物理講解難點11含電容電路的分析策略

1、難點11含電容電路的分析策略將電容器置于直流電路，創(chuàng)設(shè)復(fù)雜情景，是高考命題慣用的設(shè)汁策略，借以突出對考生 綜合能力的考查，適應(yīng)高考選拔性需耍應(yīng)引起足夠關(guān)注.難點磁場1. 在如圖11-1電路中，電鍵si、s2、s3、s4均閉合c是極板水平放置的平行板電容器，板 間懸浮著一汕滴p,斷開哪一個電鍵后p會向下運動a.®b.s2c.s3d.s4圖 11-1a b圖 11-22. 圖口-2所示，是一個山電池、電阻r與平行板電容器紐成的串聯(lián)電路.在增大電容器兩 極板間距離的過程屮a. 電阻r屮沒有電流b. 電容器的電容變小c. 電阻r中有從a流向b的電流d. 電阻r中有從b流向a的電流案例探究圖

2、11-3例1如圖11-3所示的電路中，4個電阻的阻值均為r, e 為直流電源，其內(nèi)阻可以不計，沒有標明哪一極是正極.平行板電 容器兩極板間的距離為在平行極板電容器的兩個平行極板之 間有一個質(zhì)量為“電量為q的帶電小球當電鍵k閉合時，帶電 小球靜止在兩極板間的中點0上.現(xiàn)把電鍵打開，帶電小球便往 平行極板電容器的某個極板運動，并與此極板碰撞，設(shè)在碰撞時沒令機械能損失，但帶電小球的電量發(fā)生變化碰后小球帶有與該極板相同性質(zhì)的電荷，而h- 所帶的電量恰好剛能使它運動到平行極板電容器的另一極板求小球與電容器某個極板碰撞后 所帶的電荷.命題意圖：考查推理判斷能力及分析綜合能力，b級要求.鉛解分析：不能深刻把

3、握該物理過程的本質(zhì)，無法找到破題的切入點（k斷開變化tq 所受力f變化tq運動狀態(tài)變化），得出正確的解題思路.解題方法與技巧：山電路圖可以看出，因局支路上無電流，電容器兩極板間電壓，無論k是否閉合始終等 于電阻&上的電壓4，當k閉合吋，設(shè)此兩極板間電壓為u,電源的電動勢為e,由分壓關(guān) 2系可得u=u3=-e3小球處于靜止，由平衡條件得qu=mgd當k斷開，由弘和心串聯(lián)可得電容兩極板間電壓l為 =e由得w =-u4uf表明k斷開后小球?qū)⑾蛳聵O板運動，重力對小球做正功，電場力對小球做負功，表明小球所帶電荷與下極板的極性相同，由功能關(guān)系d12宀mgq=mv 0（5）2 2 2因小球與下極板碰

4、撞吋無機械能損失，設(shè)小球碰后電量變?yōu)? ,由功能關(guān)系得q' u' _mgd=o_mv22聯(lián)立上述各式解得,_7 q 6q 即小球與下極板碰后電荷符號未變，電量變?yōu)樵瓉淼募?圖 11-4例2女i圖114所示，電容器ci = 6pf, c2 = 3yf,電狙& = 6q,r2 = 3 q,當電鍵k斷開時，a、b兩點間的電壓uab=?當k閉合時， 電容器ci的電量改變了多少（設(shè)電壓u = 18v） ?命題童圖：考査理解、推理、分析綜合能力及解決實際問題的創(chuàng) 新能力，b級要求.錯解分析：沒有依據(jù)電路結(jié)構(gòu)的變化分析求出電容器充放電前后 的電壓變化，使問題難于求解.解題方法與技巧：

5、在電路中電容g、c2的作用是斷路，當電鍵k斷開吋，電路中無電流, b、c等電勢，人、d等電勢，因此uab=udb=13 v, uab=uac=udb = 18 v, k斷開時，電容器 g帶電量為qi = c1uac=c1udc=61013 c=1.08x10 4 c.當k閉合時，電路乩、&導(dǎo)通，電容器c1兩端的電壓即電阻乩兩端的電壓，rh申聯(lián)的電 壓分配關(guān)系得：uac=rur、+ z?2=12 v此時電容器g帶電量為：q/ =c1uac=7.2x10sc電容器ci帶電量的變化量為：qnqi qr =3.6x107 c所以ci帶電量減少了 3.6x10 5c錦囊妙計電容器是一個儲存電能的

6、元件，在直流電路中，當電容器充、放電時，電路有充電、放 電電流，一旦電流達到穩(wěn)定狀態(tài)，電容器在電路中就相當于一個阻值無限大（只考慮電容器 是理想不漏電的情況）的元件，電容電路對看作是斷路，簡化電路時可去掉它，簡化后若要 求電容器所帶電量時，可在相應(yīng)的位置補上.分析和計算含有電容器的直流電路吋，關(guān)鍵是準 確地判斷并求出電容器的兩端的電壓，其具體方法是：1確定電容器和哪個電阻并聯(lián)，該電阻兩端電壓即為電容器兩端電壓.2. 當電容器和某一電阻串聯(lián)后接在某一電路兩端時，此電路兩端電壓即為電容器兩端電 壓.3. 對于較復(fù)雜電路，需要將電容器兩端的電勢與基準點的電勢比較后才能確定電容器兩端 的電壓.殲滅難點

7、訓(xùn)練1. 如圖11-5所示的電路中，電源的電動勢恒定，要想使燈泡變暗， 可以a. 增大/?1b. 減小&c. 增人r2d. 減小r22. 平行板電容器c,極板是水平放置的，它和三個可變電阻及 電源聯(lián)接成如圖口-6所示的電路.今有一質(zhì)量為m的帶電油滴懸浮在 兩極板之間靜止不動要使汕滴上升，可采用的辦法是a. 增大&b. 增大r2c. 增大&d誠小r23. 如圖11-7所示，e=10 v, ri = 4q & = 6q, c=30 pf,電池內(nèi)阻可忽略.（1）閉合開關(guān)k,求穩(wěn)定后通過r的電流；（2）然后將開關(guān)k斷開，圖 11-5圖 11-6x1 矗rm.求這以后通過

8、ri的總電暈.etr . 島圖 11-9已知電池電動勢£=90 v,內(nèi)阻廠=5q, /?! = 10q, r2 = 20q,板而水平放置的平行板電容器的兩極板m、w相距d=3 cm,在兩板間的正中央有一帶電液滴, 其電量 q=-2x10 7 c,其質(zhì)量 m=4.5xl0 5 kg,取 g=10 m/s2,問（1）若液滴恰好能靜止平衡時，滑動變阻器r的滑動頭c正好在正中點，那么滑動變阻 器的最大阻值心是多大？（2）將滑動片c迅速滑到a端后，液滴將向哪個極板做什么運動?到達極板時的速度是圖 11-74.如圖11-8所示的電路,圖 11-8cm.多人？5. 如圖119所示.兩根相距為l的豎

9、直金屬導(dǎo)軌mn和pq的 上端接有一個電容為c的電容器，質(zhì)量為m的金屬棒ab可緊貼 豎直導(dǎo)軌無摩擦滑動，且滑動中必始終保持水平，整個裝置處 于磁感應(yīng)強度為b的磁場中，不計電阻，求最后通過c的充電 電流.6. 圖11-10所示，金屬棒ab質(zhì)量m=5 g,放在相距£=1 m的 光滑金屬導(dǎo)軌ma/、pq上，磁感應(yīng)強度8=0.5 t,方向豎直向上, 電容器的電容c=2nf,電源電動勢e=16 v,導(dǎo)軌距地面同度 h=0.8 m.當單刀雙擲開關(guān)先擲向后，再擲向2,金屬棒被拋到 水平距離s=6.4 cm的地血上，問電容器兩端的電壓還有多大？圖 11-10參考答案：難點磁場l.c 2.bc殲滅難點訓(xùn)

10、練l.ad 2.cd3. 電容器穩(wěn)定后相當于斷路，k斷開前電容器相當于和尺2并聯(lián)，k斷開前，電容器相當 丁-直接接到電源上，k斷開前后通過局的電量即為前后兩狀態(tài)下電容器帶電量z差. 電容器穩(wěn)定后相當于斷路，貝嘰(1) 71= /總=a= 1 ar +r2(4 + 6)(2) 斷開k前，電容器相當于和尺2并聯(lián)，電壓為皿 儲存的電量為qi = c/i& 斷開k穩(wěn)定后，總電流為零，電容器上電壓為e,儲存電量為q2 = ce所以通過ri的電量為：aq=q2-q1 = c (£-/!/?2)=1.2xlo3c4. 滑動變阻器r的滑動觸頭c正好在ab正中點時對液滴進行受力分析知，重力g與

11、電場 力eq平衡,從而求得電容器兩極電壓，也就是bc間電壓，然后據(jù)閉合電路歐姆定律求得鬆c， 從而求得際.將滑片c迅速滑到a端后，山閉合電路歐姆定律可求得間電壓，即電容器兩板間電壓90uab= umn =x90即幾/ =77 v大于c在中央時電壓，對液滴分析受力知電場力90 + 15大丁重力，所以向m板運動，由動量定理便可求得速度.(1)滑片c在中央?yún)迹瑢щ娨旱斡善胶鈼l件得如所以型=3害叵q2x10-7v=67.5 (v)fh題忌知 umn= dec=675 ve=ubc由歐姆定律得廠+ & +弘1 2所以rm = 90q(2)滑片滑到人時，umn'e7 90叫77 (v) >67.5 v 廠+ &+心 90 + 15所以液滴向m板運動，設(shè)達m板時速度為v9山動能定理得q mg °二丄mv2所以v=0.2 m/s2 2 25. 經(jīng)分析知最終必棒做勻加速卞滑，設(shè)最終充電電流為/,在“內(nèi)電量、速率、電動勢的變化量分別為m2、”和m如七 qeava/arar由牛頓第一定律有mg-bil二ma 解得 /=