高考物理一輪復(fù)習(xí)導(dǎo)學(xué)案24電容器

電容器實(shí)驗(yàn)：觀察電容器的充、放電現(xiàn)象學(xué)習(xí)目標(biāo)：1、理解和掌握電容的定義式和決定式，了解電容器的充電、放電過(guò)程，會(huì)計(jì)算電容器充、放電電荷量.2、理解和掌握電容的定義式和決定式，會(huì)處理分析電容器的動(dòng)態(tài)問(wèn)題?？键c(diǎn)一電容器及平行板電容器的動(dòng)態(tài)分析結(jié)合教材相關(guān)內(nèi)容思考下面問(wèn)題：?jiǎn)栴}1、電容器的構(gòu)造是怎樣的？有什么作用？怎樣描述電容器容納電荷的本領(lǐng)？問(wèn)題2、電容的定義式是什么？電容是標(biāo)量還是矢量？單位是什么？電容器的電容由哪些因素決定？有什么定量關(guān)系？問(wèn)題3、在電容器銘牌可以獲取哪些信息？電容器兩個(gè)極板的電壓大小用什么儀器測(cè)？靜電計(jì)與驗(yàn)電器有什么區(qū)別問(wèn)題4、電容器充、放電時(shí)，電流的方向各有什么特點(diǎn)？能量轉(zhuǎn)化各有什么特點(diǎn)？情境：當(dāng)帶電的云層離地面較近時(shí)，云和地面形成一個(gè)巨型電容器，它們之間會(huì)形成一個(gè)強(qiáng)電場(chǎng)，若云層帶電量一定，設(shè)帶有正電荷。將云層底面及地面始終都看做平整的平面。①當(dāng)云層向下靠近地面時(shí)，該電容器的電容將如何變化？云層和地面間的電勢(shì)差將如何變化？云層和地面間的電場(chǎng)強(qiáng)度將如何變化？云層與地面間某點(diǎn)的電勢(shì)將如何變化？②當(dāng)云層底面積增大時(shí)，該電容器的電容將如何變化？云層和地面間的電勢(shì)差將如何變化？云層和地面間的電場(chǎng)強(qiáng)度將如何變化？云層和地面間的懸浮微粒如何移動(dòng)？③若保證云層云層和地面間的電勢(shì)差一定，則當(dāng)云層向下靠近地面時(shí)，該電容器的電容將如何變化？云層的電荷量將如何變化？云層和地面間的電場(chǎng)強(qiáng)度將如何變化？云層和地面間的懸浮微粒如何移動(dòng)？云層與地面間某點(diǎn)的電勢(shì)將如何變化？總結(jié)：平行板電容器兩類動(dòng)態(tài)的分析思路(1)U不變(2)Q不變分類充電后與電池兩極相連量（C、Q、E）充電后與電池兩極斷開(kāi)（C、U、E）不變量d變大S變大εr變大考向1平行板電容器兩類動(dòng)態(tài)的分析1．如圖所示，是一個(gè)由電池、電阻R、開(kāi)關(guān)S與平行板電容器組成的串聯(lián)電路，開(kāi)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(shuō)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(guò)程中，電容器的電容C減小C．增大兩極板距離的過(guò)程中，電阻R中有b從到a的電流D．若斷開(kāi)S，減小兩極板距離，帶電液滴仍靜止不動(dòng)2．如圖所示，直流電源與一平行板電容器、理想二極管正向電阻為零可以視為短路，反向電阻無(wú)窮大可以視為斷路連接，二極管一端接地。閉合開(kāi)關(guān)，電路穩(wěn)定后，一帶電油滴位于電容器中的P點(diǎn)且處于靜止?fàn)顟B(tài)。下列說(shuō)法正確的是（）

A．將平行板電容器下極板向下移動(dòng)，則P點(diǎn)的電勢(shì)不變B．將平行板電容器上極板向上移動(dòng)，則P點(diǎn)的電勢(shì)不變C．減小極板間的正對(duì)面積，帶電油滴會(huì)向上移動(dòng)D．無(wú)論哪個(gè)極板向上移動(dòng)還是向下移動(dòng)，帶電油滴都不可能向下運(yùn)動(dòng)考向2生產(chǎn)生活中的電容器動(dòng)態(tài)分析3．如圖所示，日前多媒體教學(xué)一體機(jī)普遍采用了電容觸摸屏，因?yàn)楣ぷ髅嫔辖佑懈哳l信號(hào)，當(dāng)用戶手指觸摸電容觸摸屏?xí)r，手指相當(dāng)于接地導(dǎo)體，手指和工作面形成一個(gè)電容器，控制器由此確定手指位置。對(duì)于電容觸摸屏，下列說(shuō)法正確的是（

）

A．手指與屏的接觸面積變大時(shí)，電容變大B．手指與屏的接觸面積變大時(shí)，電容變小C．手指壓力變大時(shí)，手指與屏的工作面距離變小，電容變小D．手指壓力變大時(shí)，手指與屏的工作面距離變小，電容不變4．傳感器是一種檢測(cè)裝置，能感受到被測(cè)量的信息，并能將感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號(hào)或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制等要求，它是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制的首要環(huán)節(jié)。如圖所示是測(cè)定液面高度h的電容式傳感器示意圖，E為電源，G為靈敏電流計(jì)，A為固定的導(dǎo)體芯，B為導(dǎo)體芯外面的一層絕緣物質(zhì)，C為導(dǎo)電液體。已知電流從靈敏電流計(jì)左邊接線柱流進(jìn)電流計(jì)，指針向左偏。如果在導(dǎo)電液體的深度h發(fā)生變化時(shí)觀察到指針正向左偏轉(zhuǎn)，則（）A．導(dǎo)體芯A所帶電荷量在增加，液體的深度h在增大B．導(dǎo)體芯A所帶電荷量在減小，液體的深度h在增大C．導(dǎo)體芯A所帶電荷量在增加，液體的深度h在減小D．導(dǎo)體芯A所帶電荷量在減小，液體的深度h在減小考點(diǎn)二實(shí)驗(yàn)：觀察電容器的充、放電現(xiàn)象1．實(shí)驗(yàn)原理(1)電容器的充電過(guò)程如圖所示，當(dāng)開(kāi)關(guān)S接1時(shí)，電容器接通電源，在靜電力的作用下自由電子從正極板經(jīng)過(guò)電源向負(fù)極板移動(dòng)，正極板因電子而帶電，負(fù)極板因電子而帶負(fù)電．正、負(fù)極板帶的正、負(fù)電荷．電荷在移動(dòng)的過(guò)程中形成電流．在充電開(kāi)始時(shí)電流比較(填“大”或“小”)，以后隨著極板上電荷的增多，電流逐漸(填“增大”或“減小”)，電容器中儲(chǔ)存了能。當(dāng)電容器兩極板間電壓等于電源電壓時(shí)電荷停止定向移動(dòng)，電流I＝0.面積表示什么物理量？為什么？(2)電容器的放電過(guò)程如圖所示，當(dāng)開(kāi)關(guān)S接2時(shí)，相當(dāng)于將電容器的兩極板直接用導(dǎo)線連接起來(lái)，電容器正、負(fù)極板上電荷發(fā)生．在電子移動(dòng)過(guò)程中，形成電流．放電開(kāi)始電流較(填“大”或“小”)，隨著兩極板上的電荷量逐漸減小，電路中的電流逐漸(填“增大”或“減小”)，放電過(guò)程中轉(zhuǎn)化為其他形式的能，兩極板間的電壓也逐漸減小到零．面積表示什么物理量？為什么？2．實(shí)驗(yàn)步驟(1)按圖連接好電路．(2)把單刀雙擲開(kāi)關(guān)S打在上面，使觸點(diǎn)1和觸點(diǎn)2連通，觀察電容器的充電現(xiàn)象，并將結(jié)果記錄在表格中．(3)將單刀雙擲開(kāi)關(guān)S打在下面，使觸點(diǎn)3和觸點(diǎn)2連通，觀察電容器的放電現(xiàn)象，并將結(jié)果記錄在表格中．(4)記錄好實(shí)驗(yàn)結(jié)果，關(guān)閉電源．3．注意事項(xiàng)(1)電流表要選用小量程的靈敏電流計(jì)．(2)要選擇大容量的電容器．(3)實(shí)驗(yàn)要在干燥的環(huán)境中進(jìn)行．考向1電容器充、放電現(xiàn)象的定性分析5.在如圖所示實(shí)驗(yàn)中，關(guān)于平行板電容器的充、放電，下列說(shuō)法正確的是()A．開(kāi)關(guān)接1時(shí)，平行板電容器充電，且上極板帶正電B．開(kāi)關(guān)接1時(shí)，平行板電容器充電，且上極板帶負(fù)電C．開(kāi)關(guān)接2時(shí)，平行板電容器充電，且上極板帶正電D．開(kāi)關(guān)接2時(shí)，平行板電容器充電，且上極板帶負(fù)電考向2電容器充、放電現(xiàn)象的定量計(jì)算6、電流傳感器可以測(cè)量電流，它的反應(yīng)非?？欤梢圆蹲降剿查g的電流變化；將它與計(jì)算機(jī)相連還能用計(jì)算機(jī)顯示出電流隨時(shí)間變化的i－t圖像，圖甲所示的電路中：直流電源電動(dòng)勢(shì)為8V，內(nèi)阻可忽略；C為電容器，先將單刀雙擲開(kāi)關(guān)S與1相連，電源向電容器充電，這個(gè)過(guò)程可在短時(shí)間內(nèi)完成；然后把開(kāi)關(guān)S與2相連，電容器通過(guò)電阻R放電，傳感器將電流信息傳入計(jì)算機(jī)，屏幕上顯示出電流隨時(shí)間變化的i－t圖像如圖乙所示，(下列結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)(1)根據(jù)i－t圖像可估算電容器在全部放電過(guò)程中釋放的電荷量為_(kāi)_______C；(2)通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，計(jì)算出電容器的電容為_(kāi)_______F；(3)如果不改變電路其他參數(shù)，只減小電阻R，充電時(shí)i－t曲線與橫軸所圍成的面積將________(填“增大”“不變”或“變小”)；充電時(shí)間將________(填“變長(zhǎng)”“不變”或“變短”)．7、(2022·北京卷·9)利用如圖所示電路觀察電容器的充、放電現(xiàn)象，其中E為電源，R為定值電阻，C為電容器，A為電流表，V為電壓表．下列說(shuō)法正確的是()A．充電過(guò)程中，電流表的示數(shù)逐漸增大后趨于穩(wěn)定B．充電過(guò)程中，電壓表的示數(shù)迅速增大后趨于穩(wěn)定C．放電過(guò)程中，電流表的示數(shù)均勻減小至零D．放電過(guò)程中，電壓表的示數(shù)均勻減小至零8.電容器是一種重要的電學(xué)元件，在電工、電子技術(shù)中應(yīng)用廣泛．使用圖甲所示電路觀察電容器的充、放電過(guò)程．電路中的電流傳感器與計(jì)算機(jī)相連，可以顯示電路中電流隨時(shí)間的變化關(guān)系．圖甲中直流電源電動(dòng)勢(shì)E＝8V，實(shí)驗(yàn)前電容器不帶電．先使S與“1”端相連給電容器充電，充電結(jié)束后，使S與“2”端相連，直至放電完畢．計(jì)算機(jī)記錄的電流隨時(shí)間變化的i－t曲線如圖乙所示．(1)乙圖中陰影部分的面積S1________S2；(選填“>”“<”或“＝”)(2)計(jì)算機(jī)測(cè)得S1＝1203mA·s，則該電容器的電容為_(kāi)_______F；(保留兩位有效數(shù)字)(3)由甲、乙兩圖可判斷阻值R1________R2.(選填“>”“<”或“＝”)考點(diǎn)三靜電的防護(hù)及應(yīng)用問(wèn)題：什么是靜電平衡？靜電平衡的原理是什么？處于電場(chǎng)中的導(dǎo)體，內(nèi)部為何不受外部電場(chǎng)的影響？(1)靜電平衡定義：導(dǎo)體放入電場(chǎng)中時(shí)，附加電場(chǎng)與原電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度在導(dǎo)體內(nèi)部大小相等且方向相反，使得疊加電場(chǎng)強(qiáng)度為零時(shí)，自由電荷不再發(fā)生________________，導(dǎo)體達(dá)到靜電平衡狀態(tài)．(2)處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體的特點(diǎn)①導(dǎo)體內(nèi)部的電場(chǎng)強(qiáng)度________________．②導(dǎo)體是一個(gè)等勢(shì)體，導(dǎo)體表面是等勢(shì)面．③導(dǎo)體表面處的電場(chǎng)強(qiáng)度方向與導(dǎo)體表面________．④導(dǎo)體內(nèi)部沒(méi)有凈電荷，凈電荷只分布在導(dǎo)體的外表面上．⑤在導(dǎo)體外表面越尖銳的位置，凈電荷的密度(單位面積上的電荷量)越大，凹陷的位置幾乎沒(méi)有凈電荷．3．尖端放電導(dǎo)體尖端周圍電場(chǎng)使空氣________，電離出的與導(dǎo)體尖端電荷符號(hào)相反的電荷與尖端的電荷中和，相當(dāng)于導(dǎo)體從尖端失去電荷．4．靜電屏蔽處于電場(chǎng)中的封閉金屬殼，由于內(nèi)部電場(chǎng)強(qiáng)度處處為_(kāi)_______，從而外電場(chǎng)對(duì)殼內(nèi)儀器不會(huì)產(chǎn)生影響．靜電屏蔽的實(shí)質(zhì)是什么？9、（1）如圖所示，金屬圓桶帶電荷總量為Q=+4×106C。①此時(shí)金屬桶內(nèi)、外表面帶電荷量分別為多少?②如果用絲線在桶內(nèi)懸掛一帶電荷量q=2×106C的帶電小球，桶內(nèi)、外表面帶電荷量分別為多少?③若桶內(nèi)金屬小球與內(nèi)表面接觸一下，桶內(nèi)、外表面帶電荷量分別為多少?④若小球懸掛時(shí)，用手接觸一下桶外表面，然后再將小球從桶中取出，則金屬桶內(nèi)、外表面帶電荷量又為多少?（2）如圖所示，當(dāng)帶正電的絕緣空腔導(dǎo)體A的內(nèi)部通過(guò)導(dǎo)線與驗(yàn)電器的小球B連接時(shí)；驗(yàn)電器金屬箔片是否張開(kāi)？10、（1）