高中物理静电场(三)学案

高中物理静电场（三）【学习目标】1.知道什么是电容器及常见的电容器；2.知道电场能的概念，知道电容器充电和放电时的能量转换；3.理解电容器电容的概念及定义式，并能用来进行有关的计算；4.知道平行板电容器的电容与哪些因素有关，有什么关系；掌握平行板电容器的决定式并能运用其讨论有关问题。

知识点一电容器典例探究1．下列关于电容器的叙述中错误的是( )A．电容器是储存电荷和电能的容器，只有带电的容器才称为电容器B．任何两个彼此绝缘而又相互靠近的导体，都能组成电容器，而且跟这两个导体是否带电无关C．电容器所带的电荷量是指每个极板所带电荷量的绝对值D．电容器充电过程中是将其他形式的能转变成电容器的电能并储存起来；电容器放电过程中将电容器储存的电能转化为其他形式的能2．如图所示实验中，关于平行板电容器的充、放电，下列说法正确的是( )知识点一电容器自主学习1. 构造彼此绝缘而又相距很近的两个____，就构成一个电容器。

最简单的就是电容器，电容器可以容纳。

2．功能(1) 充电：把电容器的两个极板与电源的正负极相连，使两个极板上带上_____________________的过程。

(2) 放电：用导线把充电后的电容器的两个极板接通，两个极板上的__________就会_______，电容器失去电荷的过程。

3．带电荷量充电后__________的带电荷量的绝对值。

A．开关接1时，平行板电容器充电，且上极板带正电名师点睛QC=的理解挑战自我2．对电容的定义式U答案与解析知识点一电容器自主学习1. 导体平行板电荷2. 等量异种电荷异种电荷中和3. 个极板典例探究1. 【答案】A【解析】并不是只有带电时的电容器才称为电容器，A错，B对．每个极板所带电荷量的绝对值称为电容器的带电荷量，C对．电容器充电的过程中其他形式的能转化为电能，放电过程中电能转化为其他形式的能，D 对。

2. 【答案】A【解析】开关接1时，平行板电容器充电，上极板与电源正极相连，所以带正电，故A 对B 错。

开关接2时，平行板电容器被导线短接而放电，瞬间极板上电荷中和，均不带电，故C 、D 均错。

知识点二 电容自主学习1. 电荷量 电势差2. Q U3. 容纳电荷 1V4. 法拉 微法 皮法 106 10125. 电容是用比值法定义的物理量，不能说C 与Q 成正比，与U 成反比。

典例探究1. 【答案】A2. 【答案】1.0×10－3C【解析】根据公式C ＝Q U 可推出C ＝ΔQ ΔU ，则C ＝2.0×10－440F ＝5.0×10－6F ，根据Q ＝CU Q ＝5.0×10－6×200 C＝1.0×10－3 C 。

3. 【答案】2×10－8F 1.75 V 【解析】 C ＝Q U ＝4×10－82F ＝2×10－8 F 又因C ＝ΔQ ΔU 得ΔU ＝ΔQ C ＝1×10－84×10－8V ＝0.25 V 所以U ′＝U －ΔU ＝2 V －0.25 V ＝1.75 V 。

4.【答案】见解析【解析】(1) 根据电容的定义式 C=Q/U=(6×10-6/2)F=3×10-6F(2) 若电势差升高1V ，电容器的电容仍不变，而此时所带电量 Q ′=CU ′=3×10-6×3C=9×10-6C 知识点三平行板电容器的电容自主学习1. 相互平行2. 正比 正比 反比3. εr S4πkd典例探究1. 【答案】见解析【解析】 影响平行板电容器电容大小的因素有：①随正对面积的增大而增大；②随两极板间距离的增大而减小；③在两极板间放入电介质，电容增大．据上面叙述可直接看出B 、C 选项正确，对D 选项，实际上是减小了平行板的间距。

2. 【答案】3 μF 1.2×10－5C 6 μF【解析】电荷量的增加量和电势差的增加量分别为ΔQ ＝Q 2－Q 1＝3.6×10－5C －3×10－5C ＝6×10－6C ， ΔU ＝U 2－U 1＝12 V －10 V ＝2 V. 根据电容的定义，它等于每增加1 V 电势差所需增加的电荷量，即 C ＝ΔQΔU ＝6×10－62F ＝3×10－6F ＝3 μF 要求两极板间电势差降为6 V ，则每板应减少的电荷量为ΔQ ′＝C ΔU ′＝3×10－6×(10－6)C ＝1.2×10－5C.据决定式C ＝εr S 4πkd可知， 只有电容器极板间距离减半时，电容加倍，故此时电容大小C ′＝2C ＝6 μF.3. 【答案】BCD4. 【答案】150 μF 4.5×10－4 C 150 μF【解析】 电容器两极板间电势差的变化量为：ΔU＝(1－13)U ＝23×3 V＝2 V ， 由C ＝ΔQ ΔU ，有C ＝3×10－42 F ＝1.5×10－4 F ＝150 μF. 设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。

5. 【答案】C【解析】 电容器充电后再断开S ，其所带电荷量Q 不变，由C∝εr S d可知，d 增大时，C 变小，又因U ＝Q C ，所以d 增大时，U 变大．对于场强E ，由于E ＝U d ，U ＝Q C ＝Q εr S 4πkd＝4πkdQ εr S ，所以E ＝U d ＝4πkdQ εr Sd ＝4πkQ εr S，由以上分析可知，间距d 增大，E 不变化。

6. 【答案】B【解析】 由平行板电容器电容决定式C ＝εS 4πkd知，当插入电介质后，ε变大，则在S 、d 不变的情况下C 增大；由电容定义式C ＝Q U 得U ＝Q C，又电荷量Q 不变，故两极板间的电势差U 减小，选项B 正确。

知识点四 常用电容器自主学习2. 长期正常工作 击穿典例探究【答案】B【解析】 电解电容器上标有“25 V 、450 μF ”的字样，知工作的安全直流电压，以及电容的大小，电容的大小与电容的电压无关，由电容本身的因素决定。

由标称值可知，该电解电容器用于直流25 V 及以下电压时才能正常工作；故A 错误，B 正确。

电容器的电容值由其内部构造所决定，在不被击穿的条件下，与其工作电压无关；故C 错误。

电解电容器两引线有正、负极之分，使用时极性不能接错，也不能接交流电．故D 错误。

课堂小测1．电容器是一种常用的电子元件，对电容器认识正确的是( )A ．电容器的电容表示其储存电荷能力B ．电容器的电容与它所带的电荷量成正比C ．电容器的电容与它两极板间的电压成正比D ．电容的常用单位有μF 和pF,1 μF ＝103pF2. 根据电容的定义式C ＝Q U知( ) A ．电容器的电容越大，则电容器所带电荷量应越多B ．电容器两极板间电压越大，电容越大C ．电容器的电容与电荷量成正比，与电压成反比D ．电容器的电容不随带电荷量及两极板间电压的变化而变化3.下列关于电容的说法正确的是( )A ．电容器简称电容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1V 时电容器需要带的电荷量D ．由公式C ＝Q /U 知，电容器的电容与电容器两极板间的电压成反比，与电容器所带的电荷量成正比4．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，其所带电荷量与两板间的电压成正比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的比值都恒定不变D ．电容器的电容是表示电容器容纳电荷本领的物理量，其大小与加在两板间的电压无关5. 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6．一平行板电容器两极板间距为d 、极板面积为S ，电容为ε0S/d ，其中ε0是常量．对此电容器充电后断开电源．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 ．电场强度减小，电势差减小7．如图所示，平行板电容器的电容为C ，极板带电荷量为Q ，极板间距为d .今在两极板间正中央放置一带电荷量为q 的点电荷，则它所受到的电场力大小为( )A ．k 2Qq d 2B ．k 4Qq d 2 C. Qq Cd D.2Qq Cd8. 如图所示，平行板电容器的两个极板A 、B 分别接在电压为60V 的恒定电源上，两板间距为3cm ，电容器带电荷量为6×10－8C ，A 极板接地。

求：(1) 平行板电容器的电容；(2) 平行板两板间的电场强度；(3) 距B 板2cm 的C 点的电势。

答案与解析1.【答案】A【解析】 电容是表示电容器容纳电荷的本领的物理量，A 正确。

电容是电容器本身的性质，只与正对面积、极板间的距离和电介质的性质有关，与电容器的带电荷量和两极板间的电压无关，B 、C 不正确。

电容器的常用单位的换算关系是1 μF ＝106pF ，D 不正确。

2.【答案】D【解析】认识到电容器的电容是由电容器本身决定，与所带电荷量、两极板间的电压无关。

公式C ＝Q U 是定义式，它可以适用于任何电容器，但绝不能说C 与Q 成正比，或C 与U 成反比。

3.【答案】C【解析】电容器和电容是两个不同的概念，A 错误；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；电容器的电容大小和它的两极板所带的电荷量、两极板间的电压无关，D 错误。

4.【答案】BCD5.【答案】ABD 【解析】平行板电容器的电容kdS C πε4=，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UC Q =变大，两极板间的电场强度d U E =变大，选项A 、B 、D 正确。

6.【答案】A【解析】由C ＝Q U 和C ＝ε0S d，电容器充电后断开电源，极板所带电荷量不变。

因为d 增大，所以C 减小，U 增大。

而由E ＝U d ＝Q ε0S可知，E 不变，A 正确。

7.【答案】C【解析】 平行板间电压U ＝Q C ，所以两板间的场强E ＝U d ＝Q Cd， 电场力大小F ＝qE ＝Qq Cd，C 正确。