選修3-1(16電容器和電容教案

1、今天所做之事，勿候明天；自己所做之事，勿候他人。要做一番偉大的事業(yè)，總得在青年時(shí)代開始。歌德 §1.6電容器和電容1知道什么是電容器，知道常用電容器的分類及符號(hào)，認(rèn)識(shí)常用電容器2知道電場(chǎng)能的概念，了解電容器充放電過程及能量轉(zhuǎn)化的特點(diǎn)3理解電容的概念及其定義式C，并能用來解決簡(jiǎn)單的問題4知道平行板電容器電容的決定因素及其決定關(guān)系，并能用來進(jìn)行相關(guān)分析1重點(diǎn)難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)：電容公式的建立、理解與應(yīng)用教學(xué)難點(diǎn)：根據(jù)所教學(xué)生的實(shí)際情況確定充放電過程的教學(xué)模式2教學(xué)建議本節(jié)知識(shí)與生活聯(lián)系比較緊密，幾乎所有電器設(shè)備都要用到電容器，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣比較濃厚，且本節(jié)知識(shí)對(duì)學(xué)生邏輯推理能力要求較高教學(xué)中需對(duì)

2、電容器給出定義，說明電容器的充放電過程，介紹電容器的結(jié)構(gòu)和性能電容器及其充放電過程可通過照相所用電子閃光燈引入做好本節(jié)的“實(shí)驗(yàn)探究”活動(dòng)對(duì)理解和掌握平行板電容器有很大的幫助.1電容器(1)電容器：電容器是儲(chǔ)存電荷和_的元件，任何兩個(gè)彼此_又互相靠近的導(dǎo)體都可以看成一個(gè)電容器(2)充電過程：使兩個(gè)極板帶上等量_(填“同種”或“異種”)電荷的過程放電過程：使兩個(gè)極板上電荷中和的過程，_轉(zhuǎn)化為其他形式的能(3)電容器的電荷量：電容器工作時(shí)，兩極板分別帶上了Q和Q的電荷量，則電容器的電荷量為_2電容器的電容(1)電容是電容器所帶的_與電容器兩極板間的_的比值公式表示為C_(2)電容是表示電容器_本領(lǐng)的

3、物理量(3)在國(guó)際單位制中，電容的單位是：_，符號(hào)是F，1 F1 C/V，常用較小的單位微法(F)和皮法(pF)，并且1 F_ F_pF.3平行板電容器的電容平行板電容器的電容與兩板之間的_、_和兩板之間插入的_有關(guān)4常見的電容器(1)常見的電容器，如空氣電容器、云母電容器、紙質(zhì)電容器、陶瓷電容器、滌綸電容器、電解電容器等，它們是按_不同來分類的若按是否可變分為：_電容器、_電容器(2)電容器的擊穿電壓和額定電壓擊穿電壓：使電介質(zhì)變成_的最低電壓叫做擊穿電壓額定電壓：電容器_所能承受的電壓叫做額定電壓，額定電壓低于擊穿電壓參考答案：1(1)電能絕緣(2)異種電能(3)Q2(1)電荷量Q電勢(shì)差U

4、(2)容納電荷(3)法拉10610123正對(duì)面積S距離d電介質(zhì)4(1)電介質(zhì)可變固定(2)導(dǎo)體正常工作主題1：電容問題：(1)由C可知，電容器的電容在數(shù)值上等于使兩極板間的電勢(shì)差為1 V時(shí)電容器需要的電荷量需要的電荷量多，表示電容器的電容大這類似于用不同的容器裝水，要使容器中的水深都為1 cm，橫截面積大的容器需要的水多可見，電容是表示電容器容納電荷本領(lǐng)的物理量請(qǐng)你具體說說怎樣將電容器與圖中盛水容器進(jìn)行類比(2)根據(jù)電容的定義式，由分比定律我們可以進(jìn)一步推出：C，說說你對(duì)該式的理解解答：(1)電容相當(dāng)于盛水容器單位深度的盛水量(或容器的橫截面積)，電壓與深度對(duì)應(yīng)，電荷量與盛水量對(duì)應(yīng)電容器兩極板

5、間電壓越大，所帶電荷量越大；水容器盛水深度越大，盛水量越多電容器有擊穿電壓，超過此電壓，電容器被擊穿；盛水容器也有最大盛水深度，超過此深度，水將溢出(2)電容器的電容大小在數(shù)值上等于兩極板間電壓為1 V時(shí)，電容器所帶的電荷量；電容器的電容在數(shù)值上等于兩極板間的電壓增加(或減少)1 V時(shí)所需要增加(或減少)的電荷量主題2：影響平行板電容器電容的因素(重點(diǎn)探究)情景：物理學(xué)中對(duì)于多因素(多變量)的問題，常常采用控制因素(變量)的方法，把多因素的問題變成多個(gè)單因素的問題每一次只改變其中的某一個(gè)因素，而控制其余幾個(gè)因素不變，從而研究被改變的這個(gè)因素對(duì)事物的影響，分別加以研究，最后再綜合解決，這種方法叫

6、控制變量法它是科學(xué)探究中的重要思想方法，廣泛地運(yùn)用在各種科學(xué)探索和科學(xué)實(shí)驗(yàn)研究之中在本節(jié)里，影響平行板電容器電容的因素可能有S、d、r等多個(gè)因素，如圖所示(教材圖1.84)，實(shí)驗(yàn)時(shí)逐個(gè)驗(yàn)證，保持各量不變，只讓一個(gè)量變化問題：(1)控制變量法有什么優(yōu)點(diǎn)？我們學(xué)過的內(nèi)容中哪里采用過這種方法？(2)實(shí)驗(yàn)中靜電計(jì)的作用是什么？能否用電壓表代替？解答：(1)控制變量法的優(yōu)點(diǎn)是將復(fù)雜問題簡(jiǎn)單化同時(shí)分析多個(gè)因素是很困難的，所以逐個(gè)攻破，最后總結(jié)，可以方便快捷地得出變化規(guī)律我們學(xué)過的內(nèi)容中探究牛頓第二定律、影響向心力的因素等知識(shí)都用到了這種方法(2)靜電計(jì)能測(cè)靜電場(chǎng)中的電壓；不能，電壓表只能測(cè)電路中的電壓，不

7、能測(cè)靜電場(chǎng)中的電壓一、電容器電容的理解及計(jì)算例1有一充好電的平行板電容器，兩板間電壓為3 V，現(xiàn)使它的電荷量減少3×104 C，于是電容器兩板間的電壓降為原來的，此電容器的電容是多大？電容器原來所帶電荷量是多少？若將電容器極板上的電荷量全部放掉，電容器的電容是多大？【分析】本題考查對(duì)電容的理解(1)電容器的定義式C中的Q為電容器所帶電荷量，是一個(gè)極板上所帶電荷量的絕對(duì)值(2)由定義式可知C，Q表示帶電荷量的變化，U是電壓的變化【解析】電容器兩極板間電勢(shì)差的變化量為U(1)U×3 V2 V由C，得C F1.5×104 F150 F電容器原來所帶電荷量為QCU1.5&

8、#215;104×3 C4.5×104 C電容器的電容是由本身決定的，與是否帶電無(wú)關(guān)，所以電容器放掉全部電荷后，電容仍然是150 F.【答案】150 F4.5×104 C150 F【點(diǎn)撥】公式C是定義式，跟其他比值定義物理量一樣，是一種檢測(cè)該物理量的方法或手段，物理量本身與比值中的任何一個(gè)物理量都無(wú)關(guān)對(duì)于固定的電容器，Q與U成正比，所以公式C成立二、電容器的兩類動(dòng)態(tài)變化問題例2如圖所示，先閉合S使電容器充電，然后斷開S，當(dāng)增大兩極板間距離時(shí)，電容器所帶電荷量Q、電容C、兩板間電勢(shì)差U、電容器兩極板間場(chǎng)強(qiáng)E的變化情況是()AQ變小，C不變，U不變，E變小BQ變小，C

9、變小，U不變，E不變CQ不變，C變小，U變大，E不變DQ不變，C變小，U變小，E變小【分析】電容器充電后與電源斷開，電容器極板上的電荷量保持不變極板間距離增大過程中，根據(jù)電容器電容的定義式及平行板電容器電容的計(jì)算式即可分析【解析】電容器充電后再斷開S，其所帶電荷量Q不變，由C可知，d增大時(shí)，C變小又因U，所以U變大對(duì)于場(chǎng)強(qiáng)E，由于E，U，所以E，由此式可以看出，E與兩板間距離無(wú)關(guān)，故間距d增大，E不變【答案】C【點(diǎn)評(píng)】在判斷電容器相關(guān)物理量的變化時(shí)，首先要弄清是電壓U不變還是電荷量Q不變?nèi)綦娙萜鞒潆姾笈c電源斷開，則電荷量Q不變；若電容器始終與電源相連，則電壓U不變分析電容器相關(guān)物理量變化常用的

10、公式有：C、C和E.三、靜電計(jì)與平行板電容器例3在如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置中，平行板電容器的極板A與靈敏靜電計(jì)相連，極板B接地若極板B稍向上移動(dòng)一點(diǎn)，由觀察到的靜電計(jì)指針的變化作出平行板電容器電容變小的結(jié)論的依據(jù)是()A兩極板間的電壓不變，極板上的電荷量變小B兩極板間的電壓不變，極板上的電荷量變大C極板上的電荷量幾乎不變，兩極板間的電壓變小D極板上的電荷量幾乎不變，兩極板間的電壓變大【分析】由于電容電極與靜電計(jì)間電荷量轉(zhuǎn)移可以忽略，認(rèn)為電容器所帶電荷量不變，由靜電計(jì)指針偏角變化判斷電容兩極間電壓變化，進(jìn)而根據(jù)電容定義式可判斷電容變化【解析】電容器的電容可根據(jù)C來檢測(cè)，極板間電壓可用靜電計(jì)來測(cè)定實(shí)際上

11、當(dāng)極板B稍向上移動(dòng)時(shí)，電容C將減小，由于平行板電容器的電容比靜電計(jì)電容大得多，靜電計(jì)的接入不會(huì)使極板所帶電荷量發(fā)生明顯的變化因而電容C減小，電荷量幾乎不變，極板電壓增大，致使靜電計(jì)指針與外殼間的電壓增大，這時(shí)靜電計(jì)電容未變靜電計(jì)金屬球所帶電荷量增加(即有極少的電荷流向靜電計(jì)，可以說電容器極板電荷量幾乎不變)，使指針偏轉(zhuǎn)角度增大實(shí)驗(yàn)中我們觀察到的現(xiàn)象是指針偏角變大說明板間電壓增大，由C判斷，平行板電容器的電容變小故答案D正確【答案】D【點(diǎn)評(píng)】對(duì)平行板電容器的電容和靜電計(jì)測(cè)電勢(shì)差可簡(jiǎn)單這樣理解：對(duì)前者可認(rèn)為Q一定，U隨C變化；對(duì)后者可認(rèn)為C一定，Q隨U而變化，而靜電計(jì)電荷量的變化對(duì)平行板電容器極板

12、上的電荷量變化而言是很小的靜電計(jì)是測(cè)量(靜電產(chǎn)生的)電勢(shì)差的儀器，靜電計(jì)張角大，說明極板間電勢(shì)差大注意：它不能用于測(cè)直流電路中兩點(diǎn)間的電壓四、電容器中帶電粒子的力學(xué)問題例4圖示是一個(gè)由電池、電阻R、開關(guān)S與平行板電容器組成的串聯(lián)電路開關(guān)S閉合，一帶電液滴懸浮在兩板間P點(diǎn)不動(dòng)，下列說法正確的是()A帶電液滴可能帶正電B增大兩極板距離的過程中，電阻R中有從a到b的電流，電容器中負(fù)電荷從B到AC斷開S，減小兩極板正對(duì)面積的過程中，液滴將加速下降D斷開S，減小兩極板距離過程中，液滴靜止不動(dòng)【分析】解答本題可按如下過程分析：【解析】帶電液滴在重力和電場(chǎng)力作用下處于平衡狀態(tài)，電場(chǎng)力方向向上，電場(chǎng)方向向下，

13、故液滴帶負(fù)電，A選項(xiàng)錯(cuò)誤由C和QCU可知，在兩極板間距離增大的過程中，C變小，所以Q變小，因此電容器放電，放電電流的方向?yàn)閺腶到b，負(fù)電荷由B板經(jīng)電源和電阻R流向A板，選項(xiàng)B錯(cuò)誤斷開S，由C、QCU和UEd知E，Q不變，S減小，所以E增大，電場(chǎng)力大于重力，液滴加速上升，C選項(xiàng)錯(cuò)誤由E知，Q不變，d減小，E不變，液滴靜止不動(dòng)，D選項(xiàng)正確【答案】D【點(diǎn)撥】帶電粒子在平行板電容器中的問題是靜電場(chǎng)與力學(xué)知識(shí)的綜合，分析方法與力學(xué)的分析方法基本相同：先分析受力情況，再分析運(yùn)動(dòng)情況和運(yùn)動(dòng)過程(平衡，加速或減速，是直線還是曲線)，然后選用恰當(dāng)?shù)囊?guī)律(如牛頓定律、動(dòng)能定理及能量守恒定律)解題1(考查電容與電荷

14、量及兩極板間電勢(shì)差的關(guān)系)關(guān)于電容器的電容，下列說法正確的是()A電容器所帶的電荷量越多，電容就越大B電容器兩極板間的電壓越高，電容就越大C電容器所帶電荷量增加一倍，則兩極間的電壓也一定增加一倍D電容是表征電容器容納電荷本領(lǐng)的物理量【解析】電容器的電容只與電容器本身的因素有關(guān)，而與電荷量和電壓無(wú)關(guān)電容是表征電容器容納電荷本領(lǐng)的物理量【答案】CD2(考查平行板電容器電容的決定因素)對(duì)于水平放置的平行板電容器，下列說法正確的是()A將兩極板的間距加大，電容將增大B將兩極板平行錯(cuò)開一些，使正對(duì)面積減小，電容將減小C在下板的內(nèi)表面上放置一面積和極板相等、厚度小于極板間距的陶瓷板，電容將增大D在下板的內(nèi)

15、表面上放置一面積和極板相等、厚度小于極板間距的鋁板，電容將增大【解析】由C可知，當(dāng)d增大時(shí)，C變??；S變小時(shí)，C變小；板間加入陶瓷板時(shí)，r增加，C增大；而當(dāng)板間內(nèi)置鋁板時(shí)，相當(dāng)于板間距離d變小，C增大，由以上分析可知，B、C、D均正確，A錯(cuò)誤【答案】BCD3(考查電容器基本參數(shù)的理解及公式的運(yùn)用)某電容器的電容是30 F，額定電壓為 200 V，擊穿電壓為400 V對(duì)于該電容器，下列說法中正確的是()A為使它兩極板間的電壓增加1 V，所需要的電荷量是3×105 CB給電容器1 C的電荷量，兩極板間的電壓為3×105 VC該電容器能容納的電荷量最多為6×103 CD

16、該電容器兩極板間能承受的最大電壓為200 V【解析】由QC·U30×106×1 C3×105 C，A對(duì)；由U V3.3×104 V，電容器被擊穿，B錯(cuò)；擊穿電壓為400 V表示能承受的最大電壓為400 V，最大電荷量QCU3×105×400 C1.2×102 C，故C、D錯(cuò)誤【答案】A4(考查電容與電荷量及兩極板間電勢(shì)差的關(guān)系)圖示是描述電容器充電時(shí)電荷量Q、電壓U、電容C之間的相互關(guān)系圖象，其中正確的是()【解析】根據(jù)電容的定義C，不難理解電容的物理意義，對(duì)于給定的電容器其電容是恒定的，與其電荷量、電壓均無(wú)關(guān)；當(dāng)

17、電容C一定時(shí)，電荷量Q與電壓U成正比【答案】BCD1下列關(guān)于電容的說法正確的是()A電容器簡(jiǎn)稱電容B電容器A的電容比B的大，說明A所帶電荷量比B多C電容在數(shù)值上等于使兩極板間的電勢(shì)差為1 V時(shí)電容器需要帶的電荷量D由公式C知，電容器的電容與電容器兩極板間的電壓成反比，與電容器所帶的電荷量成正比【解析】電容器和電容是兩個(gè)不同的概念，A錯(cuò)；電容器A的電容比B的大，只能說明電容器A容納電荷的本領(lǐng)比B強(qiáng)，與帶電荷量多少無(wú)關(guān)，B錯(cuò)；電容器的電容大小和它的兩極板所帶的電荷量、兩極板間的電壓、電容器的體積等無(wú)關(guān)，D錯(cuò)【答案】C2圖示為可調(diào)電容器結(jié)構(gòu)圖，下列說法正確的是()A可調(diào)電容器的定片必須接電源的正極，

18、動(dòng)片必須接電源的負(fù)極B動(dòng)片完全旋出時(shí)電容最小，完全旋入時(shí)電容最大C該電容器是通過改變極板的正對(duì)面積來改變電容的D為提高該電容器的電容，可在動(dòng)片與定片之間充入電解液作為電介質(zhì)【解析】該電容器沒有正負(fù)極之分，動(dòng)片或者定片接電源正極都可以，A不對(duì)；該電容器是通過改變極板的正對(duì)面積來改變電容的，動(dòng)片完全旋入時(shí)電容最大，B、C正確；電解液會(huì)導(dǎo)電，不可做電介質(zhì)，D不對(duì)【答案】BC3某電容器上標(biāo)有“5 V10 F”的字樣，對(duì)此，下列說法正確的是()A此電容器只能在兩端電壓為5 V時(shí)才能正常工作B此電容器只能在5 V及以下電壓才能正常工作C當(dāng)工作電壓是5 V時(shí)，電容才是10 FD此電容器所帶電荷量不能超過5&

19、#215;105 C【解析】電容器上標(biāo)的5 V是指電容器的耐壓值，只要不超過這個(gè)電壓值，電容器都可正常工作，B正確，A不對(duì)；電容器的電容值是由電容本身的構(gòu)造來決定的，與電壓沒有關(guān)系，C不對(duì)；根據(jù)QCU5 V×10×106 F5×105 C，5 V為電容器兩端可加的最高電壓，所以此電容器所帶電荷量不能超過5×105 C，D正確【答案】BD4如圖所示，將平行板電容器接在電池組兩極間，兩極板間的帶電塵埃恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)若將兩板緩慢地錯(cuò)開一些，其他條件不變，則()A電容器所帶電荷量不變B電源中將有電流從正極流出C塵埃仍靜止D電流計(jì)中將有電流，電流方向ba【解析】

20、電容器與電池組連接，其電壓不變，帶電塵埃靜止，靜電力與重力平衡，qEmg，兩極板錯(cuò)開時(shí)場(chǎng)強(qiáng)不變，故C正確因電容減小，由QCU知電荷量Q減小，電容器放電，電流方向ab，A、B、D錯(cuò)誤【答案】C5傳感器是把非電學(xué)量(如速度、溫度、壓力等)的變化轉(zhuǎn)換成電學(xué)量的變化的一種元件，在自動(dòng)控制中有著相當(dāng)廣泛的應(yīng)用圖示為一種測(cè)定液面高度的電容式傳感器的示意圖金屬芯線與導(dǎo)電液體形成一個(gè)電容器，從電容C大小的變化就能反映液面的升降情況，兩者的關(guān)系是()AC增大表示h增大BC增大表示h減小CC減小表示h減小 DC減小表示h增大【解析】液面升降使電容器的正對(duì)面積發(fā)生變化，即h增大，S增大，由C知C增大同理可得，h減小

21、時(shí)C減小【答案】AC6水平放置的平行板電容器與一電池相連，在電容器的兩極板間有一帶正電的質(zhì)點(diǎn)處于靜止?fàn)顟B(tài)現(xiàn)將電容器兩極板間的距離增大，則()A電容變大，質(zhì)點(diǎn)向上運(yùn)動(dòng)B電容變大，質(zhì)點(diǎn)向下運(yùn)動(dòng)C電容變小，質(zhì)點(diǎn)保持靜止D電容變小，質(zhì)點(diǎn)向下運(yùn)動(dòng)【解析】本題考查電容器與電荷受力平衡問題電容器的特點(diǎn)：一是與電源相連，電壓保持不變；二是斷開電源，電荷量保持不變由C知，當(dāng)d增大時(shí)，C變小由題意知電容器與電池相連接，故U不變，當(dāng)d增大時(shí)，由E得E減小，質(zhì)點(diǎn)受到的電場(chǎng)力減小，所以質(zhì)點(diǎn)向下運(yùn)動(dòng)【答案】D7如圖所示，平行板電容器的兩極板A、B接在電池的兩極，一帶正電的小球懸掛在電容器的內(nèi)部，閉合開關(guān)S，給電容器充電，

22、穩(wěn)定后懸線偏離豎直方向的夾角為.下列說法正確的是()A若保持開關(guān)S閉合，A板向B板靠近，則增大B若保持開關(guān)S閉合，A板向B板靠近，則不變C若開關(guān)S斷開，A板向B板靠近，則增大D若開關(guān)S斷開，A板向B板靠近，則不變【解析】角怎樣變化取決于帶正電的小球所受到的電場(chǎng)力怎樣變化，由FqE知，應(yīng)先判斷E的變化，所以本題實(shí)際上仍屬于平行板中兩種典型問題保持開關(guān)S閉合時(shí)，電容器兩極板間的電壓U不變，由E知，U不變，d減小，則E增大，因而小球所受電場(chǎng)力增大，角增大，故選項(xiàng)A正確開關(guān)S斷開后，電容器所帶電荷量Q不變，由C，C和E得，E，易知E不變，小球所受電場(chǎng)力不變，角不變，故選項(xiàng)D正確【答案】AD8如圖所示，

23、兩板間距為d的平行板電容器與一電源連接，開關(guān)S閉合，電容器兩板間有一質(zhì)量為m，帶電荷量為q的微粒靜止不動(dòng)，下列敘述中正確的是()A微粒帶的是正電B電源電動(dòng)勢(shì)的大小等于C斷開開關(guān)S，微粒向下做加速運(yùn)動(dòng)D保持開關(guān)S閉合，把電容器兩極板間的距離增大，微粒將向下做加速運(yùn)動(dòng)【解析】粒子受力平衡，重力豎直向下，則電場(chǎng)力豎直向上，又因場(chǎng)強(qiáng)向下，所以粒子帶負(fù)電，故A錯(cuò)誤由粒子處于平衡狀態(tài)，得qEmg，電源電動(dòng)勢(shì)與板間電壓相等，E電源UEd，B正確斷開開關(guān)，板間場(chǎng)強(qiáng)不變，微粒仍將靜止不動(dòng)，C錯(cuò)保持S閉合，把電容器兩極板間距離增大，板間電勢(shì)差不變，場(chǎng)強(qiáng)減小，微粒所受電場(chǎng)力小于重力，則向下做加速運(yùn)動(dòng)，D正確【答案】

24、BD9圖示為可將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)的電路圖，該電路中右側(cè)固定不動(dòng)的金屬板b與能在聲波驅(qū)動(dòng)下沿水平方向振動(dòng)的金屬板a構(gòu)成了一個(gè)電容器，a、b、靈敏電流表通過導(dǎo)線與恒壓電源兩極相接若聲源S不停地振動(dòng)，使a板也左右振動(dòng)，則()A在a振動(dòng)過程中，a、b板之間的電場(chǎng)強(qiáng)度不變B在a振動(dòng)過程中，a、b板上的電荷量不變C在a振動(dòng)過程中，靈敏電流表中始終有方向不變的電流D當(dāng)a向右的位移最大時(shí)，a、b板構(gòu)成的電容器的電容最大【解析】a在振動(dòng)的過程中，a、b間的距離不斷變化，由C知，電容器的電容在不斷變化，當(dāng)a運(yùn)動(dòng)到最右端時(shí)，距離最小，則C最大，選項(xiàng)D正確；因電容器連著電源，則電容器兩端電壓不變，由E知，場(chǎng)強(qiáng)在不

25、斷變化，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由C可知，Q與C成正比，Q也在不斷變化，電容器不斷地充放電，電路中有變化的電流，所以選項(xiàng)B、C錯(cuò)誤【答案】D10如圖所示，有的計(jì)算機(jī)鍵盤的每一個(gè)鍵下面都連一小塊金屬片，與該金屬片隔有一定空氣間隙的是另一小塊固定金屬片，這兩片金屬片構(gòu)成一個(gè)小電容器，該電容器的電容C可用公式C計(jì)算，式中常量9×1012 F/m，S表示金屬片的正對(duì)面積，d表示兩金屬片間的距離當(dāng)鍵按下時(shí)，此小電容器的電容發(fā)生變化，與之相連的電子線路就能檢測(cè)是哪個(gè)鍵被按下了，從而給出相應(yīng)的信號(hào)設(shè)每個(gè)金屬片的正對(duì)面積為50 mm2，鍵未按下時(shí)兩金屬片的距離為0.6 mm，如果電容變化了0.25 pF，電子線

26、路恰能檢測(cè)出必要的信號(hào)，則鍵至少需要被按下多少？【解析】設(shè)金屬片的原距離為d，金屬片被按下d時(shí)電容變化C0.25 pF此時(shí)金屬片間距為dd則C1，C2CC2C1S()代入數(shù)據(jù)得d0.15 mm.【答案】0.15 mm11如圖所示，水平放置的兩平行金屬板A、B相距為d，電容為C，開始兩板均不帶電，A板接地且中央有孔現(xiàn)將電荷量為q、質(zhì)量為m的帶電液滴一滴一滴地從小孔正上方h高處無(wú)初速度地滴下，落到B板后電荷全部傳給B板問從第幾滴液滴開始，液滴將在A、B間做勻速直線運(yùn)動(dòng)？【解析】當(dāng)?shù)趎個(gè)帶電液滴落在B板時(shí)，由C知，B板所帶電荷量增加，兩板間電壓也增大由E知，兩板間的電場(chǎng)強(qiáng)度也增大當(dāng)?shù)趎1個(gè)帶電液滴落

27、到兩極板間時(shí)做勻速運(yùn)動(dòng)，由平衡條件有：qEmg，E故nqCd，即n所以從第1滴液滴開始，液滴將在A、B間做勻速直線運(yùn)動(dòng)【答案】112如圖所示，C為中間插有電介質(zhì)的電容器，a和b為其兩極板，a板接地；P和Q為兩豎直放置的平行金屬板，在兩板間用絕緣線懸掛一帶電小球；P板與b板用導(dǎo)線相連，Q板接地開始時(shí)懸線靜止在豎直方向，在b板帶電后，懸線偏轉(zhuǎn)了角度.在以下方法中，能使懸線的偏角變大的是()A縮小a、b間的距離B增大a、b間的距離C取出a、b兩極板間的電介質(zhì)D換一塊形狀大小相同、介電常數(shù)更大的電介質(zhì)【解析】a板與Q板的電勢(shì)恒定為零，b板和P板電勢(shì)總相同，故兩個(gè)電容器的電壓相等，且兩板電荷量Q視為不變

28、要使懸線的偏角增大，則應(yīng)使PQ間電壓U增大，即減小電容器ab的電容C.對(duì)電容器C，由公式C，可以通過增大板間距d、減小介電常數(shù)r、減小極板的正對(duì)面積S來減小電容C.【答案】BC§1.6電容器和電容1知道什么是電容器，知道常用電容器的分類及符號(hào)，認(rèn)識(shí)常用電容器2知道電場(chǎng)能的概念，了解電容器充放電過程及能量轉(zhuǎn)化的特點(diǎn)3理解電容的概念及其定義式C，并能用來解決簡(jiǎn)單的問題4知道平行板電容器電容的決定因素及其決定關(guān)系，并能用來進(jìn)行相關(guān)分析1重點(diǎn)難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)：電容公式的建立、理解與應(yīng)用教學(xué)難點(diǎn)：根據(jù)所教學(xué)生的實(shí)際情況確定充放電過程的教學(xué)模式2教學(xué)建議本節(jié)知識(shí)與生活聯(lián)系比較緊密，幾乎所有電器設(shè)備都

29、要用到電容器，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣比較濃厚，且本節(jié)知識(shí)對(duì)學(xué)生邏輯推理能力要求較高教學(xué)中需對(duì)電容器給出定義，說明電容器的充放電過程，介紹電容器的結(jié)構(gòu)和性能電容器及其充放電過程可通過照相所用電子閃光燈引入做好本節(jié)的“實(shí)驗(yàn)探究”活動(dòng)對(duì)理解和掌握平行板電容器有很大的幫助.1電容器(1)電容器：電容器是儲(chǔ)存電荷和_的元件，任何兩個(gè)彼此_又互相靠近的導(dǎo)體都可以看成一個(gè)電容器(2)充電過程：使兩個(gè)極板帶上等量_(填“同種”或“異種”)電荷的過程放電過程：使兩個(gè)極板上電荷中和的過程，_轉(zhuǎn)化為其他形式的能(3)電容器的電荷量：電容器工作時(shí)，兩極板分別帶上了Q和Q的電荷量，則電容器的電荷量為_2電容器的電容(1)電容是電

30、容器所帶的_與電容器兩極板間的_的比值公式表示為C_(2)電容是表示電容器_本領(lǐng)的物理量(3)在國(guó)際單位制中，電容的單位是：_，符號(hào)是F，1 F1 C/V，常用較小的單位微法(F)和皮法(pF)，并且1 F_ F_pF.3平行板電容器的電容平行板電容器的電容與兩板之間的_、_和兩板之間插入的_有關(guān)4常見的電容器(1)常見的電容器，如空氣電容器、云母電容器、紙質(zhì)電容器、陶瓷電容器、滌綸電容器、電解電容器等，它們是按_不同來分類的若按是否可變分為：_電容器、_電容器(2)電容器的擊穿電壓和額定電壓擊穿電壓：使電介質(zhì)變成_的最低電壓叫做擊穿電壓額定電壓：電容器_所能承受的電壓叫做額定電壓，額定電壓低

31、于擊穿電壓參考答案：1(1)電能絕緣(2)異種電能(3)Q2(1)電荷量Q電勢(shì)差U(2)容納電荷(3)法拉10610123正對(duì)面積S距離d電介質(zhì)4(1)電介質(zhì)可變固定(2)導(dǎo)體正常工作主題1：電容問題：(1)由C可知，電容器的電容在數(shù)值上等于使兩極板間的電勢(shì)差為1 V時(shí)電容器需要的電荷量需要的電荷量多，表示電容器的電容大這類似于用不同的容器裝水，要使容器中的水深都為1 cm，橫截面積大的容器需要的水多可見，電容是表示電容器容納電荷本領(lǐng)的物理量請(qǐng)你具體說說怎樣將電容器與圖中盛水容器進(jìn)行類比(2)根據(jù)電容的定義式，由分比定律我們可以進(jìn)一步推出：C，說說你對(duì)該式的理解解答：(1)電容相當(dāng)于盛水容器單

32、位深度的盛水量(或容器的橫截面積)，電壓與深度對(duì)應(yīng)，電荷量與盛水量對(duì)應(yīng)電容器兩極板間電壓越大，所帶電荷量越大；水容器盛水深度越大，盛水量越多電容器有擊穿電壓，超過此電壓，電容器被擊穿；盛水容器也有最大盛水深度，超過此深度，水將溢出(2)電容器的電容大小在數(shù)值上等于兩極板間電壓為1 V時(shí)，電容器所帶的電荷量；電容器的電容在數(shù)值上等于兩極板間的電壓增加(或減少)1 V時(shí)所需要增加(或減少)的電荷量主題2：影響平行板電容器電容的因素(重點(diǎn)探究)情景：物理學(xué)中對(duì)于多因素(多變量)的問題，常常采用控制因素(變量)的方法，把多因素的問題變成多個(gè)單因素的問題每一次只改變其中的某一個(gè)因素，而控制其余幾個(gè)因素不

33、變，從而研究被改變的這個(gè)因素對(duì)事物的影響，分別加以研究，最后再綜合解決，這種方法叫控制變量法它是科學(xué)探究中的重要思想方法，廣泛地運(yùn)用在各種科學(xué)探索和科學(xué)實(shí)驗(yàn)研究之中在本節(jié)里，影響平行板電容器電容的因素可能有S、d、r等多個(gè)因素，如圖所示(教材圖1.84)，實(shí)驗(yàn)時(shí)逐個(gè)驗(yàn)證，保持各量不變，只讓一個(gè)量變化問題：(1)控制變量法有什么優(yōu)點(diǎn)？我們學(xué)過的內(nèi)容中哪里采用過這種方法？(2)實(shí)驗(yàn)中靜電計(jì)的作用是什么？能否用電壓表代替？解答：(1)控制變量法的優(yōu)點(diǎn)是將復(fù)雜問題簡(jiǎn)單化同時(shí)分析多個(gè)因素是很困難的，所以逐個(gè)攻破，最后總結(jié)，可以方便快捷地得出變化規(guī)律我們學(xué)過的內(nèi)容中探究牛頓第二定律、影響向心力的因素等知識(shí)

34、都用到了這種方法(2)靜電計(jì)能測(cè)靜電場(chǎng)中的電壓；不能，電壓表只能測(cè)電路中的電壓，不能測(cè)靜電場(chǎng)中的電壓一、電容器電容的理解及計(jì)算例1有一充好電的平行板電容器，兩板間電壓為3 V，現(xiàn)使它的電荷量減少3×104 C，于是電容器兩板間的電壓降為原來的，此電容器的電容是多大？電容器原來所帶電荷量是多少？若將電容器極板上的電荷量全部放掉，電容器的電容是多大？【分析】本題考查對(duì)電容的理解(1)電容器的定義式C中的Q為電容器所帶電荷量，是一個(gè)極板上所帶電荷量的絕對(duì)值(2)由定義式可知C，Q表示帶電荷量的變化，U是電壓的變化【解析】電容器兩極板間電勢(shì)差的變化量為U(1)U×3 V2 V由C，

35、得C F1.5×104 F150 F電容器原來所帶電荷量為QCU1.5×104×3 C4.5×104 C電容器的電容是由本身決定的，與是否帶電無(wú)關(guān)，所以電容器放掉全部電荷后，電容仍然是150 F.【答案】150 F4.5×104 C150 F【點(diǎn)撥】公式C是定義式，跟其他比值定義物理量一樣，是一種檢測(cè)該物理量的方法或手段，物理量本身與比值中的任何一個(gè)物理量都無(wú)關(guān)對(duì)于固定的電容器，Q與U成正比，所以公式C成立二、電容器的兩類動(dòng)態(tài)變化問題例2如圖所示，先閉合S使電容器充電，然后斷開S，當(dāng)增大兩極板間距離時(shí)，電容器所帶電荷量Q、電容C、兩板間電勢(shì)差U

36、、電容器兩極板間場(chǎng)強(qiáng)E的變化情況是()AQ變小，C不變，U不變，E變小BQ變小，C變小，U不變，E不變CQ不變，C變小，U變大，E不變DQ不變，C變小，U變小，E變小【分析】電容器充電后與電源斷開，電容器極板上的電荷量保持不變極板間距離增大過程中，根據(jù)電容器電容的定義式及平行板電容器電容的計(jì)算式即可分析【解析】電容器充電后再斷開S，其所帶電荷量Q不變，由C可知，d增大時(shí)，C變小又因U，所以U變大對(duì)于場(chǎng)強(qiáng)E，由于E，U，所以E，由此式可以看出，E與兩板間距離無(wú)關(guān)，故間距d增大，E不變【答案】C【點(diǎn)評(píng)】在判斷電容器相關(guān)物理量的變化時(shí)，首先要弄清是電壓U不變還是電荷量Q不變?nèi)綦娙萜鞒潆姾笈c電源斷開，

37、則電荷量Q不變；若電容器始終與電源相連，則電壓U不變分析電容器相關(guān)物理量變化常用的公式有：C、C和E.三、靜電計(jì)與平行板電容器例3在如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置中，平行板電容器的極板A與靈敏靜電計(jì)相連，極板B接地若極板B稍向上移動(dòng)一點(diǎn)，由觀察到的靜電計(jì)指針的變化作出平行板電容器電容變小的結(jié)論的依據(jù)是()A兩極板間的電壓不變，極板上的電荷量變小B兩極板間的電壓不變，極板上的電荷量變大C極板上的電荷量幾乎不變，兩極板間的電壓變小D極板上的電荷量幾乎不變，兩極板間的電壓變大【分析】由于電容電極與靜電計(jì)間電荷量轉(zhuǎn)移可以忽略，認(rèn)為電容器所帶電荷量不變，由靜電計(jì)指針偏角變化判斷電容兩極間電壓變化，進(jìn)而根據(jù)電容定義式

38、可判斷電容變化【解析】電容器的電容可根據(jù)C來檢測(cè)，極板間電壓可用靜電計(jì)來測(cè)定實(shí)際上當(dāng)極板B稍向上移動(dòng)時(shí)，電容C將減小，由于平行板電容器的電容比靜電計(jì)電容大得多，靜電計(jì)的接入不會(huì)使極板所帶電荷量發(fā)生明顯的變化因而電容C減小，電荷量幾乎不變，極板電壓增大，致使靜電計(jì)指針與外殼間的電壓增大，這時(shí)靜電計(jì)電容未變靜電計(jì)金屬球所帶電荷量增加(即有極少的電荷流向靜電計(jì)，可以說電容器極板電荷量幾乎不變)，使指針偏轉(zhuǎn)角度增大實(shí)驗(yàn)中我們觀察到的現(xiàn)象是指針偏角變大說明板間電壓增大，由C判斷，平行板電容器的電容變小故答案D正確【答案】D【點(diǎn)評(píng)】對(duì)平行板電容器的電容和靜電計(jì)測(cè)電勢(shì)差可簡(jiǎn)單這樣理解：對(duì)前者可認(rèn)為Q一定，U

39、隨C變化；對(duì)后者可認(rèn)為C一定，Q隨U而變化，而靜電計(jì)電荷量的變化對(duì)平行板電容器極板上的電荷量變化而言是很小的靜電計(jì)是測(cè)量(靜電產(chǎn)生的)電勢(shì)差的儀器，靜電計(jì)張角大，說明極板間電勢(shì)差大注意：它不能用于測(cè)直流電路中兩點(diǎn)間的電壓四、電容器中帶電粒子的力學(xué)問題例4圖示是一個(gè)由電池、電阻R、開關(guān)S與平行板電容器組成的串聯(lián)電路開關(guān)S閉合，一帶電液滴懸浮在兩板間P點(diǎn)不動(dòng)，下列說法正確的是()A帶電液滴可能帶正電B增大兩極板距離的過程中，電阻R中有從a到b的電流，電容器中負(fù)電荷從B到AC斷開S，減小兩極板正對(duì)面積的過程中，液滴將加速下降D斷開S，減小兩極板距離過程中，液滴靜止不動(dòng)【分析】解答本題可按如下過程分析

40、：【解析】帶電液滴在重力和電場(chǎng)力作用下處于平衡狀態(tài)，電場(chǎng)力方向向上，電場(chǎng)方向向下，故液滴帶負(fù)電，A選項(xiàng)錯(cuò)誤由C和QCU可知，在兩極板間距離增大的過程中，C變小，所以Q變小，因此電容器放電，放電電流的方向?yàn)閺腶到b，負(fù)電荷由B板經(jīng)電源和電阻R流向A板，選項(xiàng)B錯(cuò)誤斷開S，由C、QCU和UEd知E，Q不變，S減小，所以E增大，電場(chǎng)力大于重力，液滴加速上升，C選項(xiàng)錯(cuò)誤由E知，Q不變，d減小，E不變，液滴靜止不動(dòng)，D選項(xiàng)正確【答案】D【點(diǎn)撥】帶電粒子在平行板電容器中的問題是靜電場(chǎng)與力學(xué)知識(shí)的綜合，分析方法與力學(xué)的分析方法基本相同：先分析受力情況，再分析運(yùn)動(dòng)情況和運(yùn)動(dòng)過程(平衡，加速或減速，是直線還是曲線

41、)，然后選用恰當(dāng)?shù)囊?guī)律(如牛頓定律、動(dòng)能定理及能量守恒定律)解題1(考查電容與電荷量及兩極板間電勢(shì)差的關(guān)系)關(guān)于電容器的電容，下列說法正確的是()A電容器所帶的電荷量越多，電容就越大B電容器兩極板間的電壓越高，電容就越大C電容器所帶電荷量增加一倍，則兩極間的電壓也一定增加一倍D電容是表征電容器容納電荷本領(lǐng)的物理量【解析】電容器的電容只與電容器本身的因素有關(guān)，而與電荷量和電壓無(wú)關(guān)電容是表征電容器容納電荷本領(lǐng)的物理量【答案】CD2(考查平行板電容器電容的決定因素)對(duì)于水平放置的平行板電容器，下列說法正確的是()A將兩極板的間距加大，電容將增大B將兩極板平行錯(cuò)開一些，使正對(duì)面積減小，電容將減小C在下

42、板的內(nèi)表面上放置一面積和極板相等、厚度小于極板間距的陶瓷板，電容將增大D在下板的內(nèi)表面上放置一面積和極板相等、厚度小于極板間距的鋁板，電容將增大【解析】由C可知，當(dāng)d增大時(shí)，C變?。籗變小時(shí)，C變??；板間加入陶瓷板時(shí)，r增加，C增大；而當(dāng)板間內(nèi)置鋁板時(shí)，相當(dāng)于板間距離d變小，C增大，由以上分析可知，B、C、D均正確，A錯(cuò)誤【答案】BCD3(考查電容器基本參數(shù)的理解及公式的運(yùn)用)某電容器的電容是30 F，額定電壓為 200 V，擊穿電壓為400 V對(duì)于該電容器，下列說法中正確的是()A為使它兩極板間的電壓增加1 V，所需要的電荷量是3×105 CB給電容器1 C的電荷量，兩極板間的電壓

43、為3×105 VC該電容器能容納的電荷量最多為6×103 CD該電容器兩極板間能承受的最大電壓為200 V【解析】由QC·U30×106×1 C3×105 C，A對(duì)；由U V3.3×104 V，電容器被擊穿，B錯(cuò)；擊穿電壓為400 V表示能承受的最大電壓為400 V，最大電荷量QCU3×105×400 C1.2×102 C，故C、D錯(cuò)誤【答案】A4(考查電容與電荷量及兩極板間電勢(shì)差的關(guān)系)圖示是描述電容器充電時(shí)電荷量Q、電壓U、電容C之間的相互關(guān)系圖象，其中正確的是()【解析】根據(jù)電容的定義C，

44、不難理解電容的物理意義，對(duì)于給定的電容器其電容是恒定的，與其電荷量、電壓均無(wú)關(guān)；當(dāng)電容C一定時(shí)，電荷量Q與電壓U成正比【答案】BCD1下列關(guān)于電容的說法正確的是()A電容器簡(jiǎn)稱電容B電容器A的電容比B的大，說明A所帶電荷量比B多C電容在數(shù)值上等于使兩極板間的電勢(shì)差為1 V時(shí)電容器需要帶的電荷量D由公式C知，電容器的電容與電容器兩極板間的電壓成反比，與電容器所帶的電荷量成正比【解析】電容器和電容是兩個(gè)不同的概念，A錯(cuò)；電容器A的電容比B的大，只能說明電容器A容納電荷的本領(lǐng)比B強(qiáng)，與帶電荷量多少無(wú)關(guān)，B錯(cuò)；電容器的電容大小和它的兩極板所帶的電荷量、兩極板間的電壓、電容器的體積等無(wú)關(guān)，D錯(cuò)【答案】C

45、2圖示為可調(diào)電容器結(jié)構(gòu)圖，下列說法正確的是()A可調(diào)電容器的定片必須接電源的正極，動(dòng)片必須接電源的負(fù)極B動(dòng)片完全旋出時(shí)電容最小，完全旋入時(shí)電容最大C該電容器是通過改變極板的正對(duì)面積來改變電容的D為提高該電容器的電容，可在動(dòng)片與定片之間充入電解液作為電介質(zhì)【解析】該電容器沒有正負(fù)極之分，動(dòng)片或者定片接電源正極都可以，A不對(duì)；該電容器是通過改變極板的正對(duì)面積來改變電容的，動(dòng)片完全旋入時(shí)電容最大，B、C正確；電解液會(huì)導(dǎo)電，不可做電介質(zhì)，D不對(duì)【答案】BC3某電容器上標(biāo)有“5 V10 F”的字樣，對(duì)此，下列說法正確的是()A此電容器只能在兩端電壓為5 V時(shí)才能正常工作B此電容器只能在5 V及以下電壓才

46、能正常工作C當(dāng)工作電壓是5 V時(shí)，電容才是10 FD此電容器所帶電荷量不能超過5×105 C【解析】電容器上標(biāo)的5 V是指電容器的耐壓值，只要不超過這個(gè)電壓值，電容器都可正常工作，B正確，A不對(duì)；電容器的電容值是由電容本身的構(gòu)造來決定的，與電壓沒有關(guān)系，C不對(duì)；根據(jù)QCU5 V×10×106 F5×105 C，5 V為電容器兩端可加的最高電壓，所以此電容器所帶電荷量不能超過5×105 C，D正確【答案】BD4如圖所示，將平行板電容器接在電池組兩極間，兩極板間的帶電塵埃恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)若將兩板緩慢地錯(cuò)開一些，其他條件不變，則()A電容器所帶電荷量

47、不變B電源中將有電流從正極流出C塵埃仍靜止D電流計(jì)中將有電流，電流方向ba【解析】電容器與電池組連接，其電壓不變，帶電塵埃靜止，靜電力與重力平衡，qEmg，兩極板錯(cuò)開時(shí)場(chǎng)強(qiáng)不變，故C正確因電容減小，由QCU知電荷量Q減小，電容器放電，電流方向ab，A、B、D錯(cuò)誤【答案】C5傳感器是把非電學(xué)量(如速度、溫度、壓力等)的變化轉(zhuǎn)換成電學(xué)量的變化的一種元件，在自動(dòng)控制中有著相當(dāng)廣泛的應(yīng)用圖示為一種測(cè)定液面高度的電容式傳感器的示意圖金屬芯線與導(dǎo)電液體形成一個(gè)電容器，從電容C大小的變化就能反映液面的升降情況，兩者的關(guān)系是()AC增大表示h增大BC增大表示h減小CC減小表示h減小 DC減小表示h增大【解析】

48、液面升降使電容器的正對(duì)面積發(fā)生變化，即h增大，S增大，由C知C增大同理可得，h減小時(shí)C減小【答案】AC6水平放置的平行板電容器與一電池相連，在電容器的兩極板間有一帶正電的質(zhì)點(diǎn)處于靜止?fàn)顟B(tài)現(xiàn)將電容器兩極板間的距離增大，則()A電容變大，質(zhì)點(diǎn)向上運(yùn)動(dòng)B電容變大，質(zhì)點(diǎn)向下運(yùn)動(dòng)C電容變小，質(zhì)點(diǎn)保持靜止D電容變小，質(zhì)點(diǎn)向下運(yùn)動(dòng)【解析】本題考查電容器與電荷受力平衡問題電容器的特點(diǎn)：一是與電源相連，電壓保持不變；二是斷開電源，電荷量保持不變由C知，當(dāng)d增大時(shí)，C變小由題意知電容器與電池相連接，故U不變，當(dāng)d增大時(shí)，由E得E減小，質(zhì)點(diǎn)受到的電場(chǎng)力減小，所以質(zhì)點(diǎn)向下運(yùn)動(dòng)【答案】D7如圖所示，平行板電容器的兩極板A、B接在電池的兩極，一帶正電的小球懸掛在電容器的內(nèi)部，閉合開關(guān)S，給電容器充電，穩(wěn)定后懸線偏離豎直方向的夾角為.下列說法正確的是()A若保持開關(guān)S閉合，A板向B板靠近，則增大B若保持開關(guān)S閉合，A板向B板靠近，則不變C若開關(guān)S斷開，A板向B板靠近，則增大D若開關(guān)S斷開，A板向B板靠近，則不變【解析】角怎樣變化取決于帶正電的小球所受到的電場(chǎng)力怎樣變化，由FqE知，應(yīng)先判斷E的變化，所以本題實(shí)際上仍屬于平行板中兩種典型問題保持開關(guān)S閉合時(shí)，電容器兩極板間的電壓U不變，由E知，U不變，d減小，則E增大，因而小球所受電場(chǎng)力增大，角增大，故選項(xiàng)A正確開關(guān)S斷開后，電容器所帶電荷量Q不變，由C，C