电容器-高考物理总复习-高考物理总复习讲义

第27讲 电容器弱项清单,1.电容器定义式及决定式； 2．电容器的动态分析．知识整合1．电容器(1)构成：两个彼此________又互相靠近的________可构成电容器． (2)极板带电荷量：________极板所带电荷量的绝对值． 2．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__________，电容器中储存__________．(2)放电：使充电后的电容器失去电荷的过程，放电过程中________能转化为________能．3．电容(1)定义：电容器所带的________与电容器两极板间的________的比值． (2)意义：表示电容器________________的物理量．(3)定义式：C ＝________＝________. (4)单位：________. 4．平行板电容器电容决定式：C ＝________，________为两板的正对面积，________为极板间的距离，其中________是介电常数．方法技巧考点1 两个公式的理解1．定义式C ＝QU 适用于一切电容器，采用比值定义法定义，电容C 只由电容器本身决定，与两板间的电压U 和电量Q 均无关．2．决定式C ＝εγS4πkd 只适用于平行板电容器，是平行板电容器电容的决定式，与绝缘物质即电介质的介电常数、两板的正对面积和两板间的距离有关．【典型例题1】 如图为一只“极距变化型电容式传感器”部分构件的示意图，当动极板和定极板之间的距离d 变化时，电容C 便发生变化，通过测量电容C 的变化就可知道两极板之间距离d 的变化情况．在如图选项中能正确反映电容C 与距离d 之间变化规律的是( )ABCD考点2 平行板电容器的动态问题分析1．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 ＝εγS4πkd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．2．两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．【典型例题2】 用控制变量法，可以研究影响平行板电容器的因素，如图所示．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，减小S ，则θ变小D．保持d不变，减小S，则θ不变1.静电计是在验电器的基础上制成的，用其指针张角的大小来定性显示其金属球与外壳之间的电势差大小．如图所示，A、B是平行板电容器的两个金属板，G为静电计．开始时开关S闭合，静电计指针张开一定角度，为了使指针张开的角度增大些，下列采取的措施可行的是( )A．断开开关S后，将A、B分开些B．保持开关S闭合，将A、B两极板分开些C．保持开关S闭合，将A、B两极板靠近些D．保持开关S闭合，将变阻器滑动触头向右移动【典型例题3】(多选)传感器是一种采集信息的重要器件，如图所示的是一种测定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，以下说法中正确的是( )A．若F向上压膜片电极，电路中有从a到b的电流B．若F向上压膜片电极，电路中有从b到a的电流C．若F向上压膜片电极，电路中不会出现电流D．若电流表有示数，则说明压力F发生变化【典型例题4】如图所示，甲图中电容器的两个极板和电源的两极相连，乙图中电容器充电后断开电源．在电容器的两个极板间用相同的悬线分别吊起完全相同的小球，小球静止时悬线和竖直方向的夹角均为θ，将两图中的右极板向右平移时，下列说法正确的是( )甲乙A．甲图中夹角减小，乙图中夹角增大B．甲图中夹角减小，乙图中夹角不变C．甲图中夹角不变，乙图中夹角不变D．甲图中夹角减小，乙图中夹角减小2.(多选)如图所示，两块平行带电金属板，带正电的极板接地，两板间P 点处固定着一个负电荷(电荷量很小)．现让两板保持距离不变而水平错开一段距离，则( )A．两板间电压变大，P点场强变大B ．两板间电压变小，P 点场强变小C ．P 点电势变大，负电荷的电势能变小D ．P 点电势变小，负电荷的电势能变大当堂检测 1.根据电容器电容的定义式C＝QU，可知( )A ．电容器所带的电荷量Q 越多，它的电容就越大，C 与Q 成正比B ．电容器不带电时，其电容为零C ．电容器两极板之间的电压U 越高，它的电容就越小，C 与U 成反比D ．以上说法均不对2．(多选)美国物理学家密立根通过研究平行板间悬浮不动的带电油滴，比较准确地测定了电子的电荷量．如图所示，平行板电容器两极板M 、N 相距d ，两极板分别与电压为U 的恒定电源两极连接，极板M 带正电．现有一质量为m 的带电油滴在极板中央处于静止状态，且此时极板带电荷量与油滴带电荷量的比值为k ，则( )第2题图A ．油滴带负电B ．油滴带电荷量为mgUdC ．电容器的电容为kmgdU2D ．将极板N 向下缓慢移动一小段距离，油滴将向上运动3．如图所示，用导线将静电计与已经充电的平行板电容器极板连接，保持B 极板位置不动，向右沿水平方向移动A 极板．下列判断正确的是( )第3题图A ．电容器电容减小B ．两极板间电压不变C ．静电计指针偏角变大D ．两极板间电场强度不变4．如图所示，M 、N 是平行板电容器的两个极板，R 0为定值电阻，R 1、R 2为可调电阻，用绝缘细线将质量为m 、带正电的小球悬于电容器内部．闭合开关S ，小球静止时受到悬线的拉力为F.调节R 1、R 2，关于F 的大小判断正确的是( )第4题图A．保持R1不变，缓慢增大R2时，F将变大B．保持R1不变，缓慢增大R2时，F将变小C．保持R2不变，缓慢增大R1时，F将变大D．保持R2不变，缓慢增大R1时，F将变小5．某电容式话筒的原理示意图如图所示，E为电源，R为电阻，薄片P和Q为两相互绝缘的金属极板．当对着话筒说话时，P振动而Q可视为不动，在P、Q间距增大过程中( )第5题图A．P、Q两板构成电容器的电容增大B．P板电荷量增大C．M点的电势比N点低D．M点的电势比N点高第27讲 电容器知识整合 基础自测1．(1)绝缘 导体 (2)一个 2. (1)异种 电能 (2)电 其他形式的 3.(1)电荷量Q 电势差U (2)容纳电荷本领 (3)Q U ΔQ ΔU (4)法拉 4.εr S4πkdS d εr方法技巧·典型例题1·A·典型例题2·A 【解析】 静电计指针偏转角θ反映电容器两板间电压的大小，根据电容的决定式C ＝εr S 4πkd ，保持S 不变，增大d ，电容C 减小，再根据定义式C ＝QU ，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，再根据定义式C ＝QU，知U 增大，所以θ变大．故C 、D 错误．故选A.·变式训练1·A 【解析】 断开电键，电容器带电量不变，将AB 分开一些，则d 增大，根据C ＝εr S 4πkd 知，电容减小，根据U ＝QC 知，电势差增大，指针张角增大．故A 正确．保持开关闭合，电容器两端的电势差不变，则指针张角不变知，故B 错误．保持开关闭合，电容器两端的电势差不变，则指针张角不变．故C 错误．保持开关闭合，电容器两端的电势差不变，变阻器仅仅充当导线功能，滑动触头滑动不会影响指针张角，故D 错误．故选A.·典型例题3·BD 【解析】 向上压膜片，使得两板间距离d 减小，根据C ＝εr S4πkd 知，电容增大，始终跟电源相连，两板间电压不变，根据C ＝Q U知，Q 增大，电容器处于充电状态，电路中有b 到a 的电流，所以B 正确；若F 变化，则距离d 变化，电容C 变化，导致Q 变化，电路中有电流通过，电流表有示数，所以D 正确．·典型例题4·B 【解析】 甲图中的电容器和电源相连，所以电容器两极板间的电压不变，当极板间的距离增大时，根据公式E ＝U d可知，板间的电场强度减小，电场力减小，所以悬线和竖直方向的夹角将减小．当电容器充电后断开电源，电容器的极板所带的电荷量不变；根据平行板电容器的电容公式C ＝εr S 4πkd ，极板间的电压U ＝Q C ＝4πkdQ εr S，极板间的电场强度E ＝U d ＝4πkQεr S，当两个极板电荷量不变，距离改变时，场强与两板间距离无关，故乙图中夹角不变．综上分析，选项B 正确．·变式训练2·AD 【解析】 由S 减小，致使C 减小，E 变大，由于Q 不变，根据定义式可知U 变大；根据－φP ＝Ed ′，E p ＝(－q ) φP ＝ qEd ′，负电荷在此电场中具有的电势能是正的．当堂检测 1．D2．AC 【解析】 由题意知油滴受到的电场力方向竖直向上，又上极板带正电，故油滴带负电，设油滴带电荷量为q ，则极板带电荷量为Q ＝kq ，由于qE ＝mg ，E ＝U d ，C ＝Q U，解得q ＝mgd U ，C ＝kmgdU2，将极板N 向下缓慢移动一小段距离，U 不变，d 增大，则电场强度E 减小，重力将大于电场力，油滴将向下运动，只有选项A 、C 正确．3．D 【解析】 A 板右移，距离d 减小，电容C 变大；因为充好电的电容器带电荷量一定，根据定义式C ＝Q U 可知U 减小， 静电计指针偏角变小；再由E ＝U d ，得E ＝4πkQεr S，由于Q 与S 都不变，故电场强度E 不变；故ABC 错误，D 正确．4．B 【解析】 据题图可知电容器两端电压U MN 即R 0两端电压，而R 0和R 2是串联关系，两者电压的和为电源的电动势，因此R 2↑→U R 0↓U MN ↓→电场强度E ↓→F 电↓→F ↓，A 错误，B 正确；R 2不变，缓慢增大R 1时，R 0两端电压不变，电容器两端电压不变，故F 不变，C 、D 均错．5．D 【解析】 电容式话筒与电源串联，其电压保持不变，在P 、Q 间距增大的过程中，根据电容决定式C ＝εr S 4πkd 可知电容减小；又根据电容定义式C ＝QU 可知电容器所带电量减小，P 板上电荷量减小，电容器放电，放电电流通过R 的方向由M 到N ，则M 点电势高于N点，故B 、A 、C 错误，D 正确。