的方法，根据指针向右摆动幅度的大小，可估测出电解电容的容量。
在两个电极之间要有一层绝缘介质,一般的电容是用纸,还要有电脑液
这两种东西决定了漏电的强度,
如果漏电值很大,可以用买到的,品牌好一些的来试一下,
如果还不行,介绍你用固态的电容器,价格比普通的贵一点,
高二物理电容器与静电问题的归纳
嗦夺市安培阳光实验学校高二物理电容器与静电问题的归纳粤教版一. 本周教学内容：电容器与静电问题的归纳二. 学习目标：1、掌握平行板电容器两类典型问题的求解方法。
2、电容器问题与能量的结合问题的分析思路。
3、静电平衡问题的典型问题分析。
三. 重难点解析：1、电容器——容纳电荷的容器（1）基本结构：由两块彼此绝缘互相靠近的导体组成。
（2）带电特点：两板电荷等量异号，分布在两板相对的内侧。
（3）板间电场：板间形成匀强电场（不考虑边缘效应），场强大小E=U/d，方向始终垂直板面。
充电与放电：使电容器带电叫充电；使充电后的电容器失去电荷叫放电。
充电过程实质上是电源逐步把正电荷从电容器的负极板移到正极板的过程。
由于正、负两极板间有电势差，所以电源需要克服电场力做功，正是电源所做的这部分功以电能的形式储存在电容器中，放电时，这部分能量又释放出来。
电容器所带电量：电容器的一个极板上所带电量的绝对值。
击穿电压与额定电压：加在电容器两极上的电压如果超过某一极限，电介质将被击穿而损坏电容器，这个极限电压叫击穿电压；电容器长期工作所能承受的电压叫做额定电压，它比击穿电压要低。
2、电容（1）物理意义：表征电容器容纳（储存）电荷本领的物理量。
（2）定义：使电容器两极板间的电势差增加1V所需要增加的电量。
电容器两极板间的电势差增加1V所需的电量越多，电容器的电容越大；反之则越小。
定义式：UQC∆∆=式中C表示电容器的电容，△U表示两板间增加的电势差，△Q表示当两板间电势差增加△U时电容器所增加的电量。
电容器的电容还可这样定义：UQC=，Q表示电容器的带电量，U表示带电量为Q时两板间的电势差。
电容的单位是F，应用中还有μF和pF，1F=pF10F10126=μ。
注意：电容器的电容是反映其容纳电荷本领的物理量，完全由电容器本身属性决定，跟电容器是否带电，带电量多少以及两板电势差的大小无关。
（3）电容大小的决定因素电容器的电容跟两极板的正对面积、两极板的间距以及两极板间的介质有关。
人教版(2019)高中物理必修三第十章第4节电容器的电容
第4节 电容器的电容学习目标核心素养形成脉络1.知道电容器的概念，认识常见的电容器，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.一、电容器 1．电容器两个彼此绝缘又相距很近的导体，组成一个电容器． 2．充、放电过程 充电过程 放电过程定义 使电容器带电的过程中和掉电容器所带电荷的过程 方法 将电容器的两极板与电源的两极相连用导线将电容器的两极板接通 电场强度变化 极板间的电场强度变大 极板间的电场强度变小 能量转化 其他能转化为电场能电场能转化为其他能二、电容 1．物理意义表示电容器储存电荷本领的大小． 2．定义电容器所带的电荷量Q 与电容器两极板间的电势差U 的比值，公式为 C ＝QU ．3．大小电容器的电容在数值上等于使两极板间的电势差为 1_V 时电容器需要带的电荷量，电荷量越多， 表示电容器的电容越大．4．单位在国际单位制中是法拉(F)．1 F＝1 C/V，1 F＝106μF＝1012 pF.5．击穿电压与额定电压(1)击穿电压：加在电容器两极板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，电容器损坏．这个极限电压叫作击穿电压．(2)额定电压：电容器外壳上标的是工作电压，或称额定电压，这个数值比击穿电压低．三、常用电容器1．平行板电容器(1)电容的决定因素减小平行板电容器两极板的正对面积、增大两极板之间的距离都能减小平行板电容器的电容；而在两极板之间插入电介质，却能增大平行板电容器的电容．(2)电容的决定式C＝εr S4πkd，εr为电介质的相对介电常数，k为静电力常量．2．常用电容器分类(1)按电介质分：空气电容器、聚苯乙烯电容器、陶瓷电容器、电解电容器等．(2)按电容是否可变分：可变电容器、固定电容器．思维辨析(1)电容器的带电荷量为两极板所带电荷量的绝对值之和．()(2)电容大的电容器带电荷量一定多．()(3)电容器两极板间的电压越高，电容就越大．()(4)电容器不带电荷时，电容为零．()(5)将平行板电容器错开，使正对面积减小，电容将减小．()提示：(1)×(2)×(3)×(4)×(5)√深度思考(1)如图所示，柱形水容器中的水量V与水深H的比值表示的是水容器的哪个量？同一个水容器，比值VH是常量还是变量？不同的水容器，比值VH是否相同？比值VH越大，容器容纳水的本领是越大还是越小？(2)将电容器与柱形水容器进行类比，则电荷量Q 、电势差U 、电容C 分别类比于水容器的哪个量？提示：(1)V H 是水容器的底面积，是一个常量，不同的水容器V H 不同，比值VH 越大，容纳水的本领越大．(2)类比于水容器的容积、高度差和底面积．对电容器的电容的理解 【核心深化】1．C ＝Q U 与C ＝εr S4πkd 的比较公式 内容C ＝QUC ＝εr S 4πkd公式特点定义式决定式意义对某电容器Q ∝U ，但QU＝C 不变，反映电容器容纳电荷的本领 平行板电容器，C ∝εr ，C ∝S ，C∝1d ，反映了影响电容大小的因素 联系电容器容纳电荷的本领由QU 来量度，由本身的结构(如平行板电容器的εr 、S 、d 等因素)来决定2.对Q －U 图像的理解如图所示，对固定的电容器，Q －U 图像是一条过原点的直线，直线的斜率表示电容大小，因而电容器的电容也可以表示为C ＝ΔQΔU.有一充电的平行板电容器，两板间电压为3 V ，现使它的电荷量减少3×10－4 C ，于是电容器两板间的电压降为原来的13，此电容器的电容是多大？电容器原来的带电荷量是多少？若电容器极板上的电荷量全部放掉，电容器的电容是多大？ [解析] 电容器两极板间电势差的变化量为 ΔU ＝⎝⎛⎭⎫1－13U ＝23×3 V ＝2 V 由C ＝ΔQ ΔU ，得C ＝3×10－42 F ＝1.5×10－4 F ＝150 μF电容器原来的电荷量为Q ，则 Q ＝CU ＝1.5×10－4×3 C ＝4.5×10－4 C电容器的电容是由本身性质决定的，与是否带电无关，所以电容器放掉全部电荷后，电容仍然是150 μF.[答案] 150 μF 4.5×10－4 C 150 μF(多选)下列关于电容的说法正确的是( )A ．电容是反映电容器容纳电荷本领的物理量B ．电容器A 的电容比B 的大，说明A 的带电荷量比B 多C ．电容在数值上等于使两极板间的电势差为1 V 时电容器需要带的电荷量D ．由公式C ＝Q U 知，若电容器两极间电压为10 V ，极板带电荷量为2×10－5 C ，则电容器电容大小为5×105 F解析：选AC ．电容反映电容器容纳电荷本领的大小，A 正确；电容器A 的电容比B 的大，只能说明电容器A 容纳电荷的本领比B 强，与是否带电无关，B 错误；由C ＝QU 可知，C 正确；电压为10 V ，电荷量为2×10－5 C 时，电容C ＝QU＝2×10－6 F ，D 错误．实验：观察电容器的充、放电现象1．实验原理 (1)电容器的充电过程如图所示，当开关S接1时，电容器接通电源，在电场力的作用下自由电子从正极板经过电源向负极板移动，正极板因失去电子而带正电，负极板因获得电子而带负电．正、负极板带等量的正、负电荷．电荷在移动的过程中形成电流．在充电开始时电流比较大，以后随着极板上电荷的增多，电流逐渐减小，当电容器两极板间电压等于电源电压时电荷停止移动，电流I＝0.(2)电容器的放电过程如图所示，当开关S接2时，将电容器的两极板直接用导线连接起来，电容器正、负极板上电荷发生中和．在电子移动过程中，形成电流，放电开始电流较大，随着两极板上的电荷量逐渐减小，电路中的电流逐渐减小，两极板间的电压也逐渐减小，最后减小到零．2．实验器材：6 V的直流电源、单刀双掷开关、平行板电容器、电流表、电压表、小灯泡．3．实验步骤(1)按图连接好电路．(2)把单刀双掷开关S接1，观察电容器的充电现象，并将结果记录在表格中．(3)将单刀双掷开关S接2，观察电容器的放电现象，并将结果记录在表格中．(4)记录好实验结果，关闭电源．4．实验记录和分析实验项目实验现象电容器充电灯泡灯泡的亮度由明到暗最后熄灭电流表1电流表1的读数由大到小最后为零电压表电压表的读数由小到大最后为6 V电容器放电灯泡灯泡的亮度由明到暗最后熄灭 电流表2 电流表2的读数由大到小最后为零 电压表电压表的读数由大到小最后为零5.注意事项(1)电流表要选用小量程的灵敏电流计． (2)要选择大容量的电容器． (3)实验要在干燥的环境中进行．(4)在做放电实验时，可在电路中串联一个电阻，以免烧坏电流表．(2020·安徽黄山期中)在“用传感器观察电容器的充电和放电”实验中，电路图如图甲．一位同学使用的电源电压为8.0 V ，测得放电的I －t 图像如图乙所示．(1)若按“四舍五入”法，根据“I －t 图线与两坐标轴包围面积”，试计算电容器全部放电过程的释放电荷量为______；(2)根据以上数据估算电容器的电容值为________．[解析] (1)根据四舍五入的原则，图线与坐标轴所围成的面积约为42到44个小格，每个小格表示的电荷量为0.08×10－3C ，故电容器释放的电荷量为3.36×10－3C 到3.52×10－3C ．(2)由C ＝QU得，电容为0.42×10－3F 到0.44×10－3 F.[答案] (1)3.36×10－3C 到3.52×10－3C (2)0.42×10－3F 到0.44×10－3F(2020·江苏如皋期末)“观察电容器的充、放电现象”的实验电路图如图所示，接通开关S ，对电路中的电容器充电．充电后，该电容器______(选填“上”或“下”)极板带正电荷．若电容器的两个极板分别带上了电荷量均为Q 的等量异种电荷，此时电容器所带的电荷量为______．解析：图中电容器充电过程，充完电后电容器上极板与电源的正极相连，则电容器上极板带正电；电容器电荷量是单极板所带电荷量的绝对值，故电荷量为Q .答案：上 Q电容器的动态分析问题问题导引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 ＝QU，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 ＝QU，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 ＝QU，分析电容C 的变化．[要点提示] (1)实验结论：S 减小，电势差U 增大，电容C 减小． (2)实验结论：d 增大，电势差U 增大，电容C 减小． (3)实验结论：插入电介质，电势差U 减小，电容C 增大．【核心深化】1．电容器电荷量不变和电压不变两类动态问题的分析思路(1)确定不变量．电容器与电源相连时，电压不变；电容器先充电，后与电源断开时，所带电荷量不变．(2)用决定式C ＝εr S4πkd分析平行板电容器的电容的变化． (3)用定义式C ＝QU 分析电容器所带电荷量或两极板间电势差的变化．(4)用E ＝Ud 分析电容器间电场强度的变化．2．两类动态问题的分析过程(1)第一类动态变化：两极板间电压U 恒定不变(2)第二类动态变化：电容器所带电荷量Q 恒定不变关键能力1 两极板间电压U 不变的情况(2020·湖南邵阳检测)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．当流水线上通过的产品厚度增大时，下列说法正确的是( )A ．A 、B 平行板电容器的电容减小 B ．A 、B 两板间的电场强度增大C ．A 、B 两板上的电荷量变小D ．有电流从b 向a 流过灵敏电流计[解析] 产品厚度增大时，εr 变大电容器的电容C ＝εr S4πkd 增大，A 错误；两板间电压不变，电场强度E ＝Ud 保持不变，B 错误；根据Q ＝CU ，电容器将充电，负电荷从a 向b 流过灵敏电流计，即有电流从b 向a 流过灵敏电流计，C 错误，D 正确．[答案] D关键能力2 电容器的电荷量Q 不变的情况(2020·甘肃靖远期末)如图所示，已充电的平行板电容器两极板正对，极板A与静电计相连，极板B 接地．若将极板B 稍向上移，则( )A ．电容器的电容变大B ．电容器所带的电荷量变大C ．两极板间电场的电场强度不变D ．静电计指针偏转的角度变大[解析] 若极板B 稍向上移，两极板正对面积减小，由电容的决定式C ＝εr S4πkd ，得知电容变小，A 错误；没有充、放电的回路，所以电容器所带电荷量不变，故B 错误；由E ＝Ud ＝Q Cd ＝Q εr S 4πkd .d ＝4πkQ εr S 知，两极板间的电场强度增大，C 错误；由C ＝Q U分析可以知道，极板间的电势差变大，则静电计指针偏角变大，D 正确．[答案] D【针对训练】1．(2020·浙江衢州检测)如图所示，高一学生在学考报名时进行了指纹采集．电容式指纹识别的原理是手指与传感器表面接触时，皮肤表面会和传感器上许许多多相同面积的小极板一一匹配成电容不同的平行板电容器，从而识别出指纹的纹路．下列说法正确的是()A．极板与指纹嵴(凸的部分)构成的电容器电容大B．极板与指纹沟(凹的部分)构成的电容器电容大C．若充电电压变大，所有电容器电容增大D．若充电电压变大，所有电容器电容减小解析：选A．极板与指纹嵴(凸的部分)之间的距离较小，根据C＝εr S4πkd可知，构成的电容器电容大，A正确，B错误；电容器的电容与充电电压无关，C、D错误．2．(2018·高考北京卷)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，只用带电玻璃棒与电容器a板接触，能使电容器带电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，表明电容增大解析：选A ．实验前，只用带电玻璃棒与电容器a 板接触，则a 板带电，由静电感应，在b 板上感应出与a 板电性相反的电荷，A 正确；实验中，只将电容器b 板向上平移，正对面积S 变小，由C ＝εr S 4πkd ，可知电容C 变小，由C ＝Q U可知，Q 不变，U 变大，因此静电计指针的张角变大，B 错误；实验中，只将极板间插入有机玻璃板，相对介电常数εr 变大，由C ＝εr S 4πkd ，可知电容C 变大，由C ＝Q U可知，Q 不变，U 变小，静电计指针的张角变小，C 错误；实验中，只增加极板带电荷量，电容C 不变，由C ＝Q U，可知静电计指针的张角变大，D 错误．常用电容器1．铝电解电容器用浸有糊状电解质的吸水纸夹在两条铝箔中间卷绕而成，薄的化氧化膜作介质的电容器．因为氧化膜有单向导电性质，所以电解电容器具有极性．容量大，能耐受大的脉动电流，容量误差大，泄漏电流大；普通的不适于在高频和低温下应用，不宜使用在25kHz 以上频率低频旁路、信号耦合、电源滤波．2．钽电解电容器用烧结的钽块作正极，电解质使用固体二氧化锰温度特性、频率特性和可靠性均优于普通电解电容器，特别是漏电流极小，贮存性良好，寿命长，容量误差小，而且体积小，单位体积下能得到最大的电容电压乘积对脉动电流的耐受能力差．3．薄膜电容器结构与纸质电容器相似，但用聚酯、聚苯乙烯等低损耗塑材作介质频率特性好，介电损耗小不能做成大的容量，耐热能力差．4．瓷介电容器穿心式或支柱式结构瓷介电容器，它的一个电极就是安装螺丝．引线电感极小，频率特性好，介电损耗小，有温度补偿作用不能做成大的容量，受振动会引起容量变化，特别适于高频电路．5．纸质电容器一般是用两条铝箔作为电极，中间以厚度为0.008～0.012 mm 的电容器纸隔开重叠卷绕而成．制造工艺简单，价格便宜，能得到较大的电容量，一般在低频电路内，通常不能在高于3～4 MHz 的频率上运用．油浸电容器的耐压比普通纸质电容器高，稳定性也好，适用于高压电路．6．微调电容器电容量可在某一小范围内调整，并可在调整后固定于某个电容值. 瓷介微调电容器的Q 值高，体积也小，通常可分为圆管式及圆片式两种．云母和聚苯乙烯介质的通常都采用弹簧式，结构简单，但稳定性较差．线绕瓷介微调电容器是拆铜丝(外电极)来变动电容量的，故容量只能变小，不适合在需反复调试的场合使用．7．陶瓷电容器用高介电常数的电容器陶瓷(钛酸钡一氧化钛)挤压成圆管、圆片或圆盘作为介质，并用烧渗法将银镀在陶瓷上作为电极制成．它又分高频瓷介和低频瓷介两种．具有小的正电容温度系数的电容器，用于高稳定振荡回路中，作为回路电容器及垫整电容器．低频瓷介电容器限于在工作频率较低的回路中作旁路或隔直流用，或对稳定性和损耗要求不高的场合(包括高频在内)．这种电容器不宜使用在脉冲电路中，因为它们易于被脉冲电压击穿．高频瓷介电容器适用于高频电路．1．(电容器、电容)对电容C ＝Q U，以下说法正确的是( ) A ．电容器充电电荷量越多，电容增加越大B ．电容器的电容跟它两极板间所加电压成反比C ．电容器的电容越大，所带电荷量就越多D ．对于确定的电容器，它所带的电荷量跟它两极板间所加电压的比值保持不变答案：D2．(电容)要使平行板电容器的电容增大，下列方法可行的是( )A ．增大电容器的带电荷量B ．增大电容器两极间的电压C ．增大电容器两极板的正对面积D ．增大电容器两极板的距离解析：选C．电容器的电容与电荷量以及电容器两端的电压无关，A、B错误；根据电容器的决定式C＝εS知，增大正对面积，则电容增大，C正确；根据电容器的决定式C＝4πkdεS知，增大两极板间的距离，则电容减小，D错误．4πkd3.(电容器的动态分析)如图所示，一带电油滴悬浮在平行板电容器两极板A、B之间的P点，处于静止状态．现将极板A向下平移一小段距离，但仍在P点上方，其他条件不变．下列说法中正确的是()A．液滴将向下运动B．液滴将向上运动C．电容器电容减小D．极板带电荷量将减小解析：选B．将极板A向下平移一小段距离，电容器极板间的电压保持不变，根据E ＝U分析得知，板间电场强度增大，油滴所受电场力增大，油滴将向上运动，A错误，B正d得知电容C增大，而电容器的电压U 确．将极板A向下平移一小段距离时，根据C＝εr S4πkd不变，由Q＝CU知，极板带电荷量将增大，C、D错误．4．(电容器的充、放电)(2020·山东潍坊期中)“探究电容器充、放电”的实验装置示意图如图所示，已知灵敏电流计0刻度在表盘中央位置，经判断：当电流从左接线柱流入时指针左偏；电流从右接线柱流入时指针右偏．请根据所学知识回答下列问题：(1)电容器充电结束后，将开关S扳到b放电的过程中，灵敏电流计指针会______偏(填“左”或“右”)．(2)将开关S扳到a，让电源给电容器充电结束后，保持开关位置不变，若将电容器中间插入一层有机玻璃板，则在插入过程中灵敏电流计指针______偏(填“左”或“右”)．解析：(1)当电流从左接线柱流入时指针左偏；电流从右接线柱流入时指针右偏. 电容器充电结束后，将开关S扳到b放电的过程中，电流自左向右通过电流计，灵敏电流计指针会左偏．(2)将开关S扳到a，让电源给电容器充电结束后，保持开关位置不变，电容器极板间电压恒定，若将电容器中间插入一层有机玻璃板，电容增大，电荷量增大，电流自右向左通过电流计，灵敏电流计指针会右偏．答案：(1)左(2)右(建议用时：30分钟)【合格考练】1．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能容纳更多的电荷量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．电容描述了电容器容纳电荷的本领(电容器两极板间的电势差每改变1 V所改变的电荷量的多少)大小，而不表示容纳电荷的多少或带电荷量的多少，A、B错误；电容大小与电容器的体积无关，C错误；电容在数值上等于两极板间电压改变1 V时，电容器所带电荷的改变量，D正确．2．(多选)一个电容器的规格是“100 μF25 V”，对这两个数据的理解正确的是() A．这个电容器加上25 V电压时，电容才是100 μFB．这个电容器最大电容是100 μF，当带电荷量较小时，电容小于100 μFC．这个电容器所加电压不能高于25 VD．这个电容器所加电压可以低于25 V，但电容不变，总是100 μF解析：选CD．100 μF代表电容器的电容，与所带电荷量和所加电压无关，25 V是指电容器耐压值为25 V，当其两端电压超过25 V时，电容器将被击穿．3.如图所示的实验装置中，平行板电容器的极板B与一灵敏静电计相接，极板A接地．若极板A稍向上移动一点，由观察到的静电计指针变化作出平行板电容器电容变小的结论的依据是()A．两极板间的电压不变，极板上的电荷量变小B．两极板间的电压不变，极板上的电荷量变大C．极板上的电荷量几乎不变，两极板间的电压变小D．极板上的电荷量几乎不变，两极板间的电压变大解析：选D．当电容器A板上移时，两板正对面积减小，由C＝εr S4πkd知，电容器电容减小，此时有少量电荷转移到灵敏静电计上，极板上的电荷量事实上要发生变化，但由于静电计得到的电荷量远小于极板上的电荷量，因此可忽略不计．静电计指针张角将变大，表明A、B板间电压增大．4．(多选)如图所示，用静电计可以测量已充电的平行板电容器两极板间的电势差U，现使B板带正电，实验中，电荷量不变，则下列判断正确的是()A．增大两极板之间的距离，静电计指针张角变大B．将A板稍微上移，静电计指针张角将变大C．若将玻璃板插入两板之间，则静电计指针张角变大D．若将A板拿走，则静电计指针张角变为零解析：选AB．电容器上所带电荷量一定，由公式C＝εr S4πkd得，当d变大时，C变小．再由C＝QU得U变大；当A板上移时，正对面积S变小，C变小，U变大；当插入玻璃板时，C变大，U变小；当将A板拿走时，相当于使d变得更大，C更小，故U应更大，故选A、B ．5．a 、b 两个电容器，a 的电容大于b 的电容( )A ．若它们的带电荷量相同，则a 的两极板的电势差小于b 的两极板的电势差B ．若它们两极板的电势差相等，则a 的带电荷量小于b 的带电荷量C ．a 的带电荷量总是大于b 的带电荷量D ．a 的两极板的电势差总是大于b 的两极板的电势差解析：选A ．由公式C ＝Q U知Q ＝CU .已知C a ＞C b ，若Q 相等，则U a ＜U b ，A 正确；若U 相等，则Q a ＞Q b ，B 错误；电容大的电容器，带电荷量不一定多，C 错误；电容器两板的电势差与带电荷量有关，D 错误．6.如图所示，为某一电容器中所带电荷量和两端电压之间的关系图线，若将该电容器两端的电压从 40 V 降低到36 V ，对电容器来说正确的是( )A ．是充电过程B ．是放电过程C ．该电容器的电容为5×10－2 FD ．该电容器的电荷量变化量为0.2 C解析：选B ．由Q ＝CU 知，U 降低，Q 减小，为放电过程，A 错，B 对；C ＝Q U ＝0.240F ＝5×10－3 F ，C 错；ΔQ ＝C ΔU ＝5×10－3×4 C ＝0.02 C ，D 错．7.(多选)如图所示，一平行板电容器充电后与电源断开，正极板与静电计连接，负极板接地，两板间有一个正试探电荷固定在P 点，正极板保持不动，将负极板缓慢向右平移一小段距离，下列说法正确的是( )A ．静电计指针夹角变小B ．静电计指针夹角不变C ．正电荷在P 点的电势能减小D ．正电荷在P 点的电势能不变解析：选AC ．将负极板缓慢向右平移一小段距离，两板间的距离减小，根据电容的决定式C ＝εr S 4πkd 可知，电容C 增大，而电容器的电荷量Q 不变，则由C ＝Q U得，板间电压U 减小，因此静电计的指针夹角变小，A 正确，B 错误；根据板间电场强度E ＝U d ＝Q Cd ＝4πkQ εr S，可见E 不变；P 点到负极板距离减小，由公式U ＝Ed 得，P 点的电势降低，正电荷在P 点的电势能减小，C 正确，D 错误．8．(2020·广东广州检测)下面三个图为探究平行板电容器电容大小因素的实验，请将正确的结论填在横线上，两平行板之间的电场可以视为匀强电场，给电容器充电后与电源断开，那么(1)若保持板间距离不变，正对面积变小，则两板电容C __________，板间电势差U __________．(填“减小”“增大”或“不变”)(2)若保持S 不变，d 变大，两板电容C __________，板间电场强度E __________．(填“减小”“增大”或“不变”)(3)若保持S 和d 都不变，插入介质板后，则板间电势差U __________，板间电场强度E __________．(填“减小”“增大”或“不变”)解析：(1)保持板间距离不变，两极板正对面积减小，根据电容的决定式C ＝εr S 4πkd得知，电容C 减小，而电容器的电荷量Q 不变，由电容的定义式C ＝Q U分析得到，板间电势差U 增大；(2)保持S 不变，板间距离d 增大，根据电容的决定式C ＝εr S 4πkd得知，电容C 减小，而电容器的电荷量Q 不变，根据E ＝U d 和Q ＝UC ，可以知道：E ＝4πkQ εr S，故E 和d 无关，故E 不变；(3)保持S和d都不变，插入介质板后，根据电容的决定式C＝εr S4πkd得知，电容C增大，而电容器的电荷量Q不变，由电容的定义式C＝QU分析得到，板间电势差U减小，由U＝Ed可以知道，E减小．答案：(1)减小增大(2)减小不变(3)减小减小【等级考练】9.(2020·江西临川一中质检)如图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在减小解析：选D．电流计指针向左偏转，说明流过电流计G的电流由左→右，则导体芯A 所带电荷量在减小，由Q＝CU可知，导体芯A与液体形成的电容器的电容减小，则液体的深度h在减小，故D正确．10．(多选)(2020·北京昌平高二期末)如图所示为一种电容传声器．b是固定不动的金属板，a是能在声波驱动下沿水平方向振动的金属膜片，a、b构成一个电容器．其工作原理是当声波作用于金属膜片时，膜片发生相应的振动，于是就改变了它与固定极板b间的距离，从而使电容发生变化，而电容的变化可以转化为电路中电信号的变化．闭合开关K，若声源S发出声波使a向右运动时()A．电容器的电容减小。
实验十 观察电容器的充、放电现象
第九章静电场实验十观察电容器的充、放电现象观察电容器的充、放电现象是课标新增实验，在高考中已经出现了对该实验的考查，如2023年新课标卷T22、山东卷T14、福建卷T13.本实验可以形象地将电容器充、放电过程中电流随时间变化的规律呈现出来，更重要的是处理数据时由“i－t”图像求电容器充、放电的电荷量所用的方法，这对学生领会“微元”“化归”等思想方法有着积极意义.预计2025年高考中仍会出现该实验的考查.1.实验目的（1）理解电容器的储能特性及其在电路中能量的转换规律.（2）电容器充、放电过程中，电路中的电流和电容器两端电压的变化规律.2.实验原理电容器的充电过程如图，在充电开始时电流比较[1]大（填“大”或“小”），以后随着极板上电荷的增多，电流逐渐[2]减小（填“增大”或“减小”），当电容器两极板间电压等于电源电压时电荷停止定向移动，电流I＝0.电容器的放电过程如图，放电开始电流较[3]大（填“大”或“小”），随着两极板上的电荷量逐渐减小，电路中的电流逐渐[4]减小（填“增大”或“减小”），两极板间的电压也逐渐减小到零.3.实验器材直流电源、导线、单刀双掷开关、电容器、定值电阻、电流表（电流传感器）、电压表（电压传感器）.4.实验步骤（1）按图连接好电路.（2）把单刀双掷开关S打在上面，使触点1和触点2连通，观察电容器的充电现象，并将结果记录在表格中.（3）将单刀双掷开关S打在下面，使触点3和触点2连通，观察电容器的放电现象，并将结果记录在表格中.（4）记录好实验结果，关闭电源.5.数据处理在I－t图中画出如图所示的竖立的狭长矩形（Δt很小），它的面积的物理意义是在Δt时间内通过电流表的电荷量.6.注意事项（1）电流表要选用小量程的灵敏电流计.（2）要选择大容量的电容器.（3）在做放电实验时，电路中要串联一个电阻，避免烧坏电流表.（4）实验要在干燥的环境中进行.命题点1教材基础实验1.在“用传感器观察电容器的充、放电过程”实验中，按图（a）所示连接电路.电源电动势为8.0V，内阻可以忽略.单刀双掷开关S先跟2相接，某时刻开关改接1，一段时间后，把开关再改接2.实验中使用电流传感器来采集电流随时间的变化信息，并将结果输入计算机.（1）为观察电容器C充电时的现象，应将单刀双掷开关S接1（填“1”或“2”）.（2）在充电过程中，测绘的充电电流i随时间t变化的图像可能正确的是A.（3）用图（a）所示电路来观察电容器C的放电现象：使用电流传感器测量放电过程中电路的电流，并将结果输入计算机，得到了图（b）所示的电流i与时间t的关系图像.①通过i－t图像可以发现：电容器放电时，电路中的电流减小得越来越慢（填“快”或“慢”）.②已知图（b）中图线与坐标轴所围成图形的面积表示电容器放电过程中所释放的电荷量，根据图像可估计电容器放电前所带电荷量Q约为 3.2×10－3C，电容器的电容C约为4.0×10－4 F.（结果均保留2位有效数字）（4）关于电容器在整个充、放电过程中的q－t图像和U AB－t图像的大致形状，可能正确的有AD（q为电容器极板所带的电荷量，U AB为A、B两板的电势差）.（5）图（c ）中实线是实验得到的放电时的i －t 图像，如果不改变电路的其他参数，只减小电阻R 的阻值，则得到的i －t 图线可能是图（c ）中的 ② （填“①”“②”或“③”）.（6）改变电源电动势，重复多次上述实验，得到电容器在不同电压U 下充满电时所带的电荷量Q ，并作出Q －U 图像，则图像应是 B .解析 （1）充电时必须将电容器接电源，故将单刀双掷开关拨向1.（2）电容器充电时，随着电荷量的增加，电容器两极板间电压升高，电阻R 两端分得的电压减小，电路中电流逐渐减小，电容器两极板间电压增大到等于电源电压之后，电流减小为零，A 正确.（3）①从图（b ）中可以看出放电时电流减小得越来越慢（斜率的绝对值表示电流的变化快慢）；②可数出图线与坐标轴所围成图形有40小格（格数为38～42都正确），所以电容器放电前所带电荷量约为Q ＝40×15×25×10－3C ＝3.2×10－3C ，根据电容的定义可得C ＝QU ＝4.0×10－4F.（4）电容器在充电过程中，电流由最大逐渐减小，放电过程电流也是由最大逐渐减小，最后变为0，根据Δq ＝I Δt 可知，q －t 图像的斜率表示电流的大小，A 正确，B 错误；电容器两极板间的电压变化量ΔU AB ＝ΔqC ＝IC Δt ，U AB －t 图像的斜率表示IC ，在充电和放电过程中电容器的电容不变，根据充电和放电过程中电流的特点可知，C 错误，D 正确.（5）若只减小电阻R 的阻值，则开始时刻的电流将增大，i －t 图像的纵截距增大，由于总的电荷量一定，则图像与坐标轴围成的面积相同，故曲线②符合要求.（6）对一个特定的电容器，由Q ＝CU 可知其带电荷量与电压成正比，B 正确.命题点2 创新设计实验2.[2023山东]电容储能已经在电动汽车，风、光发电，脉冲电源等方面得到广泛应用.某同学设计图甲所示电路，探究不同电压下电容器的充、放电过程，器材如下：电容器C（额定电压10V，电容标识不清）；电源E（电动势12V，内阻不计）；电阻箱R1（阻值0～99999.9Ω）；滑动变阻器R2（最大阻值20Ω，额定电流2A）；电压表V（量程15V，内阻很大）；发光二极管D1、D2，开关S1、S2，电流传感器，计算机，导线若干.图乙图丙回答以下问题：（1）按照图甲连接电路，闭合开关S1，若要升高电容器充电电压，滑动变阻器滑片应向b端滑动（填“a”或“b”）.（2）调节滑动变阻器滑片位置，电压表表盘如图乙所示，示数为 6.5V（保留1位小数）.（3）继续调节滑动变阻器滑片位置，电压表示数为8.0V时，开关S2掷向1，得到电容器充电过程的I－t图像，如图丙所示.借鉴“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中估算油膜面积的方法，根据图像可估算出充电结束后，电容器存储的电荷量为 3.8×10－3C（结果保留2位有效数字）.（4）本电路中所使用电容器的电容约为 4.8×10－4F（结果保留2位有效数字）.（5）电容器充电后，将开关S2掷向2，发光二极管D1（填“D1”或“D2”）闪光.解析 （1）滑动变阻器采用分压式接法，根据电路图可知，滑片向b 端滑动时，充电电压升高.（2）电压表的量程为15V ，每个小格表示0.5V ，即电压表的分度值为0.5V ，即在本位估读，读得示数为6.5V.（3）I －t 图像与坐标轴所围的面积等于电容器存储的电荷量，按照多于半格算1格，少于半格可忽略的计数原则，可数得共38个小格，故电容器存储的电荷量为Q ＝38×15×24×10－3C ＝3.8×10－3C.（4）由电容的定义式可得C ＝QU＝3.8×10－38.0F ＝4.75×10－4F ，结果保留2位有效数字得C ＝4.8×10－4F.（5）电容器左侧极板为正极板，开关S 2掷向2时电容器放电，电流从电容器左侧流出，结合二极管的单向导电性，易知D 1导通并闪光，D 2截止不亮.1.[2022北京]利用如图所示电路观察电容器的充、放电现象，其中E 为电源，R 为定值电阻，C 为电容器，为电流表，为电压表.下列说法正确的是（ B ）A.充电过程中，电流表的示数逐渐增大后趋于稳定B.充电过程中，电压表的示数迅速增大后趋于稳定C.放电过程中，电流表的示数均匀减小至零D.放电过程中，电压表的示数均匀减小至零解析 电容器充电电容器放电2.电流传感器可以捕捉到瞬间的电流变化，它与计算机相连，可以显示出电流随时间变化的I －t 图像.按图甲所示连接电路.直流电源电动势为9V ，内阻可忽略，电容器选用电容较大的电解电容器.先使开关S 与1端相连，电源向电容器充电；然后把开关S 掷向2端，电容器通过电阻R 放电，传感器将电流信息传入计算机.屏幕上显示出电流随时间变化的I －t 图像如图乙所示.（1）在图乙所示的I－t图像中用阴影标记面积的物理意义是通电0.2s电容器增加的电荷量（或流过电阻R的电荷量）.（2）根据I－t图像估算当电容器开始放电时所带的电荷量q0＝ 1.8×10－3C（1.7×10－3C 也正确），并计算电容器的电容C＝ 2.0×10－4F（1.9×10－4F也正确）.（均保留2位有效数字）（3）如果不改变电路其他参数，只减小电阻R，充电时I－t曲线与横轴所围成的面积将不变（选填“增大”“不变”或“变小”）；充电时间将变短（选填“变长”“不变”或“变短”），简要说明原因：充电电流增大.解析（1）题图乙中1～3.4s的I－t图线是充电电流随时间变化的规律图线，又I－t图线与t轴所围成的面积表示电荷量，则题图乙中阴影面积的物理意义是通电0.2s电容器增加（或流过电阻R）的电荷量.（2）电容器在全部放电过程中释放的电荷量在数值上等于放电过程I－t图线与横轴所围成的面积；首先以坐标纸上的一个小正方形作为一个面积计量单位，数出图线与横轴所围的图形中有多少个完整的小正方形，对于超过该格一半面积的计为一个，不足一半的舍去不计，这样即可以得到包含的小正方形的个数为44个（43～45个都正确）；其次确定每个小方格所对应的电荷量，纵坐标的每个小格为0.2mA，横坐标的每个小格为0.2s，则每个小格所代表的电荷量为q＝0.2×10－3×0.2C＝4.0×10－5C，则电容器开始放电时所带的电荷量q0＝nq＝44×4.0×10－5C＝1.8×10－3C；电容器的电容C＝q0U ＝1.8×10－39F≈2.0×10－4F.（3）如果不改变电路其他参数，只减小电阻R，将开关掷向1，充电完毕时电容器两端的电压不变，由于电容器的电容不变，根据Q＝CU可知充入电容器的电荷量不变，即充电时I－t曲线与横轴所围成的面积将不变.将开关掷向1，电容器开始时所带电荷量为0，可知电容器两端的电压U C＝0，则电阻R两端的电压U R＝E，此时通过R的电流即电容器开始充电时的电流，即I max＝U RR；只减小电阻R，则I max增大，而充电时I－t图线与横轴所围成的面积将不变，所以充电时间将变短.3.某同学通过实验观察电容器的放电现象，采用的实验电路如图甲所示，已知所用电解电容器的长引线是其正极，短引线是其负极.（1）按图甲连接好实验电路，开关S应先接到1，再接到2（均选填“1”或“2”），观察电容器的放电现象.（2）根据图甲电路，请在图乙中用笔画线代替导线，完成实物电路的连接.（3）电容器开始放电的同时开始计时，每隔5s读一次电流表的值i，记录数据如下表.时间t/s0510152025电流i/μA500392270209158101时间t/s303540455055电流i/μA7549302393请根据表中的数据，在图丙中作出电流i随时间t变化的图线.答案（2）如图1所示（3）如图2所示图1 图2解析（1）连接好电路图，开关S应先接到1对电容器进行充电，再接到2使电容器放电，观察电容器的放电现象.（2）根据题图甲所示电路图连接实物电路图，注意电容器正极接电流表正接线柱，实物电路图如图1所示.（3）根据表中实验数据在题图丙中描出对应点，然后画一条平滑曲线，让尽可能多的点过曲线，不能过曲线的点大致均匀分布在曲线两侧，作出图像如图2所示.4.在“用传感器观察电容器的充电”实验中，电路图如图甲所示.一位同学使用的电源电压为8.0V，测得充满电的电容器放电的I－t图像如图乙所示.（1）I－t图线与两坐标轴围成的面积表示的物理意义是放电过程中放出的总的电荷量；若按“数格子”（等于或多于半格算一格，小于半格舍去）法计算，则电容器在全部放电过程中释放的电荷量约为 2.4×10－3C（结果保留2位有效数字）.（2）根据以上数据估算电容器的电容为 3.0×10－4F（结果保留2位有效数字）.（3）如果将电阻R换成一个阻值更大的电阻，则放电过程释放的电荷量不变（填“变多”“不变”或“变少”）.解析（1）电容器的放电图像是一条逐渐下降的曲线，而q＝It，由微元法可知，I－t图线与坐标轴围成的面积表示放电过程中放出的总的电荷量.图线下约有30格，所以电容器在全部放电过程中释放的电荷量约为Q＝30×0.0002×0.4C＝2.4×10－3C.（2）电容器充满电后所带的电荷量Q＝2.4×10－3C，而所加电压U＝8.0V，所以电容器的电容C＝QU ＝2.4×10－38.0F＝3.0×10－4F.（3）由于电容器充满电后所带的电荷量一定，所有电荷量将通过电阻释放，若将电阻R换成一个阻值更大的电阻，对应的I－t图像更加平缓些，但释放电荷的总量不变.5.如图甲所示是利用电流传感器系统研究电容器充电情况的电路图.将电容器C1接入电路检查无误后进行了如下操作：图甲图乙①将S拨至1，并接通足够长的时间；②将S拨至2；③观察并保存计算机屏幕上的I－t图，得到图线Ⅰ（图乙Ⅰ）；④换上电容器C2重复前面的操作，得到图线Ⅱ（图乙Ⅱ）.（1）操作①的作用是使电容器不带电.（2）两个电容器相比较，C1的电容较大（填“较大”“较小”或“与C2的电容相等”）.（3）由I－t图线可以分析出，两个电容器都充电2s时，C1的电压小于（填“大于”“小于”或“等于”）C2的电压.解析（1）由题图甲可知，将S拨至1，电容器与电阻R串联，所以电容器放电，最终电容器不带电.（2）由题图乙结合图像的含义可知，曲线与坐标轴所围图形的“面积”的大小即电荷量，则充电完毕时，Q1＞Q2，两电容器两端电压相等，由C＝QU可知C1较大.（3）由I－t图线可以分析出，两个电容器都充电2s时，I1＞I2，由U＝IR可知，R两端电压U R1＞U R2，由串联电路分压可得U C1＜U C2.6.[2023新课标]在“观察电容器的充、放电现象”实验中，所用器材如下：电池、电容器、电阻箱、定值电阻、小灯泡、多用电表、电流表、秒表、单刀双掷开关以及导线若干.（1）用多用电表的电压挡检测电池的电压.检测时，红表笔应该与电池的正极（填“正极”或“负极”）接触.（2）某同学设计的实验电路如图（a）所示.先将电阻箱的阻值调为R1，将单刀双掷开关S 与“1”端相接，记录电流随时间的变化.电容器充电完成后，开关S再与“2”端相接，相接后小灯泡亮度变化情况可能是C.（填正确答案标号）A.迅速变亮，然后亮度趋于稳定B.亮度逐渐增大，然后趋于稳定C.迅速变亮，然后亮度逐渐减小至熄灭（3）将电阻箱的阻值调为R2（R2＞R1），再次将开关S与“1”端相接，再次记录电流随时间的变化情况.两次得到的电流I随时间t变化如图（b）中曲线所示，其中实线是电阻箱阻值为R2（填“R1”或“R2”）时的结果，曲线与坐标轴所围面积等于该次充电完成后电容器上的电荷量（填“电压”或“电荷量”）.解析（1）在使用多用电表时，应保证电流从红表笔流入，从黑表笔流出，即“红进黑出”，因此红表笔应该与电池的正极接触.（2）S与“1”端接时，小灯泡不发光，电容器充电；S与“2”端接时，电容器放电，且放电速度逐渐变小，直至为0，故C对，AB错.（3）实线中电流的峰值较小，说明电路中的电阻较大，对应电阻箱阻值为R2；根据电流的定义式I＝q可知q＝It，则I－t图线与坐标轴围成的面积为电荷量.t。
高二物理必修三之静电现象与电容器 知识讲解
静电现象与电容器【学习目标】1、知道静电平衡状态，理解静电平衡状态下导体的特征；2、了解静电屏蔽的意义和实际运用；3、了解电容器的构造，理解电容器的电容的意义和定义，知道电容器的一些运用；4、理解平行板电容器的电容的决定式的意义，掌握电容器的两种不同变化.【要点梳理】知识点一：静电平衡状态及其特点1、静电平衡状态：要点诠释：（1）静电平衡状态的定义：处于静电场中的导体，当导体内部的自由电荷不再发生定向移动时，我们说导体达到了静电平衡状态.（2）静电平衡状态出现的原因是：导体在外电场的作用下，两端出现感应电荷，感应电荷产生的电场和外电场共同的作用效果，使得导体内部的自由电荷不再定向移动.（导体内部自由电荷杂乱无章的热运动仍然存在着）电场中的导体及电容器的应用】2、导体达到静电平衡的条件：要点诠释：（1）导体内部的场强处处为零.导体内部的场强E是外电场E0和感应电荷产生的场E/的叠加，即E是E0 和E/ 的矢量和.当导体处于静电平衡状态时，必定有感应电荷的场与外电场大小相等、方向相反，即：E0 =－E/ .（2）处于静电平衡状态的导体，其表面上任何一点的电场强度方向与导体表面垂直,表面场强不一定为零.如果导体表面的场强不与导体表面垂直，必定存在着一个切向分量，这个切向分量就会使得导体表面的自由电荷沿着表面切线方向运动，那么，导体所处的状态就不是平衡状态，与给定的平衡状态相矛盾，所以导体表面的场强方向一定与导体表面垂直.(3)导体是一个等势体，导体表面构成一个等势面.无论是在导体内部还是在导体的表面上或者是由导体的内部到表面上移动电荷，电场力都不做功，这就说明了导体上任何两处电势差为零，即整个导体处处等势.(4)电荷只分布在导体的外表面，且“尖端”电荷密度大.①导体内部没有电荷，电荷只分布在导体的外表面；②导体表面越尖锐的地方电荷密度越大，凹陷的地方几乎没有电荷.■知识点二：静电屏蔽及其应用和防护要点诠释：（1）静电屏蔽：将电学仪器用金属外壳或者金属网包围起来，以防止外电场对它的影响，金属网或者金属壳的这种作用就叫做静电屏蔽.（2）静电屏蔽的应用和防护：①为防止外界电场的干扰：有些电子设备的外壳套有金属壳，通讯电缆的外层包有一层金属网来进行静电屏蔽.②静电屏蔽也可能带来不利的影响：如航天飞机、飞船返回地球大气层时，由于飞船与大气层的高速摩擦而产生高温，在飞船的周围形成一层等离子体，它对飞船产生静电屏蔽作用，导致地面控制中心与飞船的通信联系暂时中断.对宇航员来说，这是一个危险较大的阶段. 知识点三：电容器及其电容 1、电容器 要点诠释：（1）定义：任何两个彼此绝缘又互相靠近的导体，构成是一个电容器. （2）电容器的充、放电：电容器有携带电荷、储存电荷的能力电容器充电：使电容器带电的过程，也是电源的能量转化为电场能的过程.电容器放电：使电容器上的电荷减少的过程，也是电场能转化为其它形式能的过程. 瞬间的充、放电过程电路中有电流通过，平衡后两板带等量异种电荷. 2、电容器的电容 要点诠释：（1）电容的物理意义：是描述电容器储存电荷本领大小的物理量. （2）电容器电容的定义：电容器所带电量的绝对值与所加电压的比值，用字母C 表示.定义式：C QU=，其中Q 为其中一个导体所带电量的绝对值，U 为两个导体之间的电压. 单位：国际单位是法拉，简称法，用F 表示，常用的单位还有微法F μ和皮法pF ，换算关系是61211010F F pF μ==（3）平行板电容器的电容：C=4skdεπ 式中k 为静电力常量，k=9.0×109 N·m 2/C 2，介电常数ε由两极板之间介质决定. (4）电容器的分类：从构造上分：固定电容和可变电容从介质上可分为：空气电容，纸质电容，电解电容，陶瓷电容、云母电容等等.电场中的导体及电容器的应用】知识点四：平行板电容器中各物理量之间的关系 要点诠释：电容器和电源连接如图，改变板间距离、改变正对面积或改变板间电介质材料，都会改变其电容，从而可能引起电容器两板间电场的变化.这里一定要分清两种常见的变化：(1)电键K 保持闭合，则电容器两端的电压恒定（等于电源电动势）这种情况下 1=CU C, C=,4s s U Q E kd d d dεεπ∝∝=∝ （2）充电后断开K ，保持电容器带电量Q 恒定 这种情况下1C=,,4s s Q d U U E kd d C s d sεεπεε∝=∝=∝■ 【典型例题】类型一、对感应电荷产生的场的理解例1、如图所示，在离点电荷Q 为r 处，有一个沿r 方向放置的细金属棒，金属棒长度为L ，A 为棒的中心，当金属棒达到静电平衡时，导体内A 点的电场强度为____，感应电荷在A 点产生的电场强度为____.【答案】0；2kQ()2L r +，方向向左. 【解析】导体内部的场强是由于外电场和感应电荷产生的电场叠加后变成0的.点电荷的电场属于外电场.根据点电荷的场强公式，02kQ()2E L r =+，方向向右.则感应电荷在A 点产生的电场强度与该点的外电场大小相等、方向相反，所以感应电荷在该点产生的电场大小为：2kQ()2L r +，方向向左.【点评】要理解导体处于电场中，导体内部既有外电场又有感应电荷的电场，在静电平衡状态时，感应电荷产生的电场与外电场大小相等、方向相反，互相抵消，合场强为零，是解决这类题的关键. 举一反三电场中的导体及电容器的应用】【变式】图中接地金属球A 的半径为R ，球外点电荷的电量为Q ，到球心的距离为r .该点电荷的电场在球心的场强等于()【答案】D ■类型二、静电感应及静电平衡状态例2、如图所示，在真空中把一个绝缘导体AB 向带负电荷的小球P 缓慢地靠近的过程中，下列说法正确的是：（ ）A 、B 端的感应电荷越来越多22222Q Q Q Q Q A k -k B k +k C 0 D k r R r R r 、、、、B、导体内部的场强越来越大C、导体的感应电荷在M点的电场强度总大于N点产生的电场强度D、导体中M，N两点的电势近似相等【答案】ACD【解析】当导体缓慢移近小球的过程中，在动态过程由于导体所在位置的外电场不断变化，导体内的电场强度不为0，使导体内自由电荷不断地发生定向移动，从而使A、B端感应电荷不断积累，A选项正确；由于导体缓慢移动，而静电感应过程发生的非常快，所以导体AB可以近似认为趋近于静电平衡，其内部场强趋近于0，但不等于0，选项B错；由于导体内部的合场强趋近于0，感应电荷在M、N两点产生的场强与点电荷在这两点产生的场强方向相反，大小几乎相等，由于M点离场源电荷更近，外电场场强更大，所以选项C正确；由于导体始终可以看成近似达到静电平衡状态，导体近似为一个等势体，选项D正确.【点评】理解好知识要点梳理中导体达到静电平衡的条件是分析问题的关键.处于静电平衡状态的导体，离场源电荷较近的感应出异种电荷，较远的感应出同种电荷；用手触摸某导体任何部分，其实就是导体通过人体与大地构成一个大导体，此时原来的导体离场源电荷较近,感应出异种电荷.举一反三电场中的导体及电容器的应用】【变式】如图所示，枕形导体A、B原来不带电,把一个带正电的带电体移到A端附近，由于静电感应，在A、B两端分别出现感应电荷，当达到静电平衡时（）A、枕形导体A端电势比B端低B、枕形导体A端电势比B端高C、用手摸一下枕形导体，A端电势比B端低D、无论是否用手摸枕形导体，A端电势与B端电势都相等【答案】D■类型三、对电容的理解例3、下列关于电容的说法正确的是：（）A、电容器的电容越大，带的电量越多B、电容器的电容在数值上等于电容器升高单位电势差所带电量的增量C、根据CQU=可知，电容器的电容跟电容器的电量成正比，跟它两极间的电压成反比D、在击穿电压以下，无论电容器的电量如何，它所带的电量与电压的比值是不变的【答案】BD【解析】由电容的定义知道，电容器带电量的多少Q CU=，它不仅取决于电容的大小，还与加在电容器两板之间的电压有关，很大的电容，带电量可以是很少的，故选项A错误；由电容的定义CQ QU U∆==∆知道，选项B正确；电容描写了电容器储存电荷的特性，与带电量的多少及电压没有关系，所以选项C错误，选项D正确.【点评】凡是比值定义式，被定义的量C与用来定义的量Q、U没有关系，例如场强、电势、电阻、密度等.举一反三【变式1】描述对给定的电容器充电时，电量Q 、电压U ，电容C 之间的相互关系图象如图所示，其中错误的是()【答案】A【变式2】关于电容器的下列说法中，正确的是：（ ） A 、 改变电容器两极板电压可以改变电容 B 、改变电容器极板的电量可以改变电容 C 、变电容器两极板正对面积可以改变电容 D 、变电容器中的电介质可以改变电容 【答案】CD类型四、电容的定量计算例4、平行板电容器所带的电荷量为8Q 410C -⨯＝，电容器两板间的电压为U ＝2V ，则该电容器的电容为 ；如果将其放电，使其所带电荷量为原来的一半，则两板间的电压为 ，两板间电场强度变为原来的 倍，此时平行板电容器的电容为 . 【答案】882101V 1/2210F F --⨯⨯、 、 、【解析】由电容器电容的定义式得：88410F 210F 2Q C U --⨯===⨯,电容的大小取决于电容器本身的构造，与电容器的带电量无关，故所带电荷量为原来一半时，电容不变.而此时两极板间的电压为：V U C Q C Q U 1212///====,板间为匀强电场，由场强与电压关系可得：E d Ud U E 2121//===【点评】（1）电容器的电容是由电容器本身的结构决定的，C 与Q 和U 无关；（2）QC U=中，Q 是指电容器一个极板所带电荷量的绝对值；（3）由公式Q C U =可推出QC U∆=∆举一反三【变式】一个电容器带电量为Q 时，板间电势差为U ，当它的电量减少6310C -⨯时，板间电势差降低2210V ⨯，此电容器的电容为＿＿＿＿；若U=400V ，此时电容器的带电量是____________.【答案】261.510,610F C μ--⨯⨯ 类型五、电容器动态变化问题例5、（2015 吉林一中期中考）如图所示，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【答案】AC 【解析】根据 C=4s kd επ、=Q U C 、=UE d三式联立可得：4 =kQ E s πε。
静电现象与电容器
静电现象与电容器静电现象与电容器【学习目标】1、知道静电平衡状态，理解静电平衡状态下导体的特征；2、了解静电屏蔽的意义和实际运用；3、了解电容器的构造，理解电容器的电容的意义和定义，知道电容器的一些运用；4、理解平行板电容器的电容的决定式的意义，掌握电容器的两种不同变化.【要点梳理】知识点一：静电平衡状态及其特点1、静电平衡状态要点诠释：（1）静电平衡状态的定义：处于静电场中的导体，当导体内部的自由电荷不再发生定向移动时，我们说导体达到了静电平衡状态.（2）静电平衡状态出现的原因是：导体在外电场的作用下，两端出现感应电荷，感应电荷产生的电场和外电场共同的作用效果，使得导体内部的自由电荷不再定向移动.（导体内部自由电荷杂乱无章的热运动仍然存在着）2、导体达到静电平衡的条件要点诠释：(1)导体内部的场强处处为零.要点诠释：（1）静电屏蔽：将电学仪器用金属外壳或者金属网包围起来，以防止外电场对它的影响，金属网或者金属壳的这种作用就叫做静电屏蔽.（2）静电屏蔽的应用和防护：①为防止外界电场的干扰：有些电子设备的外壳套有金属壳，通讯电缆的外层包有一层金属网来进行静电屏蔽.②静电屏蔽也可能带来不利的影响：如航天飞机、飞船返回地球大气层时，由于飞船与大气层的高速摩擦而产生高温，在飞船的周围形成一层等离子体，它对飞船产生静电屏蔽作用，导致地面控制中心与飞船的通信联系暂时中断.对宇航员来说，这是一个危险较大的阶段. 知识点三：电容器及其电容1、电容器要点诠释：（1）定义：任何两个彼此绝缘又互相靠近的导体，构成是一个电容器.（2）电容器的充、放电：电容器有携带电荷、储存电荷的能力电容器充电：使电容器带电的过程，也是电源的能量转化为电场能的过程.电容器放电：使电容器上的电荷减少的过程，也是电场能转化为其它形式能的过程.瞬间的充、放电过程电路中有电流通过，平衡后两板带等量异种电荷.2、电容器的电容要点诠释：（1）电容的物理意义：是描述电容器储存电荷本领大小的物理量.（2）电容器电容的定义：电容器所带电量的绝对值与所加电压的比值，用字母C 表示. 定义式：C Q U = ，其中Q 为其中一个导体所带电量的绝对值，U 为两个导体之间的电压.单位：国际单位是法拉，简称法，用F 表示，常用的单位还有微法F μ和皮法pF ，换算关系是61211010F F pF μ==（3）平行板电容器的电容：C=4skd επ 式中k 为静电力常量，k=9.0×109N·m 2/C 2，介电常数ε由两极板之间介质决定.4）电容器的分类：从构造上分：固定电容和可变电容从介质上可分为：空气电容，纸质电容，电解电容，陶瓷电容、云母电容等等.知识点四：平行板电容器中各物理量之间的关系 要点诠释：电容器和电源连接如图，改变板间距离、改变正对面积或改变板间电介质材料，都会改变其电容，从而可能引起电容器两板间电场的变化.这里一定要分清两种常见的变化：(1)电键K 保持闭合，则电容器两端的电压恒定（等于电源电动势）这种情况下 1=CU C, C=,4s s U Q E kd d d d εεπ∝∝=∝（2）充电后断开K ，保持电容器带电量Q 恒定这种情况下1 C=,,4s s Q d U U E kd d C s d sεεπεε∝=∝=∝■ 【典型例题】类型一、对感应电荷产生的场的理解例1、如图所示，在离点电荷Q 为r 处，有一个沿r 方向放置的细金属棒，金属棒长度为L ，A 为棒的中心，当金属棒达到静电平衡时，导体内A 点的电场强度为____，感应电荷在A 点产生的电场强度为____.【答案】0；2kQ()2L r +，方向向左.【解析】导体内部的场强是由于外电场和感应电荷产生的电场叠加后变成0的.点电荷的电场属于外电场.根据点电荷的场强公式，02kQ()2E L r =+，方向向右.则感应电荷在A 点产生的电场强度与该点的外电场大小相等、方向相反，所以感应电荷在该点产生的电场大小为：2kQ ()2L r +，方向向左.【点评】要理解导体处于电场中，导体内部既有外电场又有感应电荷的电场，在静电平衡状态时，感应电荷产生的电场与外电场大小相等、方向相反，互相抵消，合场强为零，是解决这类题的关键.举一反三【变式】图中接地金属球A 的半径为R ，球外点电荷的电量为Q ，到球心的距离为r .该点电荷的电场在球心的场强等于（ ）【答案】D ■类型二、静电感应及静电平衡状态例2、如图所示，在真空中把一个绝缘导体AB 向带负电荷的小球P 缓慢地靠近的过程中，下列说法正确的是（ ）A 、B 端的感应电荷越来越多B 、导体内部的场强越来越大C 、导体的感应电荷在M 点的电场强度总大于N 点产生的电场强度D、导体中M，N两点的电势近似相等【答案】ACD【解析】当导体缓慢移近小球的过程中，在动态过程由于导体所在位置的外电场不断变化，导体内的电场强度不为0，使导体内自由电荷不断地发生定向移动，从而使A、B端感应电荷不断积累，A选项正确；由于导体缓慢移动，而静电感应过程发生的非常快，所以导体AB 可以近似认为趋近于静电平衡，其内部场强趋近于0，但不等于0，选项B错；由于导体内部的合场强趋近于0，感应电荷在M、N两点产生的场强与点电荷在这两点产生的场强方向相反，大小几乎相等，由于M点离场源电荷更近，外电场场强更大，所以选项C正确；由于导体始终可以看成近似达到静电平衡状态，导体近似为一个等势体，选项D正确.【点评】理解好知识要点梳理中导体达到静电平衡的条件是分析问题的关键.处于静电平衡状态的导体，离场源电荷较近的感应出异种电荷，较远的感应出同种电荷；用手触摸某导体任何部分，其实就是导体通过人体与大地构成一个大导体，此时原来的导体离场源电荷较近,感应出异种电荷.举一反三【变式】如图所示，枕形导体A、B原来不带电,把一个带正电的带电体移到A端附近，由于静电感应，在A、B两端分别出现感应电荷，当达到静电平衡时（）A 、枕形导体A 端电势比B 端低B 、枕形导体A 端电势比B 端高C 、用手摸一下枕形导体，A 端电势比B 端低D 、无论是否用手摸枕形导体，A 端电势与B 端电势都相等【答案】D类型三、对电容的理解例3、下列关于电容的说法正确的是（ ）A 、电容器的电容越大，带的电量越多B 、电容器的电容在数值上等于电容器升高单位电势差所带电量的增量C 、根据C Q U =可知，电容器的电容跟电容器的电量成正比，跟它两极间的电压成反比D 、在击穿电压以下，无论电容器的电量如何，它所带的电量与电压的比值是不变的【答案】BD【解析】由电容的定义知道，电容器带电量的多少Q CU =，它不仅取决于电容的大小，还与加在电容器两板之间的电压有关，很大的电容，带电量可以是很少的，故选项A 错误；由电容的定义C Q Q U U∆==∆知道，选项B 正确；电容描写了电容器储存电荷的特性，与带电量的多少及电压没有关系，所以选项C 错误，选项D 正确.【点评】凡是比值定义式，被定义的量C 与用来定义的量Q 、U 没有关系，例如场强、电势、电阻、密度等. 举一反三【变式】描述对给定的电容器充电时，电量Q 、电压U ，电容C 之间的相互关系图象如图所示，其中错误的是（ ）【答案】A类型四、电容的定量计算例4、平行板电容器所带的电荷量为8Q 410C -⨯＝，电容器两板间的电压为U ＝2V ，则该电容器的电容为 ；如果将其放电，使其所带电荷量为原来的一半，则两板间的电压为 ，两板间电场强度变为原来的 倍，此时平行板电容器的电容为 .【答案】882101V 1/2210F F --⨯⨯、 、 、【解析】由电容器电容的定义式得：88410F 210F 2Q C U --⨯===⨯,电容的大小取决于电容器本身的构造，与电容器的带电量无关，故所带电荷量为原来一半时，电容不变.而此时两极板间的电压为：V U C Q C Q U 1212///====,板间为匀强电场，由场强与电压关系可得：E d U d U E 2121//===【点评】（1）电容器的电容是由电容器本身的结构决定的，C 与Q 和U 无关；（2）Q C U =中，Q 是指电容器一个极板所带电荷量的绝对值；（3）由公式Q C U =可推出Q C U∆=∆ 举一反三【变式】一个电容器带电量为Q 时，板间电势差为U ，当它的电量减少6310C -⨯时，板间电势差降低2210V ⨯，此电容器的电容为＿＿＿＿；若U=400V ，此时电容器的带电量是____________.【答案】261.510,610F C μ--⨯⨯类型五、电容器动态变化问题例5、如图所示，把一个平行板电容器与一个静电计相连接后，给电容器带上一定电量，静电计指针的偏转指示出电容器两板间的电势差.要使静电计的指针张角变小，可采用的方法是（ ）A 、使两极板靠近B 、减小正对面积C 、插入电介质D 、用手碰一下正极板【答案】ACD【解析】要使得静电计的指针张角变小，需使平行板电容器两板之间的电压减小，在电容器带电量一定的情况下，由Q U=C知，需使得电容器的电容增大，再由平行板电容器电容的计算式 C=4s kdεπ知，需要使两板之间的距离d 减小，或插入介质，或增大正对面积S ；故选项A 、C 正确，选项B 错误；用手碰一下正极板，相当于将两极板短路，使正负电荷中和，电荷量减少，两板之间的电压减小，静电计指针张角减小，故选项D 也正确.【点评】1.分析问题时，抓住一些不变量并以此为依据进行分析是一种重要技巧.平行板电容器在电路中的一些动态分析问题通常要把C QU = 、C skd =επ4、,d UE =三者结合起来才能顺利进行，同时要注意变化过程中的不变量的运用，两个基本出发点是：(1)若充电后不断开电源，则两极板间电压U 不变；(2)若充电后断开电源，则带电荷量Q 不变.2.理解静电计的作用和使用方法.静电计是一种不通过电流却能指示电压的仪器，在本实验中，静电计指针的张角指示平行板电容器两板之间的电压.举一反三【变式1】利用静电计研究平行板电容器的电容与哪些因素有关的实验装置如图所示，则下面叙述中符合实验中观察到的结果的是（）A、N板向下平移，静电计指针偏角变大B、N板向左平移，静电计指针偏角变大C、保持N板不动，在M、N之间插入一块绝缘介质板，静电计指针偏角变大D、保持N板不动，在M、N之间插入一块金属板，静电计指针偏角变大【答案】AB■【变式2】一平行板电容器两极板间距为d，极板面积为 ，其中ε0是常量.对此电容器充电后断开电S，电容为0sd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、电场度减小，电势差减小【答案】A【变式3】用控制变量法，可以研究影响平行板电容器的因素（如图）.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θ.实验中，极板所带电荷量不变，若（）A、保持S不变，增大d，则θ变大B、保持S不变，增大d，则θ变小C、保持d不变，增大S，则θ变小D、保持d不变，增大S，则θ不变【答案】A类型六、带电粒子在电容器中运动的综合问题例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、将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、将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、将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、将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【答案】ACD【解析】移动A板或B板后，质点能否返回P点的关键是质点在A、B间运动时到达B板之前速度能否减小为零，如能减为零，则一定沿原路返回P点，如不能减为零，则穿过B板后只受重力，将继续下落.因质点到达N孔时速度恰为零，由动能定理2mg0-=.平行金属板与电d qU源两极相连，则两板间电势差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功相等.若将A 板向上平移一小段距离，质点速度为零的位置为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．若把B板向上平移一小段距离，质点速度为零的位置为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孔时将有一竖直向下的速度，即将穿过N孔继续下落.【点评】此类问题属于电容器与力和电的知识综合题目，求解时应利用电容器动态问题的分析方法结合力与电的有关知识和规律逐一分析判断.举一反三【变式1】如图所示，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。
2022届高中物理新教材同步必修第三册 第10章静电场的应用 4 第1课时 电容器的电容
4 电容器的电容 第1课时 电容器的电容[学习目标] 1.知道什么是电容器及电容器的主要构造.2.理解电容的概念及其定义式.3.了解电容器充电和放电现象及能量转换.4.会应用平行板电容器的电容公式分析有关问题.一、电容器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能量转化为其他形式的能量.4.电容器的电荷量：其中一个极板所带电荷量的绝对值. 二、电容1.定义：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.2.定义式：C ＝QU.3.单位：电容的国际单位是法拉，符号为F ，常用的单位还有微法和皮法，1 F ＝106 μF ＝1012 pF .4.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.5.击穿电压与额定电压(1)击穿电压：电介质不被击穿时加在电容器两极板上的极限电压，若电压超过这一限度，电容器就会损坏.(2)额定电压：电容器外壳上标的工作电压，也是电容器正常工作所能承受的最大电压，额定电压比击穿电压低. 三、平行板电容器的电容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 ＝εr S4πkd ，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＝S4πkd.四、常用电容器1.分类：从构造上看，可以分为固定电容器和可变电容器两类.2.固定电容器有：聚苯乙烯电容器、电解电容器等.3.可变电容器由两组铝片组成，固定的一组铝片叫定片，可以转动的一组铝片叫动片.转动动片，使两组铝片的正对面积发生变化，电容就随着改变.1.判断下列说法的正误.(1)电容器的电容跟它所带电荷量成正比.(×)(2)对于确定的电容器，它所带电荷量跟它两极板间电压的比值保持不变.(√)(3)将平行板电容器两极板的间距加大，电容将增大.(×)(4)将平行板电容器两极板平行错开，使正对面积减小，电容将减小.(√)(5)在平行板电容器极板间插入电介质，电容将增大.(√)2.某平行板电容器充电后所带电荷量为Q＝2×10－6 C，两极板间的电压U＝4 V，则该电容器的电容为F，若只将该电容器的板间距离增大，电容器的电容将，若只将两极板错开，使极板正对面积减小，电容器的电容将.答案5×10－7减小减小一、电容器电容导学探究(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？答案(1)充电过程中电源内的化学能转化为电容器内的电场能；放电过程中电容器的电场能转化为电路中其他形式的能量.(2)增大，不变.知识深化1.电容器的充电过程，电源提供的能量转化为电容器的电场能；电容器的放电过程，电容器的电场能转化为其他形式的能量.2.电容器的充、放电过程中，电路中有充电、放电电流，电路稳定时，电路中没有电流.3.C ＝Q U 是电容的定义式，由此也可得出：C ＝ΔQ ΔU.4.电容器的电容决定于电容器本身，与电容器的电荷量Q 以及电势差U 均无关.对于某一电容器，下列说法正确的是( )A.电容器所带的电荷量越多，电容越大B.电容器两极板间的电势差越大，电容越大C.电容器所带的电荷量增加一倍，两极板间的电势差也增加一倍D.电容器两极板间的电势差减小到原来的12，它的电容也减小到原来的12答案 C解析 电容器的电容由电容器本身决定，与所带电荷量和两极板间的电势差无关，A 、B 、D 错；根据C ＝QU ，对于某一电容器，它所带的电荷量与两极板间的电势差成正比，所以电容器所带的电荷量增加一倍，两极板间的电势差也增加一倍，C 对.针对训练1 (多选)如图所示的各图描述的是对给定的电容器充电时其电荷量Q 、电势差U 、电容C 之间相互关系的图像，其中正确的是( )答案 CD解析 电容器的电容是由电容器本身决定的，与电容器所带电荷量Q 的大小和两极板间的电势差U 的大小无关，不能认为C 与Q 成正比，与U 成反比，故选项D 正确，A 、B 错误；对给定的电容器，其所带电荷量与极板间的电势差成正比，其比值即电容器的电容，故选项C 正确.有一充电的平行板电容器，两板间的电势差为3 V ，现使它的电荷量减少3×10－4 C ，于是电容器两板间的电势差降为原来的13，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？ 答案 150 μF 4.5×10－4 C 150 μF解析 电容器两极板间的电势差的变化量为ΔU ＝⎝⎛⎭⎫1－13U ＝23×3 V ＝2 V ，由C ＝ΔQΔU ，得C ＝3×10－42 F ＝1.5×10－4 F ＝150 μF.设电容器原来所带的电荷量为Q ，则Q ＝CU ＝1.5×10－4×3 C ＝4.5×10－4C.电容器的电容是由电容器本身决定的，与是否带电无关，所以电容器放掉全部电荷后，电容仍然是150 μF.二、平行板电容器导学探究 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1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 ＝QU，分析电容C 的变化.图1(2)如图2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 ＝QU，分析电容C 的变化.图2(3)如图3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 ＝QU，分析电容C 的变化.图3答案 (1)实验结论：S 减小，电势差U 增大，电容C 减小. (2)实验结论：d 增大，电势差U 增大，电容C 减小. (3)实验结论：插入电介质，电势差U 减小，电容C 增大. 知识深化1.C ＝Q U 与C ＝εr S 4πkd的比较(1)C ＝Q U 是电容的定义式，对某一电容器来说，Q ∝U 但C ＝QU 不变，反映电容器容纳电荷本领的大小；(2)C ＝εr S 4πkd 是平行板电容器电容的决定式，C ∝εr ，C ∝S ，C ∝1d ，反映了影响电容大小的因素.2.平行板电容器动态问题的分析方法 抓住不变量，分析变化量，紧抓三个公式： C ＝Q U 、E ＝U d 和C ＝εr S 4πkd3.平行板电容器的两类典型问题(1)开关S 保持闭合，两极板间的电势差U 恒定， Q ＝CU ＝εr SU 4πkd ∝εr S d ，E ＝U d ∝1d.(2)充电后断开S ，电荷量Q 恒定， U ＝Q C ＝4πkdQ εr S ∝d εr S ，E ＝U d ＝4πkQ εr S ∝1εr S.(多选)如图4所示，用静电计可以测量已充电的平行板电容器两极板之间的电势差U ，现使B 板带电，则下列判断正确的是( )图4A.增大两极板间的距离，静电计指针张角变大B.将A 板稍微上移，静电计指针张角变大C.若将玻璃板插入两板之间，则静电计指针张角变大D.若将A 板拿走，则静电计指针张角变为零 答案 AB解析 电势差U 变大(小)，静电计指针张角变大(小).电容器所带电荷量一定，由公式C ＝εr S 4πkd 知，当d 变大时，C 变小，再由C ＝QU 得U 变大；当A 板稍微上移时，两极板正对面积S 变小，C 也变小，U 变大；当插入玻璃板时，C 变大，U 变小；当将A 板拿走时，相当于使d 变得更大，C 更小，故U 应更大，正确选项为A 、B.针对训练2 平行板电容器和电源、电阻、开关串联，组成如图5所示的电路.接通开关K ，给电容器充电，则( )图5A.保持K 接通，减小两极板间的距离，则两极板间的电场强度减小B.保持K 接通，在两极板间插入一块铝板，则两极板间的电场强度增大C.充电结束后断开K ，减小两极板间的距离，则两极板间的电压增大D.充电结束后断开K ，在两极板间插入一块电介质，则两极板间的电压增大 答案 B解析 保持K 接通，电容器两极板间的电压不变，减小两极板间的距离，由E ＝Ud 可知，两极板间的电场强度增大，A 错误；保持K 接通，在两极板间插入一块铝板，相当于减小两极板间距离，而电容器两极板间电压不变，由E ＝Ud 可知，两极板间的电场强度增大，B 正确；充电结束后断开K ，电容器所带电荷量不变，减小两极板间的距离，由平行板电容器电容的决定式C ＝εr S 4πkd 知电容C 增大，根据U ＝QC 可知，两极板间的电压减小，C 错误；充电结束后断开K ，在两极板间插入一块电介质，根据C ＝εr S 4πkd 知电容C 增大，由U ＝QC 可知，两极板间的电压减小，D 错误.如图6所示，平行板电容器与电压恒定的直流电源连接，下极板接地，静电计所带电荷量很少，可被忽略.一带负电油滴被固定于电容器中的P 点，现将平行板电容器的下极板竖直向下移动一小段距离，则( )图6A.平行板电容器的电容将变大B.静电计指针张角变小C.带电油滴的电势能将增大D.若先将上极板与电源正极的导线断开再将下极板向下移动一小段距离，则带电油滴所受静电力不变 答案 D解析 两极板与电源相连，所以两极板间的电势差恒定，即静电计张角不变，当下极板向下移动时，两板间距增大，根据公式C ＝εr S4πkd 可知电容减小，故A 、B 错误；电势差不变，而d 增大，则根据E ＝Ud 可知电场强度减小，P 点与上极板的电势差减小，则P 点的电势增大，因为该油滴为负电荷，则电势能减小，C 错误；与电源断开，两极板的电荷量Q 恒定不变，根据公式C ＝εr S 4πkd ，C ＝Q U ，E ＝U d ，联立解得E ＝4πkQεr S，即两极板间的电场强度在电荷 量恒定的情况下与两极板间的距离无关，故两极板间的电场强度E 不变，即油滴所受静电力不变，D 正确.静电计的使用静电计是在验电器的基础上改造而成的，静电计由相互绝缘的两部分组成，静电计与电容器的两极板分别连接在一起，则电容器两极板间的电势差就等于静电计上所指示的电势差U ，U 的大小可从静电计的刻度读出，可见，静电计指针偏角的变化表征了电容器两极板间电势差的变化.考点一 电容的理解1.下列关于电容器及其电容的叙述正确的是( )A.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B.电容器所带的电荷量是指每个极板所带电荷量的代数和C.电容器的电容与电容器所带电荷量成反比D.一个固定电容器的电荷量增加ΔQ ＝1.0×10－6 C 时，两板间电压升高10 V ，则电容器的电容无法确定 答案 A解析 电容器是储存电荷的容器，它里面有无电荷不影响其储存电荷的能力，A 正确；电容器所带电荷量指任一极板所带电荷量的绝对值，B 错误；电容器的电容由电容器本身决定，不随所带电荷量的变化而变化，C 错误；由C ＝Q U ＝ΔQΔU 可求电容器的电容，D 错误.2.(多选)下列关于电容的说法正确的是( ) A.电容是反映电容器容纳电荷本领的物理量B.电容器A 的电容比B 的大，说明A 的带电荷量比B 多C.电容在数值上等于使两极板间的电势差为1 V 时电容器所带的电荷量D.由公式C ＝Q U 知，若电容器两极板间电压为10 V ，极板带电荷量为2×10－5 C ，则电容器电容大小为5×105 F 答案 AC解析 电容反映电容器容纳电荷本领的大小，A 对；电容器A 的电容比B 的大，只能说明电容器A 容纳电荷的本领比B 强，与带电荷量多少无关，B 错；根据电容的定义式可知C 对；电压为10 V ，电荷量为2×10－5 C 时，电容C ＝Q U ＝2×10－6 F ，D 错.考点二 电容的计算3.一个电容器带电荷量为Q 时，两极板间电压为U ，若使其带电荷量增加4.0×10－7 C ，它两极板间的电势差增加20 V ，则它的电容为( ) A.1.0×10－8 F B.2.0×10－8 F C.4.0×10－8 F D.8.0×10－8 F答案 B解析 C ＝ΔQ ΔU ＝4.0×10－720F ＝2.0×10－8 F.故选B.4.一个已充电的电容器，若使它的电荷量减少1.5×10－4 C ，则其电压减小为原来的23，则( )A.电容器原来的带电荷量为9×10－4 C B.电容器原来的带电荷量为4.5×10－4 C C.电容器原来的电压为1 V D.电容器的电容变为原来的13答案 B解析 由题意知C ＝Q U ＝Q －1.5×10－4 C 23U ，解得Q ＝4.5×10－4 C ，故B 正确，A 错误；因电容器的电容未知，所以无法求出电容器原来的电压，C 错误；电容器的电容由电容器本身决定，跟电压和电荷量的变化无关，所以电容器的电容不变，D 错误.5.如图1所示为某一电容器中所带电荷量和两端电压之间的关系图线，若将该电容器两端的电压从40 V 降低到36 V ，对电容器来说正确的是( )图1A.是充电过程B.是放电过程C.该电容器的电容为5×10－2 F D.该电容器的电荷量变化量为0.2 C 答案 B解析 由Q ＝CU 知，U 降低，则Q 减小，故为放电过程，A 错，B 对；C ＝Q U ＝0.240 F ＝5×10－3 F ，C 错；ΔQ ＝C ΔU ＝5×10－3×4 C ＝0.02 C ，D 错. 考点三 电容器的动态分析6.极板间距为d 的平行板电容器所带电荷量为Q 时，两极板间电势差为U 1，两极板间场强为E 1.现将电容器所带电荷量变为2Q ，极板间距变为12d ，其他条件不变，这时两极板间电势差为U 2，两极板间场强为E 2，下列说法正确的是( ) A.U 2＝U 1，E 2＝E 1 B.U 2＝2U 1，E 2＝4E 1 C.U 2＝U 1，E 2＝2E 1 D.U 2＝2U 1，E 2＝2E 1答案 C解析 由公式E ＝U d 、C ＝Q U 和C ∝εr S d 可得E ∝Qεr S ，所以Q 加倍，E 也加倍，再由U ＝Ed 可得U 不变，C 正确.7.(多选)(2020·宿迁市高一下期末)如图2所示，竖直放置的平行板电容器与定值电阻R 、电源E 、开关S 相连，用绝缘细线将带电小球q 悬挂在极板间，闭合开关 S 后细线与竖直方向夹角为θ.则有( )图2A.保持开关S 闭合，将A 板向右平移，θ不变B.保持开关S 闭合，将A 板向左平移，θ变小C.断开开关S ，将A 板向右平移，θ不变D.断开开关S ，将A 板向右平移，θ变小 答案 BC解析 保持开关S 闭合，电容器两端的电势差不变，将A 板向右平移，d 减小，则电场强度增大，带电小球所受静电力增大，根据共点力平衡条件知，θ角变大，反之向左平移A 板，θ角变小，A 错误，B 正确；断开开关S ，电荷量不变，根据C ＝εr S 4πkd ，E ＝U d ，C ＝QU，联立解得E ＝4πkQ εr S ，电场强度大小与两极板间的距离无关，故电场强度不变，静电力不变，所以移动A 板，θ角不变，C 正确，D 错误.8.(多选)(2021·广东潮州市高二期末)如图3所示为一种电容传声器.b 是固定不动的金属板，a 是能在声波驱动下沿水平方向振动的金属膜片，a 、b 构成一个电容器.其工作原理是当声波作用于金属膜片时，金属膜片发生相应的振动，于是就改变了它与固定极板b 间的距离，从而使电容发生变化，而电容的变化可以转化为电路中电信号的变化.闭合开关K ，若声源S 发出声波使a 向右运动时( )图3A.电容器的电容增大B.a 、b 板之间的电场强度减小C.b 板的电势不变D.流过电流表的电流方向为自右向左 答案 AC解析 由电容的决定式C ＝εr S4πkd可知，a 向右运动时，极板间的距离d 减小，所以电容增大，选项A 正确；闭合开关K ，电压保持不变，极板间的距离减小，由E ＝Ud 可知，电场强度增大，选项B 错误；由题图可知b 板与大地相连，故b 板的电势不变，选项C 正确；由电容定义式C ＝QU 可知，电容增大，电压不变，所以电荷量增大，电容器充电，流过电流表的电流方向为自左向右，选项D 错误.9.(多选)如图4所示，两块较大的金属板A 、B 平行放置并与一电源相连，S 闭合后，两板间有一质量为m 、电荷量为q 的油滴恰好处于静止状态.下列说法正确的是( )图4A.若将A 板向上平移一小段位移，则油滴向下加速运动，G 中有b →a 的电流B.若将A 板向左平移一小段位移，则油滴仍然静止，G 中有b →a 的电流C.若将S 断开，则油滴立即做自由落体运动，G 中无电流D.若将S 断开，再将A 板向下平移一小段位移，则油滴向上加速运动，G 中有b →a 的电流 答案 AB解析 根据题中电路图可知，A 板带负电，B 板带正电，原来油滴恰好处于静止状态，说明油滴受到的竖直向上的静电力刚好与竖直向下的重力平衡.当S 闭合时，若将A 板向上平移一小段位移，则A 、B 两板间间距d 变大，而两板间电压U 不变，故板间场强E ＝U d变小，油滴所受合力方向向下，所以油滴向下加速运动，而根据C ＝εr S 4πkd可知电容C 减小，故两板所带电荷量Q 也减小，因此电容器放电，所以G 中有b →a 的电流，选项A 正确；在S 闭合的情况下，若将A 板向左平移一小段位移，两板间电压U 和板间间距d 都不变，所以板间场强E 不变，油滴受力平衡，仍然静止，但是两板的正对面积S 减小了，根据C ＝εr S 4πkd可知电容C 减小，两板所带电荷量Q 也减小，电容器放电，所以G 中有b →a 的电流，选项B 正确；若将S 断开，两板所带电荷量保持不变，板间场强E 也不变，油滴仍然静止，选项C 错误；若将S 断开，再将A 板向下平移一小段位移，两板所带电荷量Q 仍保持不变，两板间间距d变小，根据C ＝εr S 4πkd ，U ＝Q C 和E ＝U d ，可得E ＝4πkQ εr S，显然，两板间场强E 不变，所以油滴仍然静止，G 中无电流，选项D 错误.10.(多选)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的变化的一种元件，在自动控制中有着相当广泛的应用.如图5所示是测定液面高度h 的电容式传感器，在金属芯柱的外面涂上一层绝缘物质，放入导电液体中，金属芯柱固定，金属芯柱和导电液体构成电容器的两个极板，金属芯柱外面的绝缘物质就是电介质.测出电容器电容C 的变化，就可以知道h 的变化情况，两者的关系是( )图5A.C 增大表示h 增大B.C 增大表示h 减小C.C 减小表示h 减小D.C 减小表示h 增大答案 AC解析 由C ∝εr S d知，εr 、d 一定时，电容器的电容C 增大，表明电容器两极板的正对面积增大了，即液面高度h 增大，所以A 正确，B 错误；同理，C 减小时，表明电容器两极板的正对面积减小了，即液面高度h 减小，所以C 正确，D 错误.11.一平行板电容器充电后与电源断开，正极板接地，在两极板间有一正电荷(电荷量很小)固定在P点，如图6所示，以E表示两极板间的场强，U表示电容器的电压，E p表示正电荷在P点的电势能.若保持负极板不动，将正极板移到图中虚线所示的位置，则()图6A.U变小，E不变B.E变大，E p变大C.U变小，E p不变D.U不变，E p不变答案 A解析由于电容器充电后与电源断开，说明电容器所带电荷量不变，正极板向负极板移近时，由C＝εr S4πkd∝εr Sd可知，电容C增大.又由U＝QC可知，U减小，而由E＝Ud＝QCd＝4πkQεr S∝1εr S可知，电场强度E不变，由于E不变，P到正极板的距离减小，可知P点的电势升高，则正电荷的电势能E p＝qφP变大.综上可知，A项正确.12.(多选)如图7所示，当待测物体在左右方向发生位移时，电介质板随之在电容器两极板之间移动.如果测出了电容的变化，就能知道物体位移的变化.若电容器的电容变大，则物体的位移可能的变化是()图7A.减速向左移动B.加速向左移动C.减速向右移动D.加速向右移动答案AB13.如图8所示，一平行板电容器接在U＝12 V的直流电源上，电容C＝3.0×10－10F，两极板间距离d＝1.20×10－3 m，g取10 m/s2，求：图8(1)该电容器所带电荷量；(2)若板间有一带电微粒，其质量m＝2.0×10－3 kg，恰在板间处于静止状态，则该微粒带电荷量为多少？带何种电荷？答案 (1)3.6×10－9 C (2)2.0×10－6 C 负电荷解析 (1)由公式C ＝Q U得Q ＝CU ＝3.0×10－10×12 C ＝3.6×10－9 C. (2)带电微粒恰在极板间静止，则带电微粒带负电，并且有qE ＝mg ，而E ＝U d， 解得q ＝mgd U ＝2.0×10－3×10×1.20×10－312C ＝2.0×10－6 C.。
4高一下物理测试必修三第九章、第十章静电场及其应用、静电场中的能量
2019级高一下学期物理测试必修三第九、十章静电场及其应用、静电场中的能量一、单选题：（每题只有一个选项是正确的，每题4分，共44分）1.“电子伏特（符号：eV ）”，属于下列哪一物理量的单位（ ）A ．电荷量B ．能量C ．电流D ．电压2.在气候干燥的秋冬季节，人们常常会碰到这些现象：晚上脱衣时，常会听到噼啪的声响；早上起来梳头时，头发常会“飘”起来。
这就是发生在我们日常生活中的静电现象。
有一次，小明的手指靠近金属门把手时，突然有一种被电击的感觉。
这是因为运动摩擦使身体带电，当手指靠近门把手时，二者之间形成的放电现象。
若放电前，小明的手指带负电。
有关金属门把手的两端被感应带电的情况，下列图中标示正确的是3．如图所示，MN 是点电荷电场中的一条直线，a 、b 是直线上两点，已知直线上a 点的场强最大，大小为E ，b 点场强大小为12E ，已知a 、b 间的距离为L ，静电力常量为k ，则场源电荷的电量为（ ）A ．22EL k B ．2EL k C ．22EL k D ．22EL k4.如图所示，实线表示某电场中的电场线，但方向未知，虚线是某一带负电的粒子通过该电场区域的运动轨迹，A 、B 是运动轨迹上的两点。
若带电粒子在运动中只受电场力作用，在A 、B 两点的电势分别为A ϕ、B ϕ，加速度大小分别为A a 、B a ，速度大小分别为A v 、B v ，电势能大小分别为P A E 、P B E ，则下列说法正确的是（ ）A ．B <A v v ， A a >B aB ．A v >B v ， A ϕ <B ϕC ．A a > B a ， P A E < P B ED ．A ϕ < B ϕ， P AE > P B E5.利用图象来描述物理过程、探寻物理规律是常用的方法，如图是描述某个物理过程的图象，对相应物理过程分析正确的是A ．若该图象为质点运动的速度—时间图象，则前2秒内质点的平均速率等于0B．若该图象为一条电场线上电势随坐标变化的图象，则可能是点电荷电场中的一条电场线C．若该图象为力与位移的F-x图像，则该力做的总功一定为零。
高中物理静电场(四)电场的应用学案
静电场（四）电场的应用应用（一）电容器静电现象的应用自主学习1. 电容器⑴任何两个彼此而又相距的导体都可以构成电容器。
⑵把电容器的两个极板分别与电池的两极相连，两个极板就会带上等量异种电荷。
这一过程叫电容器的。
其中任意一块板所带的电荷量的绝对值叫做电容器的；用导线把电容器的两板接通，两板上的电荷将发生，电容器不再带电，这一过程叫做。
2. 电容⑴电容器跟的比值，叫做电容器的电容，用符号表示。
⑵定义式：C ,若极板上的电量增加ΔQ时板间电压增加ΔU,则C。
⑶单位：法拉，符号：F，与其它单位的换算关系为：１F＝F＝pF⑷意义：电容是描述电容器储存电荷本领大小的物理量，在数值上等于把电容器两极板间的电势差增加１V所增加的电量。
3. 平行板电容器⑴一般说来，构成电容器的两个导体的正对面积S，距离d，这个电容器的电容就越大；两个导体间的性质也会影响电容器的电容。
⑵表达式：板间为真空时：C，插入介质后电容变大r 倍：C，k为静电力常数，r称为相对（真空）介电常数。
4. 静电平衡状态下的导体⑴处于静电平衡下的导体，内部场强处处为。
⑵处于静电平衡下的导体，表面附近任何一点的场强方向与该点的表面。
⑶处于静电平衡下的导体是个，它的表面是个。
⑷静电平衡时导体内部电荷，电荷只分布于导体的。
导体表面，越尖的位置，电荷密度，凹陷部分几乎没有电荷。
5.尖端放电导体尖端的电荷密度很大，附近电场很强，能使周围气体分子，与尖端电荷电性相反的离子在电场作用下奔向尖端，与尖端电荷，这相当于使导体尖端失去电荷，这一现象叫尖端放电。
如高压线周围的“光晕”就是一种尖端放电现象，避雷针做成蒲公花形状，高压设备应尽量光滑分别是生活中利用、防止尖端放电。
6. 静电屏蔽处于电场中的空腔导体或金属网罩，其空腔部分的合场强 ，即能把外电场遮住，使内部不受外电场的影响，这就是静电屏蔽。
如电学仪器的外壳常采用金属、三条高压线的上方还有两导线与地相连等都是静电屏蔽在生活中的应用。
实验十观察电容器的充放电现象
容器放电，观察电容器的放电现象。
答案：（1）1 2
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（2）根据图甲电路，请在图乙中用笔画线代替导线，完成实物电路的连接。
解析：（2）根据题图甲所示电路图连接实物电路图， 实物电路图如图所示。 开始放电，同时开始计时，每隔5 s读一次电流i的值，记录数据如 表所示。
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六、注意事项 1.要选择大容量的电容器。 2.实验要在干燥的环境中进行。 七、误差分析 本实验中的误差来源主要取决于电流传感器的灵敏度与计算机数据收集处理软 件的准确性。
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着眼“四翼”·探考点
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【典例1】 小明同学想根据学习的知识，估测一个电容器的电容。他从实验室 找到8 V的稳压直流电源、单刀双掷开关、电流传感器（与电脑相连，能描绘出 电流I随时间t变化的图像）、定值电阻和导线若干，连成如图甲所示的电路。实 验过程如下，完成相应的填空。
答案：（2）向右
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（3）为了能精确测量电容，将图甲中电流表换成电流传感器测量电流，并根据 电路图，连接图丁中的实物图。 解析：（3）根据电路图，连接的实物图如图1所示。 答案：（3）见解析图1
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（4）电容器放电过程中，电流随时间变化的规律如图戊所示，计算机可以得出
i－t图像所围的区域面积为0.869 mA·s，电阻R为500 Ω，直流电源电压恒为2
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（3）图丙为传感器中电容器放电时的电流I随时间t变化的关系图像，图中每一
小方格面积相同。根据图像估算电容器在t0～2t0时间内，释放电荷量的表达式
为
（用I0、t0表示）；
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（4）图丁中实线是实验得到的放电时的I－t图像，如果不改变电路的其他参
数，只减小电阻箱R的阻值，则得到的I－t图线是图丁中的
电力电容器的测试与校准技术
电力电容器的测试与校准技术随着电子技术的发展，电力电容器已广泛应用于各类设备中。
电容器作为电气元件，不可避免地需要测试和校准。
本文将介绍电力电容器的测试与校准技术，以及这些技术在实际中的应用。
一、电力电容器的测试电力电容器的测试主要涉及电容值、温度、损耗和绝缘电阻等指标。
在测试中，需要使用一些专业的测试仪器。
1.1 电容值测试电容值是电力电容器最基本的指标之一。
在测试电容值时，可以使用电桥、手持数字电容表或静电式电容测试仪。
其中，手持数字电容表和静电式电容测试仪通常具有自动选择测试范围的功能，测试结果比较准确。
1.2 温度测试电力电容器的工作温度一般在-40℃～85℃之间。
为了确保电容器的正常工作，需要对其进行温度测试。
在测试过程中，可以使用温度计或者热敏电阻等仪器。
如果需要测试电容器在高温环境下的工作性能，可以使用恒温水槽，让电容器在特定温度下工作一段时间，检测其性能是否变化。
1.3 损耗测试损耗是电力电容器极为重要的一个指标，如果损耗过大，电容器可能会工作不稳定，甚至导致设备故障。
在测试损耗时，可以使用串联谐振法或并联谐振法。
这两种方法都需要使用谐振电路，通过比较谐振电路中的电压和电容器的电压，就可以得出电容器的损耗值。
1.4 绝缘电阻测试电力电容器的绝缘电阻也是一项重要的指标。
在测试过程中，需要使用绝缘电阻表或万用表。
测试时，将一端连接到电容器的终端，另一端连接到地线上，然后将电容器充电，再测量充电后的电容器和地之间的电阻值。
如果电容器的绝缘电阻过小，可能会发生漏电现象，对设备造成损害。
二、电力电容器的校准电力电容器的校准工作主要针对电容值、损耗和温度等指标。
在校准工作中，需要使用一些专业的校准仪器。
2.1 电容值校准电容值的校准一般需要使用数字电容测试仪。
在校准仪器中输入标准电容值，然后测试电容器的电容值，并进行修正，以达到标准值。
2.2 损耗校准在损耗校准中，可以使用标准电容器的损耗来校准待测电容器的损耗。
生活中的静电现象-每课一练
第三节生活中的静电现象1．下列哪些是利用了静电原理( )A．精密仪器外包有一层金属外壳B．家用电器如洗衣机接有地线C．手机(移动电话)一般都装有一根天线D．以上都不是解析：精密仪器外包有一层金属外壳是静电屏蔽；家用电器如洗衣机包有一层金属外壳并接地，是使洗衣机对地电压为零，保证安全，不是利用静电；手机一般都装有天线是为了接收信号．以上三种都不是利用静电．答案：D2．(多选)下列关于静电的说法中正确的是( )A．燃煤时会产生大量的煤灰，污染大气，静电除尘器利用了火花放电B．复印机是利用静电的吸附作用工作的C．静电喷漆的方法可节省油漆而且均匀，没有利用静电吸附D．实验室的感应起电机的两个放电小球虽然是圆头状的，但是当电压升高到一定程度的时候也能发生火花放电解析：静电除尘器和复印机利用了静电吸附，A错，B对；油漆经过喷嘴时油漆微粒带正电，它们相互排斥，扩散开来形成一大团漆云，被吸附在带负电的物体表面，选项C错误．答案：BD3．下列有关静电的说法中错误的是( )A．干燥天气里脱化纤衣物时常常会看到火花，是火花放电现象B．室内栽花种草可有效防止静电C．雷电对人类生活只有危害，没有益处D．建筑物安装的避雷针是利用了尖端放电的原理解析：室内栽花种草可以有效地降低室内的静电，这种说法正确．根据火花放电和尖端放电的含义知A、D两种说法正确．雷电对人类生活也会产生益处，如闪电产生的臭氧留在大气层中，能保护地球上的生物免遭紫外线的伤害．答案：C4．(单选)下列哪些是利用了静电()A．精密仪器外包有一层金属外壳B．家用电器如洗衣机接有地线C．手机(移动电话)一般都装有一根天线D．以上都不是解析：精密仪器外包有一层金属外壳是静电屏蔽；家用电器如洗衣机包有一层金属外壳并接地，是使洗衣机对地电压为零，保证安全，不是利用静电；手机一般都装有天线是为了接收信号．以上三种都不是利用静电．答案：D5．(单选)下列有关静电的说法中错误的是()A．干燥天气里脱化纤衣物时常常会看到火花，是火花放电现象B．室内栽花种草可有效防止静电C．雷电对人类生活只有危害，没有益处D．建筑物安装的避雷针是利用了尖端放电的原理解析：室内栽花种草可以有效地降低室内的静电，这种说法正确．根据火花放电和尖端放电的含义知A、D两种说法正确．雷电对人类生活也会产生益处，如闪电产生的臭氧留在大气层中，能保护地球上的生物免遭紫外线的伤害．答案：C6．静电喷涂是利用静电现象制造的，其喷涂原理如图1－3－4 所示，则以下说法正确的是()图1－3－4A．在喷枪喷嘴与被喷涂工件之间有一强电场B．涂料微粒一定带正电C．涂料微粒一定带负电D．涂料微粒可能带正电，也可能带负电答案AC解析由正电荷对涂料的吸引作用可得出涂料带负电荷．7．防止静电危害的方法是尽快把静电导走，避免过多地积累．下列属于防止静电危害的是() A．静电除尘B．静电感应C．避雷针D．富兰克林的风筝实验答案 C解析静电除尘时除尘器中的空气被电离，烟雾颗粒吸附电子而带负电，颗粒向电源正极运动，属于静电应用，故A不正确；静电感应是利用电荷接近导体，在导体两端感应出等量的异种电荷，属于静电应用，B错误；当打雷的时候，由于静电感应，在高大的建筑物顶端积累了很多的静电，容易导致雷击事故，所以在高大的建筑物顶端安装避雷针可以利用尖端放电，中和云层电荷，避免雷击，保护建筑物的安全，属于静电防止，故C正确；富兰克林的风筝实验是利用静电感应现象收集到电荷，属于静电应用，故D不正确．8．关于静电的利用和防范，以下说法正确的是() A．没有安装避雷针的建筑物一定会被雷电击毁B．油罐车行驶途中车尾有一条铁链拖在地上，避免产生电火花引起爆炸C．飞机起落架的轮胎用绝缘橡胶制成，可防止静电积聚D．手术室的医生和护士都要穿绝缘性能良好的化纤制品，可防止麻醉药燃烧答案 B解析下雨时，一般会有雷电，如果在高大建筑物顶端装上避雷针，通过避雷针与大地相连，就能及时把电荷导入大地，从而避免建筑物被雷电击坏，如果没有安装会有危险，但对低矮的建筑不至于一定被雷电击毁，选项A说法错误；油罐车在运动的过程中，由于里面的油在晃动，也会摩擦产生静电，后面拖一条的铁链就可以及时的把产生的静电导走，有利于消除静电，故B符合题意；飞机上的着地轮装有搭地线或用导电橡胶做轮胎，是为了及时地把飞机在飞行过程中由于摩擦而产生的电荷通过导体而转移给大地，以免发生放电现象，保证飞机和乘客的安全，选项C 说法错误；绝缘性能良好的化纤制品的衣服不能及时把静电导入大地，容易造成手术事故，选项D说法错误．9.电容器是将电能暂时存储的一种电学元件，电容器的电容越大，所接电压越高，其上的存储的电能就越大，下列措施可以增大电容器存储电能能力的是（）A、电压保持不变，插入电介质B、电压保持不变，增大正对面积C、电压保持不变，减小极板间的距离D、以上措施都不行答案：ABC10.如图所示，四个图象描述了对给定的电容器充电时，电容器电量Q 、电压U 和电容C三者的关系，正确的图象有（）答案：CD11．高压输电线路的铁塔顶端有一条比下面输电线细的金属线，它的作用是( ) A．加强铁塔的稳定性B．传输零线的电流C．防雷电，起到避雷针的作用D．作为备用线，供输电线断开时应急使用【解析】本题中的输电细线起着与避雷针相似的作用，通过放电中和周围空气中的电荷，可以防止雷击．选项C正确．【答案】 C12．静电除尘器是目前普遍采用的一种高效除尘器，如图133实线为除尘器内电场的电场线，虚线为带负电粉尘的运动轨迹，P、Q为运动轨迹上的两点，下列关于带电粉尘在P、Q两点所受电场力的大小关系正确的是( )图133A．F p＝F Q B．F p＞F QC．F p＜F Q D．无法比较【解析】Q处的电场线密，所以在Q点所受电场力大，选项C正确．【答案】 C13．(多选)静电喷涂机原理如图136所示，静电喷涂机接高压电源，工作时将涂料微粒喷向带正电的被喷涂工件，高速运动的微粒被吸附到工件表面．关于静电喷涂机的涂料微粒，下列说法中正确的有( )图136A．微粒带正电B．微粒带负电C．微粒受电场力作用D．微粒可带正电，也可带负电【解析】静电喷漆的原理是让带电的漆料微粒在电场力的作用下吸附到工件上，所以选项B、C正确，选项A、D错．【答案】BC14．下列有关生活中的静电，有利的是________，有害的是________．A．静电除尘B．静电喷漆C．静电复印D．雷雨天高大树木下避雨E．电视荧屏上常有一层灰尘【解析】A静电除尘，B静电喷漆，C静电复印都是书上提到的静电利用的例子，雷雨天高大树木很容易成为尖端，由于云中电荷的作用，高大树木出现尖端放电，与云中电荷中和而产生强烈的放电现象，所以在高大树木下避雨易遭雷击；而电视荧屏上的灰尘是静电所致，使画面模糊，所以有害的选D、E.【答案】ABC DE15．如图139所示，在桌上放两摞书，把一块洁净的玻璃垫起来，使玻璃离开桌面20～30 cm.在宽0.5 cm的纸条上画出各种舞姿的人形，用剪刀把它们剪下来，放在玻璃下面，然后用一块硬泡沫塑料在玻璃上擦，就可以看到小纸人翩翩起舞了．图139(1)为什么小纸人会翩翩起舞？(2)如果实验前用一根火柴把“跳舞区”烤一烤，实验效果会更好，此现象说明了什么？(3)如果向“跳舞区”哈一口气，小纸人跳得就不活跃了，此现象说明了什么？【答案】(1)硬泡沫塑料与玻璃板摩擦后带上电荷，使硬泡沫塑料与纸人相互吸引．(2)说明在干燥环境中容易起电，其原因是干燥的空气不会把摩擦后玻璃板上产生的电荷导走．(3)说明在潮湿的环境下，不易摩擦起电，因为潮湿的空气具有导电能力，把摩擦后玻璃板上产生的电荷导走了．16．以煤作燃料的电站，每天排出的烟气带走大量的煤粉，不仅浪费燃料，而且严重污染环境，利用静电除尘可以除去烟气中的煤粉．如图1310所示是静电除尘器的原理示意图，除尘器由金属管A 和悬在管中的金属丝B 组成，在A 、B 上各引电极a 、b 接直流高压电源．假定煤粉只会吸附电子，而且距金属丝B 越近场强越大．图1310(1)试标出所接高压电源的极性；(2)试定性说明静电除尘器的工作原理；(3)设金属管A 的内径r ＝3 m ，长为L ＝50 m ，该除尘器吸附煤粉的能力D ＝3.5×10－4 kg/(s·m 2)，求其工作一天能回收煤粉多少吨？(最后结果取三位有效数字)【解析】 (1)a 为正极，b 为负极．(2)由于煤粉吸附电子带电，故将在电场作用下奔向电极，并吸附在电极上．(3)设一天回收煤粉的质量为m ，管内表面积S ＝2πrL .则m ＝DS ·t 1 000＝ 3.5×10－4×2×3.14×3×50×86 4001 000t ＝28.5 t. 【答案】 (1)a 为正极，b 为负极 (2)带电粒子在电场作用下奔向电极，并吸附在电极上 (3)28.5 t17．在燃气灶上常安装电子点火器，用电池接通电子线路产生高电压，通过高压放电的电火花点燃气体．我们看到，图1－3－5 中点火器的放电电极做成了针尖状．为什么放电电极做成针尖而不是圆头状？与此相反，验电器的金属杆上端却做成金属球而不做成针尖状，为什么？图1－3－5答案 见解析 解析 因为针尖状的放电电极电荷特别密集，尖端附近的电场特别强，极易发生尖端放电产生电火花，从而点燃气体．验电器的金属杆上端不做成针尖状就是为了避免尖端放电现象的发生．18.如图所示为电容器C 与电压U 的电源连接成的电路．当电键K 与1接通，电容器A 板带____电，B 板带____电，这一过程称电容器的____．电路稳定后，两板间的电势差为____．当K 与2接通，流过导体acb 的电流方向为____，这就是电容器的____ 过程．答案：正，负，充电过程，U ，b →c →a ，放电过程。
电容器实验十：观察电容器的充、放电现象 带电粒子在电场中的直线运动-2025物理大一轮复习讲义人教版
第4课时电容器实验十：观察电容器的充、放电现象带电粒子在电场中的直线运动目标要求 1.知道电容器的基本构造，了解电容器的充电、放电过程。
2.理解电容的定义及动态变化规律。
3.掌握带电粒子在电场中做直线运动的规律。
考点一实验：观察电容器的充、放电现象1．实验原理(1)电容器的充电过程如图所示，当开关S接1时，电容器接通电源，在静电力的作用下自由电子从正极板经过电源向负极板移动，正极板因失去电子而带正电，负极板因获得电子而带负电。
正、负极板带等量的正、负电荷，电荷在移动的过程中形成电流。
在充电开始时电流比较大(填“大”或“小”)，以后随着极板上电荷的增多，电流逐渐减小(填“增大”或“减小”)，当电容器两极板间电压等于电源电压时电荷停止定向移动，电流I＝0。
(2)电容器的放电过程如图所示，当开关S接2时，相当于将电容器的两极板直接用导线连接起来，电容器正、负极板上电荷发生中和，在电子移动过程中，形成电流。
放电开始电流较大(填“大”或“小”)，随着两极板上的电荷量逐渐减小，电路中的电流逐渐减小(填“增大”或“减小”)，两极板间的电压也逐渐减小到零。
2．实验步骤(1)按图连接好电路。
(2)把单刀双掷开关S 打在上面，使触点1和触点2连通，观察电容器的充电现象，并将结果记录在表格中。
(3)将单刀双掷开关S 打在下面，使触点3和触点2连通，观察电容器的放电现象，并将结果记录在表格中。
(4)记录好实验结果，关闭电源。
3．注意事项(1)电流表要选用小量程的灵敏电流计。
(2)要选择大容量的电容器。
(3)实验要在干燥的环境中进行。
例1(2023·福建莆田市二模)某探究小组利用如图所示电路观察电容器的充、放电现象，其中E 为电源(内阻不计)，R 为定值电阻，C 为电容器，A 为电流表，V 为电压表。
(1)给电容器充电后，为了观察放电现象，单刀双掷开关S 应拨至_______(填“1”或“2”)位置。
放电过程中，R 中电流方向________________(填“自左向右”或“自右向左”)；观察到电压表的示数逐渐变小，说明电容器的带电荷量逐渐________(填“增加”或“减少”)。
超级电容器考核试卷
B.增加电极材料的厚度
C.提高电解质的导电性
D.减小电容器的内阻
13.超级电容器在选择隔膜材料时需要考虑以下哪些因素？（）
A.透气性
B.机械强度
C.化学稳定性
D.电绝缘性
14.以下哪些因素可能导致超级电容器自放电速率增加？（）
A.电解质的离子迁移率提高
B.电极材料的导电性下降
14. A, B, C, D
15. A, B, C
16. B
17. A, B, C, D
18. A, B, C
19. A, B
20. A, B, C, D
三、填空题
1.双层电容器电池型电容器
2.功率密度W/kg
3.比表面积电解质种类
4.离子
5.电极内阻电解质内阻
6.比表面积高介电常数
7.储能辅助电源
D.低成本
20.以下哪些措施可以延长超级电容器的使用寿命？（）
A.控制充放电电流
B.避免过充过放
C.保持适宜的工作温度
D.定期进行性能检测
（本题只要求完成多选题部分）
三、填空题（本题共10小题，每小题2分，共20分，请将正确答案填到题目空白处）
1.超级电容器按照储能机理可以分为____电容器和____电容器两大类。
A.超级电容器的能量密度一般高于锂离子电池
B.锂离子电池的能量密度一般高于超级电容器
C.两者能量密度相当
D.无法比较，取决于具体应用
19.以下哪种方法通常用于提高超级电容器的充放电速率？（）
A.增加电极材料的厚度
B.减小电解质的离子半径
C.降低电解质的导电性
D.增加电容器的工作电压
20.超级电容器在以下哪种应用中通常用作辅助电源？（）
2024秋季人教版高中物理必修第三册第十章静电场中的能量《电容器的电容》
教学设计：2024秋季人教版高中物理必修第三册第十章静电场中的能量《电容器的电容》一、教学目标（核心素养）1.物理观念：理解电容器的构造、工作原理及电容的概念，掌握电容的定义式及其物理意义。
2.科学思维：通过分析电容器充电、放电过程，培养学生的逻辑推理能力和问题解决能力，理解电容是描述电容器储存电荷本领的物理量。
3.科学探究：通过实验观察电容器充放电现象，体验科学探究的过程，学习使用实验仪器测量电容的方法。
4.科学态度与责任：培养学生的实验安全意识，尊重实验数据，形成实事求是的科学态度，同时了解电容器在现实生活中的应用及其重要性。
二、教学重点•电容器的构造、工作原理及电容的概念。
•电容的定义式及其物理意义。
三、教学难点•理解电容是描述电容器储存电荷本领的物理量，而非储存电荷的多少。
•分析电容器充放电过程中电场能的变化，理解电容与电压、电荷量的关系。
四、教学资源•多媒体课件（包含电容器构造展示、充放电过程模拟、电容定义及公式推导等）。
•实验器材（电容器、电源、开关、导线、电压表、电流表等，视条件可增减）。
•教科书、教辅资料及学生预习材料。
•实验报告模板。
五、教学方法•讲授法：讲解电容器的构造、工作原理及电容的概念。
•演示法：通过多媒体或实物演示电容器充放电过程。
•实验法：组织学生进行电容器充放电实验，观察现象并记录数据。
•讨论法：引导学生讨论电容的物理意义及其与电压、电荷量的关系。
六、教学过程导入新课•生活实例引入：展示手机电池、相机闪光灯电容器等生活中的电容器应用实例，提问“这些设备中的电容器是如何工作的？它们有什么共同特点？”引导学生思考电容器的作用。
•知识回顾：简要回顾静电场的基本概念和性质，为引入电容器做铺垫。
新课教学1.电容器的构造与工作原理：•展示电容器实物或图片，介绍电容器的基本构造，包括两个彼此绝缘又相互靠近的导体（极板）和中间的绝缘介质。
•通过多媒体演示或实物展示，说明电容器的工作原理——当电容器两极板间存在电势差时，极板上的电荷会重新分布，形成电场，储存电能。
9.4静电的防止与利用 课后练习(word版含答案)
9.4静电的防止与利用一、选择题（共14题）1．如图所示，把一个原来不带电的绝缘枕形导体靠近一个带有正电荷的小球，枕形导体两端会感应出异种电荷，感应电荷将改变原来带电小球周围的电场分布。
现假设枕形导体靠近后，带正电荷的小球上电荷分布不变，则在枕形导体靠近前后，关于电场中各点场强变化情况的说法正确的是（）A．枕形导体的左端附近的A点场强变弱B．枕形导体的内部的B点场强变弱C．枕形导体的右端附近的C点场强变弱D．枕形导体的内部的D点场强变强2．避雷针能够避免建筑物被雷击的原因是（）A．避雷针的尖端向云层放电，中和了云层的电荷B．避雷针与云层发生摩擦，带走了电荷C．云层中的电荷被避雷针通过导线导入大地D．以上都不对3．如图所示，在球壳内部球心放置带电荷量为+Q的点电荷，球壳内有A点，壳壁中有B点，壳外有C 点，则下列说法正确的是（）A．A、B两点场强均为零，C点场强不为零B．A、C两点场强不为零，B 点场强为零C．A 点场强不为零，B、C两点场强为零D．A点场强为零，B、C 两点场强不为零4．下列观点中，合理的是（）A．法拉第利用甲图所示的扭秤装置研究点电荷之间的静电力作用规律B．超高压带电作业所穿衣服的织物中掺入了金属丝，是为了防止被锐物所伤C．照相机闪光灯，是利用电容器放电来实现瞬时大电流放电D．乙图所示的操作，可以使得左侧验电器金属箔片张开5．如图，某科技馆的静电表演台上，体验者站在了一个接地金属笼中，一位工作人员手持50kV的高压放电杆靠近金属笼，当与笼壁间距接近30cm时，放电杆与笼壁间会产生强烈的电弧，而此时笼中的体验者即使手摸笼体内部也安然无恙。
则在放电杆放电时（）A．笼体上感应电荷在笼体内激发的电场强度处处为零B．放电杆在笼体内激发的电场强度处处为零C．笼体表面及其内部任意位置的电场强度均为零D．笼体是一个等势体，内部任意两点间的电势差均为零6．下列叙述错误的是A．质量、长度和时间是力学中三个基本物理量，它们的单位千克、米和秒就是基本单位B．导体达到静电平衡时，表面各处电势相等，场强也相等C．蹦极运动员离开蹦床上升过程中处于失重状态D．探究加速度与质量、合外力的关系实验采用的是控制变量的方法7．以下说法中正确的是A．步骤（1）中发生了静电感应现象B．步骤（2）中发生了局部导电现象C．步骤（3）中发生了静电平衡现象D．步骤（4）中发生了静电屏蔽现象8．2018年我国的1100千伏特高压带电作业关键技术填补世界空白。
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静电现象的应用和电容器的电容测试题
1．处于静电平衡中的导体，内部场强处处为零的原因是（）
A．外电场不能进入导体内部
B．所有感应电荷在导体内部产生的合场强为零
C．外电场和所有感应电荷的电场在导体内部叠加的结果为零
D．以上解释都不正确
2．如图1－7－11所示，金属壳放在光滑的绝缘水平垫上，能起到屏蔽外电场或内电场作用的是
()
3．在点电荷－Q的电场中，一金属圆盘处于静电平衡状态，若圆平面与点电荷在同一平面内，则盘上感应电荷在盘中A点所激发的附加场强E′的方向在图1－7－12中正确的是
()
图1－7－14
4．(2010年北京市东城区抽样测试)某一静电实验装置如图1－7－14所示，验电器A 不带电，验电器B的上面安装一个几乎封闭的金属圆桶C，并且B内的金属箔片是张开的，现手持一个带电绝缘柄的金属小球D，使D接触C的内壁，再移出与A的金属小球接触，无论操作多少次，都不能使A带电.这个实验说明了
() A．C是不带电的
B．C的内部是不带电的
C．C的外部是不带电的
D．C的内部场强为零
图1－7－15
5．如图1－7－15所示，在球壳内部球心放置带电荷量为＋Q的点电荷，球壳内有A 点，壳壁中有B点，壳外有C点，则下列说法正确的是
() A．A、B两点场强均为零
B．E A>E B>E C
C．A、B、C三点的电势φA＝φB>φC
D．A、B、C三点的电势φA>φB>φC
图1－7－17
6．如图1－7－17所示，在水平放置的光滑金属板中心正上方有一带正电的点电荷Q，另一表面绝缘、带正电的金属小球(可视为质点，且不影响原电场)自左以初速度v0在金属板上向右运动，在运动过程中
() A．小球先做减速后加速运动
B．小球做匀速直线运动
C．小球受到的静电力对小球先做负功，后做正功
D．小球受到的静电力对小球做功为零
7.如图电路中，A、B为两块竖直放置的金属板，G是一只静电计，开关S合上时，静电计张开一个角度，下述情况中可使指针张角增大的是
A、合上S，使A、B两板靠近一些
B、合上S，使A、B正对面积错开一些
C、断开S，使A、B间距增大一些
D、断开S，使A、B正对面积错开一些
8.一平行板电容器充电后与电源断开，负极板接地。
两板间
有一个正电荷固定在P点，如图所示，以E表示两板间的场强，
U表示电容器两板间的电压，W表示正电荷在P点的电势能，
若保持负极板不动，将正极板向下移到图示的虚线位置则：（）
A、U变小，E不变
B、E变小，W不变
C、U变小，W不变
D、U不变，W不变
9.如图所示，对一个给定的电容器充电时，下列的图像中能正确反映电容器的带电量Q、电压U和电容器电容C之间关系的是：（）
10.电容器的电容为20μF，原来带有2.0×10-4C的电量。
如果再给它增加1.0×10-4C电量，这时该电容器的电容为μF，两板间的电压将增加V。
11.如图所示，平行板电容器的极板接于电池两极，一带正电的小球悬挂在电容器内部，闭合开关S，电容器充电，此时悬线偏离竖直方向的夹角为θ。
若保持S闭合，将A板向B 板靠近，则θ，若断开S，将A板向B板靠近，则θ。
（填“变大变小或者不变”）
12.充电后平行板电容器水平放置，如图所示，两板间距离5㎝，
在距下板2㎝处有一质量2mg的不带电的小球由静止开始下落，小球
与下板碰撞时获得2×10-8C的负电荷,并能反跳到离下板4㎝高处,设
小球与下板碰撞无机械能损失,已知上板带电量为＋1×10-6C,试求板
间场强E的大小和电容器的电容C.
答案：
1.B C
2.A B C D
3.B C
4.A C D
5.D
6.D
7.C
8.B
9.C D
10.C
11.-Eqlcosθ-Eqlcosθ-Eqlcosθ与路径无关
12.5 10 5 0
13.100 -6×10-11J
14、E=1000N/C
15、⑴104V/m ⑵600V ⑶-200V。