电容器动态变化问题
电容器的动态变化分析
电容器的动态变化分析电容器是一种能够存储电荷的电子元件，它由两个导体板之间夹着电介质组成。
在外加电压作用下，电容器会聚集正负电荷并储存电能。
电容器的动态变化分析主要参考其充放电过程，包括充电、放电和衰减三个阶段。
首先，我们来看电容器的充电过程。
当电压源连接到电容器上时，电压源会将正电荷送入一个导体板，同时从另一个导体板吸取相同数量的负电荷。
这样，电容器内的电荷就开始聚积，并且越来越多的电荷被储存在电容器中。
充电过程中，电容器的电压逐渐增加，直到达到电压源的电压，此时电容器被充满，不再接受更多的电荷。
接下来，我们来看电容器的放电过程。
当电容器上的电压源断开，即电压源不再提供电荷时，电容器中的电荷开始流向外部电路。
这是因为导体板上的正负电荷会吸引彼此，并且通过外部电路的导线流动。
在放电过程中，电容器的电荷越来越少，导致电容器的电压也逐渐降低，直到电容器完全放电为止。
最后，我们来看电容器的衰减过程。
当电容器被充满或放空后，电容器中的电荷不会立即消失。
相反，电容器内的电荷会因为一些因素的影响而逐渐减少。
其中最主要的因素是电容器内部的电阻和电介质的损耗。
电容器的电阻会导致电荷的漏失，而电介质的损耗会导致电荷的耗散。
因此，电容器的电荷衰减过程是一个逐渐减少的过程，电容器的电压也会随之减小。
在电容器的动态变化分析中，我们需要考虑电容器的电压-电荷关系。
根据电容器的定义，电容器的电压和电荷量之间存在线性关系，即Q=CV，其中Q为电容器的电荷，C为电容器的电容量，V为电容器的电压。
根据这个关系，我们可以通过测量电容器的电压和电荷量来确定电容器的特性。
总结起来，电容器的动态变化分析主要涉及充电、放电和衰减三个阶段。
在充电过程中，电压源将电荷送入电容器，使其电压逐渐增加；在放电过程中，电容器中的电荷通过外部电路流向导线，使电容器的电压逐渐降低；在衰减过程中，电容器内部的电阻和电介质的损耗导致电荷逐渐减少，使电容器的电压减小。
平行板电容器的两类动态问题分析
得E= 4πkQ ，当电容器下极板竖直向上移动一小段距离时，场强不变，带电油滴的受力情况不 εrS
变，故油滴静止不动。由带电油滴的受力情况可以判断油滴带负电，由U=Ed知P与下极板电势差
变小，P点电势降低，由Ep=qφ可知带电油滴的电势能增加。
巩固练习
1（. 多选）平行板电容器两极板之间的距离、电压、电场强度大小和极板所带的电荷量分别用
强增大，带电油滴受到向上的电场力增大，将向上运动，A正确，B错误。由于场强增大，由U=Ed可
知，P与下极板电势差变大，P点电势升高，C错误。
答案 A
拓展延伸
（1）在例3中，试分析带电油滴运动过程中电势能和重力势能之和如何变化。
（2）在例3中，若电容器充电完毕后断开电源，试分析当电容器下极板竖直向上移动一小段
E= U ∝ 1 dd
例1 一平行板电容器两极板之间充满云母介质， 接在恒压直流电源上。 若将云母介质移
出，则电容器（ ）。
A.极板上的电荷量变大，极板间电场强度变大
B.极板上的电荷量变小，极板间电场强度变大
C.极板上的电荷量变大，极板间电场强度不变
D.极板上的电荷量变小，极板间电场强度不变
解析
由C=
d、U、E和Q表示。下列说法正确的是（ ）。
A.保持U不变，将d变为原来的两倍，则E变为原来的一半
B.保持E不变，将d变为原来的一半，则U变为原来的两倍
C.保持d不变，将Q变为原来的两倍，则U变为原来的一半
D.保持d不变，将Q变为原来的一半，则E变为原来的一半
答案
2.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U1，板间场强为E1。现将
小段距离，则（ ）。
A.带电油滴将沿竖直方向向上运动 B.带电油滴将沿竖直方向向下运动
电容器的动态分析问题(学生版)
微专题 电容器的动态分析问题【核心考点提示】1．电容器的充、放电(1)充电：使电容器带电的过程，充电后电容器两极板带上等量的异种电荷，电容器中储存电场能．(2)放电：使充电后的电容器失去电荷的过程，放电过程中电场能转化为其他形式的能．2．对公式C ＝Q U 的理解 电容C ＝Q U，不能理解为电容C 与Q 成正比、与U 成反比，一个电容器电容的大小是由电容器本身的因素决定的，与电容器是否带电及带电多少无关．3．两种类型的动态分析思路(1)确定不变量，分析是电压不变还是所带电荷量不变．(2)用决定式C ＝εr S 4πkd分析平行板电容器电容的变化． (3)用定义式C ＝Q U分析电容器所带电荷量或两极板间电压的变化． (4)用E ＝U d分析电容器两极板间电场强度的变化． 【经典例题选讲】【例题1】如图所示，平行板电容器带有等量异种电荷，与静电计相连，静电计金属外壳和电容器下极板都接地，在两极板间有一固定在P 点的点电荷，以E 表示两板间的电场强度，E p 表示点电荷在P 点的电势能，θ表示静电计指针的偏角。
若保持下极板不动，将上极板向下移动一小段距离至图中虚线位置，则( )A ．θ增大，E 增大B ．θ增大，E p 不变C ．θ减小，E p 增大D ．θ减小，E 不变【变式1-1】(多选)如图所示，平行板电容器与直流电源连接，下极板接地，一带电油滴位于电容器中的P 点且处于静止状态，现将上极板竖直向上移动一小段距离，则( )A ．带电油滴将沿竖直方向向上运动B ．P 点电势将降低C ．电容器的电容减小，极板带电荷量减小D ．带电油滴的电势能保持不变【变式1-2】(多选)如图所示，平行板电容器与直流电源、理想二极管(正向电阻为零可以视为短路，反向电阻无穷大可以视为断路)连接，电源负极接地。
初始电容器不带电，闭合开关稳定后，一带电油滴位于电容器中的P 点且处于静止状态。
下列说法正确的是 ( )A ．减小极板间的正对面积，带电油滴会向上移动，且P 点的电势会降低B ．将上极板向下移动，则P 点的电势不变C ．将下极板向下移动，则P 点的电势升高D ．无论哪个极板向上移动还是向下移动，带电油滴都不可能向下运动[强化训练]1.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.A极板向上移动，减小电容器两极板的正对面积时，电容器所带的电荷量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变大，E变大2.两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、带电荷量为－q 的油滴恰好静止在两板之间，如图1所示．在其他条件不变的情况下，如果将两板非常缓慢地水平错开一些，那么在错开的过程中()A．油滴将向上加速运动，电流计中的电流从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b流向aD．油滴静止不动，电流计中的电流从a流向b3.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，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()．A．平行板电容器的电容将变小B．静电计指针张角变小C．带电油滴的电势能将减少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，则带电油滴所受电场力不变4.一平行板电容器两极板之间充满云母介质，接在恒压直流电源上。
平行板电容器的动态分析与带电体在电容器中的运动问题(解析版)
平行板电容器的动态分析与带电体在电容器中的运动问题一：电容器的动态变化问题 1 两个公式的比较U Q C =kd S C r πε4=公式的特点 定义式，适用于一切电容器 决定式，适合平行板电容器 意义反映容纳电荷的本领反映了影响电容大小的因素2 两类典型的动态变化分析在解题中运用到的公式：C ＝Q U ； C ＝εrS 4πkd ；E ＝Ud3. 解决电容器问题的两个常用技巧(1)在电荷量保持不变的情况下，由E ＝U d ＝Q Cd ＝4πkQεr S知，电场强度与板间距离无关。
(2)针对两极板带电荷量保持不变的情况，还可以认为一定量的电荷对应着一定数目的电场线，如图甲所示；当两极板间距离变化时，如图乙中电场线疏密不变，场强不变；当两极板正对面积变化时，如图丙中电场线变密，场强增大。
【典例1】如图，平行板电容器经开关K 与电池连接，a 处有一带电量非常小的点电荷.K 是闭合的，表示a 点的电势，f 表示点电荷受到的电场力.现将电容器的B 板向下稍微移动，使两板间的距离增大，则A. 变大，f 不变B. 变大，f 变小C.不变，f 不变 D.不变，f 变小【答案】B【解析】由于开关K闭合，且电容器两极板始终与电源的两极相连，故电容器两极板之间的电压U AB 保持不变。
随B极板下移两极板之间的距离增大，根据E=U/d可知两极板之间的电场强度E减小，由于U Aa=Eh Aa，由于电场强度E减小，故U Aa减小，由于U AB=U Aa+U aB，所以U aB增大，由题图可知电源的负极接地，故B极板接地，所以B板的电势为0即U B=0，又U aB=U a-U B，所以U a=U aB增大。
而点电荷在a点所受的电场力f=qE，由于E减小，所以电场力f减小。
故B正确。
故选B。
点睛：本题难度较大，涉及知识面大，需要认真分析．方法是：先找不变量（U AB），再找容易确定的物理量（E和U Aa），最后求出难以确定的量（确定U aB不能用U aB=Eh aB，因为E和h aB一个变大另一个变小）．【典例2】如图所示，平行板电容器带有等量异种电荷，与静电计相连，静电计金属外壳和电容器下极板都接地。
电容器动态分析经典例题
电容器动态分析经典例题一、多选题1．如图所示，C 为中间插有电介质的电容器，a 和b 为其两极板；a 板接地；P 和Q 为两竖直放置的平行金属板，在两板间用绝缘线悬挂一带电小球；P 板与b 板用导线相连，Q 板接地．开始时悬线静止在竖直方向，在b 板带电后，悬线偏转了角度α．在以下方法中，能使悬线的偏角α变大的是A ．缩小a 、b 间的距离B ．加大a 、b 间的距离C ．取出a 、b 两极板间的电介质D ．换一块形状大小相同、介电常数更大的电介质【答案】BC【解析】【名师点睛】本题主要考察电容器的“孤岛效应”，即电荷守恒，在分析电容器动态变化时，需要根据4S C kd επ=判断电容器的电容变化情况，然后结合U E d =，Q C U=等公式分析2．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，现将负极板缓慢向右平移一小段距离，下列说法正确的是（ ）A ．静电计指针张角变小B ．静电计指针张角不变C ．电容器的电容变小D ．电容器两板间的电场强度不变【答案】AD【详解】ABC ．电容器充电后与电源断开，电量不变，负极板缓慢向右平移一小段距离，板间距减小，根据4S C kdεπ=得到电容变大，根据 Q C U= 可得电压减小，即静电计指针张角变小，A 正确，BC 错误；D ．根据场强公式U E d=结合上面公式可得 4kQ E Sπε=电容器两板间的电场强度不变，D 正确。
故选AD 。
3．如图所示，1K 、2K 闭合时，一质量为m 、带电量为q 的液滴，静止在电容器的A 、B 两平行金属板间，现保持1K 闭合，将2K 断开，然后将B 板向下平移到图中虚线位置，则下列说法正确的是（ ）A ．电容器的电容减小B ．A 板电势比电路中Q 点电势高C ．液滴将向下运动D ．液滴的电势能增大【答案】AB【解析】 试题分析：根据4S C kdεπ=，当间距d 增大时，其它条件不变，则导致电容变小，故A 正确；12K K 、闭合时A 、Q 电势相等，保持1K 闭合，将2K 断开，将B 板向下平移一段距离，板间场强不变，所以A 板与地间的电势差U 增大，即A 板电势升高，而Q 点的电势不变，所以A 板电势比电路中Q 点电势高，故B 正确；根据U E d =与4S C kd επ=，相结合可得4kQ E Sπε=，由于电量、正对面积不变，从而确定电场强度也不变，所以液滴仍保持静止，故C 错误；根据电场力与重力平衡可知，液滴带负电，由于B 板的移动，导致液滴的电势升高，所以其电势能减小，故D 错误．考点：带电粒子在混合场中的运动、电容 【名师点睛】本题关键确定电容器的电量是否变化．掌握Q C U=，再由U E d =与4S C kd επ=，相结合可得4kQ E Sπε=，并学会通过电荷的电性与电势的变化来确定电势能的变化．4．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，静电计所带电荷量很少，可被忽略。
电容器经典题型例析
解析
由板 间距 离 ｄ减 小 ， 可知 电容 Ｃ增 大 ； 因
充 电后 与 电 源 断 开 ， 知 带 电 荷 量 Ｑ 不 变 ； Ｕ— 可 由 Ｑ Ｃ 知 板 问 电 压 Ｕ 减 小 ． 题 场 强 的 判 断是 个 难 ／可 本
Ｂ 电容器 Ｃ的 电容变 小 ； Ｃ 电阻 Ｒ 中有从 Ａ 流 向 Ｂ 的 电流 ； Ｄ 电阻 Ｒ中有从 Ｂ流 向 Ａ 的 电流
ｒ＝ ＿ ＇＝ 兰
增力＿ Ⅱ － 里 增加
③ 仅 插 入厚 为 Ｌ 且 与极 板 等 面积 的 金 属板 Ａ。
同理 可得 Ｃ增加 ， Ｕ—Ｑ Ｃ减 小 ， ／ 金属 板 与 电容 器极
Ｅ 不变 ； Ｓ减小 时 同理分 析。 仅
板 间 的电场 线 的面 密度 不 变 （ Ｓ一定 ）则 Ｅ不 变 ． Ｑ、 ， 例 ３ 平行 板 电容 器充 电 ＋广————］ 两极 板 问 有 一 正 电荷 （ 电荷 量 示 ， Ｅ表示 两极 板 间场 强 ，， 以 己 表示 电容 器 两 极 间 电 压 ； 表 ｗ
图４
个 电极 ， 芯柱 外 面套有 绝缘 管 （ 塑料 或橡 皮 ） 为 电 作
介质 ， 电容 器 的 ２个 电极 分 别 用 导 线接 在指 示 器 上 ，
ｒ一 』 １
①仅 增力－二 ｃ减／ Ⅱ＝ －二 Ｊ
ｄ减 小 时 同理 ．
减小
Ｅ 减小 （ 也可 根据单 位 面积 电场线 条线 减少 判 断 ）仅 ；
—
② 仅 Ｓ减小＿ 二
ｃ减小— ＝ ／ 增加 Ｕ —Ｃｕ Ｑ
Ｅ增 加． Ｓ增 大时 同理分 析． 仅
②仅 ｓ ｊ－ Ⅱ二 ａ）＿二
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电 容
电容器的两类动态变化
第8讲 电容器的两类动态变化【技巧点拨】电容器两类动态变化问题分析技巧1.分析电容器的动态变化问题，要抓住不变量，分析变化量．其理论依据是： (1)电容器电容的定义式C ＝QU；(2)平行板电容器内部是匀强电场，E ＝U d； (3)平行板电容器电容的决定式C ＝εr S4πkd .2.电容器的动态变化问题分为两类：（1）平行板电容器始终连接在电源两端：电势差U 不变此时，电容器的极板距离d 、极板的正对面积S 、电介质的相对介电常数εr 的变化，将引起电容C 的变化，从而引起电量Q 和极板间的场强E 的变化． 由C ＝εr S 4πkd ∝εr Sd可知C 随d 、S 、εr 的变化而变化．由Q ＝CU ＝εr S 4πkd ·U ，当U 不变时，Q ∝εr Sd 可知，当U 不变时，Q 也随d 、S 、εr 的变化而变化．由E ＝U d ∝1d可知，当U 不变时，E 随d 的变化而变化．（2）平行板电容器充电后，切断与电源的连接：电量Q 保持不变如果两极板切断与电源的连接，并保持两极板绝缘，电容器既不会充电也不会放电，所以电荷量Q 就保持不变．极板距离d 、正对面积S 、电介质的相对介电常数εr 发生变化，将引起电容C 的变化，从而引起电压U 及板间场强E 的变化． 由C ＝εr S 4πkd ∝εr Sd可知C 随d 、S 、εr 的变化而变化．由U ＝Q C＝4πkdQ εr S∝d εr S可知，当Q 不变时，U 也随d 、S 、εr 的变化而变化．由E ＝U d ＝Q Cd ＝4πkQ εr S ∝1εr S可知，E 随S 、εr 变化而变化．【对点题组】1．对于水平放置的平行板电容器，下列说法正确的是 ( ) A ．将两极板的间距加大，电容将增大B．将两极板平行错开，使正对面积减小，电容将减小C．在下极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．在下极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2．连接在电池两极上的平行板电容器，当两板间的距离减小时( )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3．两块大小、形状完全相同的金属平板平行正对放置，构成一平行板电容器，与它相连接的电路如图所示，接通开关S，电源即给电容器充电．则( )A．保持S接通，减小两极板间的距离，则两极板间电场的电场强度减小B．保持S接通，在两极板间插入一块电介质，则极板上的电荷量增大C．断开S，减小两极板间的距离，则两极板间的电势差减小D．断开S，在两极板间插入一块电介质，则两极板间的电势差增大4．平行板电容器充电后断开电源，现将其中一块金属板沿远离另一极板的方向平移一小段距离．下图表示此过程中电容器两极板间电场强度E随两极板间距离d的变化关系，正确的是( )5．两块大小、形状完全相同的金属板正对水平放置，构成一个平行板电容器．将两金属板分别与电源两极相连，如图所示，闭合开关S达到稳定后，在两板间有一带电液滴P恰好处于静止状态，下列判断正确的是( )A．保持开关S闭合，减小两极间的距离，液滴向上运动B．保持开关S闭合，减小两板间的距离，液滴向下运动C．断开开关S，减小两板间的距离，液滴向上运动D．断开开关S，减小两板间的距离，液滴向下运动【高考题组】6.（2010·北京）用控制变量法，可以研究影响平行板电容器的因素（如图）。
电容器的动态分析
总结：口诀“外移时，正小负大（移动正极板变小， 移动负极板时变大），且与哪个板接地无关，而内 移时，正大负小。”
如图所示，平行板电容器经开关S与电池连接，a处 有一电荷量非常小的点电荷，S是闭合的，ϕa 表示 a点的电势，F表示点电荷受到的电场力.现将电容 器的B板向下稍微移动，使两板间的距离增大，则 （）
A． ϕa变大，F变大 B． ϕa变大，F变小 C． ϕa 不变，F不变 D． ϕa 不变，F变小
三、与电源断开：Q不变。 例：若将极板A上移，回答右边两个问题。
分析：
按照上述选取，会有8种可能性。口诀如下： 1.“外移时，正地小，负地大，非地不变”（往外 移动接地的正极板时，电势变小，移动接地负极板 时，电势变大，移动不接地极板时，电势不变） 2.“内移时，正地大，负地小，非地不变”
注意：孤立的电容器是不能用电压表来测电压的， 否则就会放电了，取而代之用静电计，利用了静电 平衡原理，它本身也是断开的电路。如果电容器是 处在电路当中，那就可以用电压表来测其电压了。
（2010北京）如图所示，用控制变量法可以研究影 响平行板电容器电容的因素．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（θ与 电容器两板间的电压U成正比）．实验中，极板所 带电荷量不变，若（ ）
A．保持d不变，减小S，则θ变小
B．保持d不变，减小S，则θ不变
C．保持S不变，增大d，则θ变小
D．保持S不变，增大d，则θ变大
五、电路中的电容器：
做题方法：（此时，所有与电容器串联的用电器全 部不工作。）
例：平行板电容器C与三个可变电阻器R1、R2、R3 以及电源连成如图所示的电路。闭合开关S，待电 路稳定后，电容器C两极板带有一定的电荷。要使 电容器所带电荷量增加，以下方法中可行的是（）
观察电容器的充、放电现象 电容器的动态分析-高考物理复习
量 ， 37 个 小 格 ， 故 电 容 器 存 储 的 电 荷 量 为 Q ＝
图2
37×0.2×10－3×0.5 C＝3.7×10－3 C。
答案 3.7×10－3
(4) 本 电 路 中 所 使 用 电 容 器 的 电 容 约 为 ______F(结果保留2位有效数字)。 解析 由电容的定义式 C＝QU得 C＝4.6×10－4 F。 答案 4.6×10－4
角度 两板间电势差U保持不变
例3 (2024·重庆市渝北中学高三校考)如图4所
示是一种可测量物体位移的电学仪器。当被
测物体在左右方向发生微小的位移时，会带
动电介质进出电容器两板之间，灵敏电流计
的指针也会左右发生偏转。已知电流从a到b
图4
流过电表时，电流计的指针向右偏，则下列
说法正确的是( C )
A.当电流计的指针向左偏时，被测物体向左移动
图3
(1)开关S改接2后，电容器进行的是________(选填“充电”或“放电”)过程。此 过程得到的I－t图像如图乙所示。如果不改变电路其他参数，只减小电阻R的阻 值，则此过程的I－t曲线与坐标轴所围成的面积将__________(选填“减小”“不 变”或“增大”)。 (2)若实验中测得该电容器在整个放电过程中释放的电荷量Q＝3.45×10－3 C，则 该电容器的电容为________μF。
电容器的电容是几十微法。先使开关S掷向1端，电源向电容器充电，这个过程
瞬间完成。然后把开关S掷向2，电容器通过电阻R放电，电流传感器将电流信
息传入计算机，屏幕上显示出电流随时间变化的I－t曲线如图乙所示。下列说
法正确的是( BC )
A.S接1时，电容器充电，带电荷
量Q增加，板间电压U增大，板间
电容器的动态变化分析
电容器的动态变化分析电容器是一种能够存储电荷的电子元件，在电路中起到储存和释放电能的作用。
其动态变化分析包括电容器电荷的积累过程、放电过程以及充电过程。
本文将从这三个方面，详细解析电容器的动态变化。
首先，分析电容器的电荷积累过程。
当电容器与直流电源相连接时，由于电容器内部存在电介质的存在，使得电容器两端出现了电势差，即电压。
由于电介质的断续性，电荷无法自由通过电容器，因此会在电容器两端积聚。
这个过程可用电荷积聚的速度来描述，即电流。
电流的大小与电容器电压的变化率成正比。
电容器的电荷积累过程可以用以下公式描述：Q=CV，其中Q表示电容器的储存电荷，C表示电容器的电容量，V表示电容器的电压。
接下来，我们来分析电容器的放电过程。
当电容器两端的电压突然改变时，即电源与电容器断开连接或者在电容器上加上外部电阻来形成闭合回路时，电容器开始放电。
这个过程可以看作电荷从一个极板移动到另一个极板的过程。
由于电容器两端电势差的存在，电荷开始从高电势极板通过电路流向低电势极板。
放电过程可以用以下公式来描述：I = C(dV/dt)，其中I表示电容器的放电电流，C表示电容器的电容量，dV/dt表示电压随时间的变化率。
最后，我们来分析电容器的充电过程。
充电过程与放电过程相反，当电压突然改变时，即电源与电容器连接，或者从电容器中移除外部电阻时，电容器开始充电。
充电过程可以看作电荷从外部电源移动到电容器的过程。
电容器的充电时间与电容器本身和连接电源的阻抗有关，一般情况下，电容器的充电时间越长，电容器的电荷积聚越多。
充电过程可用以下公式描述：I = C(dV/dt)，其中I表示电容器的充电电流，C表示电容器的电容量，dV/dt表示电压随时间的变化率。
综上所述，电容器的动态变化分析涵盖了电容器电荷的积累过程、放电过程以及充电过程。
电容器的电压变化率与电流的大小成正比，在放电过程和充电过程中都可以用电压随时间的变化率来描述。
电容器广泛应用于电子元件中，对于电子电路的正常工作和存储电能起到了重要的作用。
2023高考物理专题冲刺训练--电容器及其动态变化问题
电容器及其动态变化问题一、知识点归纳1．分析思路(1)先确定是Q 还是U 不变：电容器保持与电源连接，U 不变；电容器充电后与电源断开，Q 不变．(2)用决定式C ＝εr S 4πkd确定电容器电容的变化． (3)用定义式C ＝Q U判定电容器所带电荷量Q 或两极板间电压U 的变化． (4)用E ＝U d分析电容器极板间场强的变化． 2．两类动态变化问题的比较分类充电后与电池两极相连 充电后与电池两极断开 不变量U Q d 变大C 变小Q 变小E 变小 C 变小U 变大E 不变 S 变大C 变大Q 变大E 不变 C 变大U 变小E 变小 εr 变大C 变大Q 变大E 不变 C 变大U 变小E 变小二、针对练习1、对于电容器,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21，它的电容也减小到原来的212、(多选) 如图所示，是一个由电池、电阻R 、开关S 与平行板电容器组成的串联电路，开关S 闭合。
一带电液滴悬浮在两板间P 点不动，下列说法正确的是( )A ．若将A 板向右平移一小段位移，电容器的电容C 减小B ．若断开S ，将B 板向下平移一小段位移，带电液滴的电势能减小C ．在S 仍闭合的情况下，增大两极板距离的过程中，电阻R 中有从b 到a 的电流D ．若断开S ，减小两极板距离，则带电液滴向下运动3、如图所示电路中，A、B是构成平行板电容器的两金属极板，P为其中的一个定点．将开关S闭合，电路稳定后将A板向上平移一小段距离，则下列说法正确的是()A．电容器的电容增加B．在A板上移过程中，电阻R中有向上的电流C．A、B两板间的电场强度增大D．P点电势升高4、(多选)如图所示，电容式麦克风的振动膜是利用超薄金属或镀金的塑料薄膜制成的，它与基板构成电容器，并与电阻、电池构成闭合回路．麦克风正常工作时，振动膜随声波左右振动．下列说法正确的是()A．振动膜向右运动时，电容器的板间电场强度不变B．振动膜向右运动时，a点的电势比b点的电势高C．振动膜向左运动时，电阻上有从a到b的电流D．振动膜向左运动时，振动膜所带的电荷量减小5、利用电容传感器可检测矿井渗水，及时发出安全警报，从而避免事故的发生；如图所示是一种通过测量电容器电容的变化来检测矿井中液面高低的仪器原理图，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(矿井中含有杂质的水)，A、C构成电容器．已知灵敏电流表G的指针偏转方向与电流方向的关系：电流从哪侧流入电流表则电流表指针向哪侧偏转．若矿井渗水(导电液体深度增大)，则电流表()A．指针向右偏转，A、C构成的电容器充电B．指针向左偏转，A、C构成的电容器充电C．指针向右偏转，A、C构成的电容器放电D．指针向左偏转，A、C构成的电容器放电6、如图所示，平行板电容器带有等量异种电荷(上极板带正电)，与静电计相连，静电计金属外壳和电容器下极板都接地，在两极板间有一固定在P点的正点电荷，以E表示两板间的电场强度，U表示两板之间的电势差，E p表示点电荷在P点的电势能，θ表示静电计指针的偏角。
最新高中物理复习——电容器问题的动态分析
例3．平行金属板A、B组成的电容器，充电后与
静电计相连.要使静电计指针张角变大 ，下列
措施中可行的是：（ A B ）
A.将A板向上移动
例3．两块平行金属板带等量异号电荷，要使两板间的 电压加倍， 而板间的电场强度减半，可采用的办法有：
A.两板的电量加倍，而距离变为原来的4倍 （ C ）
B.两板的电量加倍，而距离变为原来的2倍 C.两板的电量减半，而距离变为原来的4倍 D.两板的电量减半，而距离变为原来的2倍
U ' 2U
E' 1 E
极相接，两板相距d，电源电压为U，电容器电容
为C。将电键K闭合 ，将A板向上移，使A、B板间
·· 的距离为2d，通过电源的电量为多大？ S
解析：过程一:电源给电容器 A
充电,电容器所带电量即通过
电源的电量为 Q CU
B
C S
d' 2d 4kd
ε、S不变
C' 1 C 2
CQ U
U不变
Q' 1 Q 2
解析： C S
CQ
·P
4kd
U
d减小 ε、S不变 C变大 Q不变 U减小
电容器充电后与电源断开，电量不变，根据匀强电场场强的决 定式可知，场强E不变。场强E不变，P点到下极板间的距离不变， P点与零势面的电势差不变, 把点电荷从P点移到零势面电场力 所做的功不变,故点电荷在P点的电势能EP不变．
第一类问题:Q不变，E与d无关。
过程二:电容器放电过程中通过电源的电量为CU/2
电容器的动态变化分析
一. 平行板电容器的动态分析 两种基本情况：1、电容器与电源连接;电容器两板间的电势差U 不变;2、电容器充电后与电源断开;电容器的带电量Q 不变..解决问题的依据有三个:1C=kd Sπε4(2) C=U Q(3) E=d U1.连接在电池两极上的平行板电容器;当两极板间的距离减少时 ABDA 、 电容器的电容C 变大B 、 电容器极板的带电量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2.平行板电容器充电后断开电源;然后将两板间的正对面积逐渐增大;则在此过程中ADA.电容器电容将逐渐增大B.两极板间的电场强度将逐渐增大C.两极板间的电压将保持不变D.两极板上带电量不变 3.电容器C 、电阻器R 、和电源E 连接成如图所示的电路;器极板a 、b 之间拔出的过程中;电路里B A.没有电流产生B.有电流产生;方向是从a 极板经过电阻器R 流向b 极板 C.有电流产生;方向是从b 极板经过电阻器R 流向a 极板 D.有电流产生;电流方向无法判断 4、1-55所示的实验装置中;平行板电容器的极板A 与一灵敏的静电计相接;极板B 接地..若极板B 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 C A ．两极板间的电压不变;极板上的电量变大； B ．两极板间的电压不变;极板上的电量变小； C ．极板上的电量几乎不变;两极板间的电压变大； D ．极板上的电量几乎不变;两极板间的电压变小.. 5.一平行板电容器充电后与电源断开;负极板接地;在两极板间有一正电荷电量很小固定在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;将正极板移到图中虚线所示的位置;则 ACA. U 变小; E 不变B. E 变大; W 变大C.U 变小; W 不变D. U 不变; W 不变8、平行板电容器间距离d=10cm;与一个直流电源连接;电源电压为10V;N 板接地;取大地电势为零;两极板间有一点P;P 点距M 板5cm;把K 闭合给电容器充电;然后再断开;P 点场强大小为 V/m; 电势为 V;若把N 板向下移动10cm; 则P 点场强大小为 V/m;二、带电粒子在平行板电容器内的运动及平衡的分析:6、如图所示;两板间距为d 的平行板电容器与一电源连接;电键K 闭合;电容器两板间有一质量为m;带电量为q 的微粒静止不动;下列说法正确的是：BD A 、微粒带的是正电B 、电源两端的电压等于mgd/qC 、断开电键K;微粒将向下做加速运动D 、保持电键K 闭合;把电容器两极板距离增大;微粒将向下做加速运动7、平行板电容器两极板间电压恒定;带电的油滴在极板间静止;如图;若将板间距离增大时;则油滴的运动将 BA .向左运动 B. 向下运动C.向上运动D.向右运动 9、如图所示;在与直流电源相接的平行板电容器内部;有一个小带电体P 正好处于受力平衡状态..问： （1） 当将A 板略为向B 板靠拢一些时;P 如何运动 2断开开关S 后;重复以上动作;P 又如何运动. o S A BP K .m . .M K。
专题1电容器动态变化
2016专题1电容器动态变化(总6页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--题型：电容器动态变化频率：隔年出现【2016全国1卷14】一平行板电容器两极板之间充满云母介质，接在恒压直流电源上。
若将云母介质移出，则电容器（ ）A.极板上的电荷量变大，极板间电场强度变大 B.极板上的电荷量变小，极板间电场强度变大 C.极板上的电荷量变大，极板间电场强度不变 D. 极板上的电荷量变小，极板间电场强度不变【答案】D 【解析】由4πr S C kdε=可知，当云母介质抽出时，r ε变小，电容器的电容C 变小； 因为电容器接在恒压直流电源上，故U 不变，根据Q CU =可知，当C 减小时，Q 减小。
再由U E d=，由于U 与d 都不变，故电场强度E 不变，答案为D 【考点】电容器的动态变化 【用到的知识】1.公式4πr SC kdε=，Q CU =，U E d=。
2.接在电源上，电压U 不变。
3. 所有介质的r ε都比空气的大。
【2015未出现】【2014·海南高考】如图,一平行板电容器的两极板与一电压恒定的电源相连,极板水平放置,极板间距为d;在下极板上叠放一厚度为l 的金属板,其上部空间有一带电粒子P 静止在电容器中。
当把金属板从电容器中快速抽出后,粒子P 开始运动。
重力加速度为g 。
粒子运动的加速度为( )A. lgdB.d lgd-C.lgd l-D.dgd l-【答案】A【解析】选A。
带电粒子在电容器两极板间时受到重力和电场力的作用,最初处于静止状态,由二力平衡条件可得: mgUqd l=-;当把金属板从电容器中快速抽出后,电容器两极板间的电压不变,但两极板间的距离发生了变化,引起电场强度发生了变化,从而电场力也发生了变化,粒子受力不再平衡,产生了加速度,根据牛顿第二定律Uma mg qd=-,两式联立可得la gd=。
【考点】电容器的动态变化牛顿第二定律【用到的知识】(1) 1.公式UEd=，F=FF，F合=FF。
专题讲座一：平行板电容器的动态问题分析
平行板电容器的动态问题分析一平行板电容器的动态分析问题常见的类型平行板电容器的动态分析问题有两种情况：一是电容器始终和电源连接，此时U恒定，则Q＝CU∝C，而C＝εr S4πkd∝εrd，两板间场强E＝Ud∝1d；二是电容器充电后与电源断开，此时Q恒定，则U＝QC，C∝εr Sd，场强E＝Ud＝QCd∝1S。
二.运用电容器定义式和决定式分析电容器相关量变化的思路(1)确定不变量，分析是电压不变还是所带电荷量不变。
(2)用决定式C＝εr S4πkd分析平行板电容器电容的变化。
(3)用定义式C＝QU分析电容器所带电荷量或两极板间电压的变化。
(4)用E＝Ud分析平行板电容器极板间匀强电场场强的变化。
三．两类动态问题分析比较(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恒定不变四典题分析1如图6－3－8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。
一带电油滴位于电容器中的P点且恰好处于平衡状态。
现将平行板电容器的上极板竖直向上移动一小段距离，则()图6－3－8A．带电油滴将沿竖直方向向上运动B．P点的电势将降低C．带电油滴的电势能将减小D．若电容器的电容减小，则极板带电荷量将增大[尝试解题]上极板向上移动一小段距离后，板间电压不变，仍为E，故电场强度将减小，油滴所受电场力减小，故油滴将向下运动，A错；P点的电势大于0，且P点与下极板间的电势差减小，所以P点的电势降低，B对；两极板间电场方向竖直向下，所以P点的油滴应带负电，当P点电势减小时，油滴的电势能应增加，C 错；电容器的电容C＝εr S，由于d增大，电容C应减小，极板带电荷量Q＝4πkdCE将减小，D错。
[答案] B2.(2012·江苏高考)一充电后的平行板电容器保持两极板的正对面积、间距和电荷量不变，在两极板间插入一电介质，其电容C 和两极板间的电势差U 的变化情况是( )A ．C 和U 均增大B ．C 增大，U 减小 C ．C 减小，U 增大 D.C 和U 均减小解析：选B 根据平行板电容器电容公式C ＝εr S 4πkd ，在两板间插入电介质后，电容C 增大，因电容器所带电荷量Q 不变，由C ＝Q U 可知，U ＝Q C 减小，B 正确。
平行板电容器两类问题
平行板电容器动态分析问题【知识归纳】题型1：电容器的两类动态变化过程分析一、主要的理论论据(1)平行板电容器的电容C与板距d、正对面积S、介质介电常数ε间的关系C=εS/4k?d ，(2)平行板电容器内部是匀强电场,所以场强 E=U/d，(3)电容器所带电荷量Q=CU，(4)由以上三式得E=4k?Q/εS ,该式常用于Q保持不变的情况中。
二、电容器的动态分析的两种情况(1)定电压问题：平行板电容器充电后,继续与电源的两极相连,因此两极板间的电压不变,当电容器的d、S、ε变化时,将引起电容器的C、Q、E的变化。
(U不变) C= Q= E=(2)定电量问题：平行板电容器充电后,切断与电源的连接,因此电容器带电荷量Q不变,当电容器的d、S、ε变化时,将引起电容器的C、U、E变化。
(Q不变) C= U= E=【典例分析】【例1】一平行板电容器，证明两极板间电场强度E只与极板所带的电荷量Q、极板间电介质的介电常数为ε及极板面积S有关，与两极板间的距离d无关。
【例2】平行板电容器充电后，继续保持电容器的两极板与电源相连，在这种情况下，如增大两板间距d，则板间电势差U、电容器所带电量Q，板间场强E各如何改变？（可以认为稳定时电源两极间电压不变，电容器两极板与电源两极相连接，电容器两极板电势差U也不变）。
【例3】平行板电容器充电后，断开电容器的两极板与电源连接，在这种情况下，如增大两板间距d，则板间电势差U、电容器所带电量Q，板间场强E各如何改变？（开关断开，电容器下面极板电量不能移动到其他地方，下极板电量不会变化，电容器两极板带等量异种电荷，上面极板电量也不会变化，电容器电量Q不会变化）。
归纳总结：（1）在分析电容器动态平衡问题时，先弄清楚不变量，再讨论其他量的变化。
若电容器与电源相连，则不变；若电容器与电源断开，则不变。
（2）讨论平行板电容器问题，用到的公式有：①；②；③；④。
【针对训练1】如图所示，要使静电计的指针偏角变小，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.用手碰一下负极板【针对训练2】如图所示，平行板电容器竖直放置，A 板上用绝缘线悬挂一带电小球，静止时绝缘线与固定的A 板成θ角，移动B 板，下列说法正确的是：( )A ．S 闭合，B 板向上平移一小段距离，θ角变大B ．S 闭合，B 板向左平移一小段距离，θ角变大C ．S 断开，B 板向上平移一小段距离，θ角变大D ．S 断开，B 板向左平移一小段距离，θ角不变【针对训练3】如图所示,一平行板电容器充电后与电源断开,负极 板接地,在两极板间有一正电荷(电荷量很小)固定在P 点。
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电容器动态变化问题
【例题】：如图所示，先接通电键S 使电容器充电，然后断开S ，增大两极板间的距离时，
电容器所带电量Q 、电容C 、两极板间电势差U 的变化情况是
A. Q 变小，C 不变，U 不变
B. Q 变小，C 变小，U 不变
C. Q 不变，C 变小，U 变大
D. Q 不变，C 变小，U 变小
【思路总结】：对于电容器动态变化问题，1 一、要记住电容器电容的定义式及决定式：Q C=U （定义式），s C=4kd
επ（决定式） 二、读题分析电容变化过程的不变量：接电源，U 不变，不接电源Q 不变；
三、从题目中找出最先变化的物理量，通过公式去推其余物理量的改变。
例如：此题电源断开，首先是Q 不改变；改变量为d 变大，根据决定式S C=
4kd επ，C 与d 成反比，C 变小；Q 不变，根据定义式可判断出U 变大；故答案选C ；
另注意：Q 不变时，改变d,电场强度E 不变；U 4E=4Q Q Q k S d Cd S d kd
πεεπ===与d 无关； 四、关于极板移动后电势粒子电势能或者某位置电势变化问题：
A ：对于Q 不变的，E 不变，我们看接地（0 电势）的是哪个极板，通过该点与0势能面的间距判断其间的电势差，从而判断电势的变化；A
B A B U =-ϕϕ。
如下题：上极板接地为0电势，将下极板上移或者下移，P 与上极板间距都不变，所以与零势能面的电势差不变，P 点电势不变，B 错误
例题1：”如图所示，一平行板电容器充电后与电源断开，这时电容器的带电量为Q ，P 是电容器内一点，电容器的上板与大地相连，下列说法正确的是
A. 若将电容器的上板左移一点，则两板间场强减小
B. 若将电容器的下板上移一点，则P 点的电势升高
C. 若将电容器的下板上移一点，则两板间电势差增大
D. 若将电容器的下板上移一点，则两板间电势差减小
B ：对于U 不变的，E 会改变，我们看该点到哪个极板的间距是不变的，然后通过改点与极板间的电势差判断电势的变化。
如下题：与电源相连，AB 极板的电势差不变，B 板接地，所以A 板电势不变，a 到A 板的间距不变，
例题2：如图，平行板电容器经开关K 与电池连接，a 处固定有一带电量非常小的点电荷
是闭合的， 表示a 点的电势，E 表示两板间的电场强度，F 表示点电荷受到的电场力
现将电容器的B 板向下稍微移动，使两板间的距离增大，则
A. 变大，F 变大
B. 变大，F 变小
C. E 变小， 变小
D. E 变小， 变大
五、
六、
七、。