新教材同步輔導(dǎo)2023年高中物理第二章靜電場(chǎng)的應(yīng)用第一節(jié)電容器與電容課件粵教版必修第三冊(cè)

第二章靜電場(chǎng)的應(yīng)用學(xué)習(xí)目標(biāo)STSE情境導(dǎo)學(xué)1．知道電容器的概念和平行板電容器的主要構(gòu)造．2．理解電容的概念及其定義式和決定式．(重點(diǎn))3．掌握平行板電容器電容的決定式并能用其討論有關(guān)問(wèn)題．(難點(diǎn))

某種心臟除顫器，通

通過(guò)旋轉(zhuǎn)旋軸改變電過(guò)一個(gè)充電的電容器

容器的正對(duì)面積引起對(duì)心顫患者皮膚上的

電容器電容的變化兩個(gè)電極板放電，讓一部分電荷通過(guò)心臟，使心臟完全停止跳動(dòng)，再刺激心顫患者的心臟恢復(fù)正常跳動(dòng)知識(shí)點(diǎn)一識(shí)別電容器電容器的充放電1.電容器：由兩個(gè)相互靠近又彼此絕緣的導(dǎo)體組成.2.電容器的充電和放電.（1）充電：使電容器的兩極板上帶等量異種電荷的過(guò)程.（2）放電：使電容器兩極板上的電荷中和的過(guò)程.知識(shí)點(diǎn)二電容器的電容學(xué)習(xí)小結(jié)1.通過(guò)觀察常見(jiàn)的電容器了解電容器的電容.2.結(jié)合探究影響平行板電容器電容因素的實(shí)驗(yàn)體會(huì)控制變量法探究一電容器的充電和放電1.電容器的充電.(1)電容器充電過(guò)程.如圖甲所示，將開(kāi)關(guān)與電源接通，電容器的兩極板帶上等量的異號(hào)電荷，這一過(guò)程叫作充電.充電過(guò)程是將電能儲(chǔ)存在電容器中的過(guò)程.(2)充電過(guò)程特點(diǎn)（如圖乙）.①充電電流方向?yàn)閺碾娫吹恼龢O流出的電流的方向.②電容器所帶電荷量增加.③電容器兩極板間電壓升高.④電容器中電場(chǎng)強(qiáng)度增大.⑤充電過(guò)程中電容器從電源獲取的能量為電能.2.電容器的放電.(1)電容器放電過(guò)程.如圖甲所示，將開(kāi)關(guān)與電源斷開(kāi)，打到另一端，使充電后的電容器失去電荷的過(guò)程叫作放電.放電過(guò)程是將儲(chǔ)存的電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為其他形式能量的過(guò)程.(2)放電過(guò)程特點(diǎn)（如圖乙）.①放電電流方向是從正極板流向負(fù)極板.②電容器兩極板上電荷量減少.③電容器兩極板間電壓降低.④電容器中電場(chǎng)強(qiáng)度減小.⑤電容器的電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化成其他形式的能量.【典例1】

如圖為研究電容器充、放電現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)電路圖，開(kāi)始電容器不帶電.實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)，首先將開(kāi)關(guān)S合向1，這時(shí)觀察到靈敏電流計(jì)G有短暫的示數(shù)，這說(shuō)明電路中有電流流過(guò)，這個(gè)過(guò)程叫作

，經(jīng)過(guò)這一過(guò)程，電容器的兩極板就會(huì)帶上等量的異號(hào)電荷，其上極板帶

電荷(選填“正”或“負(fù)”)，電路穩(wěn)定后靈敏電流計(jì)G的示數(shù)為零.當(dāng)把開(kāi)關(guān)S由1合向2時(shí)，有

(選填“自左向右”或“自右向左”)流過(guò)靈敏電流計(jì)G的短暫電流，這個(gè)過(guò)程叫_____________________________________.解析：將開(kāi)關(guān)S合向1，電源與電容器連通，電路中有電流流過(guò)，說(shuō)明電源在給電容器儲(chǔ)存電荷，這個(gè)過(guò)程叫作充電；經(jīng)過(guò)這一過(guò)程，電容器的兩極板就會(huì)帶上等量的異號(hào)電荷，其上極板帶正電荷；當(dāng)把開(kāi)關(guān)S由1合向2時(shí)，從電勢(shì)高的正極板能形成電流到電勢(shì)低的負(fù)極板，則有自右向左流過(guò)靈敏電流計(jì)G的短暫電流，這個(gè)過(guò)程叫放電.答案：充電正自右向左放電充電電流與放電電流(1)電容器兩極板間的電介質(zhì)是絕緣物質(zhì)，所以充電結(jié)束后的電容器相當(dāng)于斷路.(2)充電過(guò)程中電荷由電源定向移動(dòng)，在兩極板上聚集，形成充電電流，且流向正極板.(3)放電過(guò)程中，電荷由正極板流向用電器，電源形成放電電流，且電流由正極板流向用電器.1.圖甲所示是觀察電容器的充、放電現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)裝置.S是單刀雙擲開(kāi)關(guān)，G為靈敏電流計(jì)，C為平行板電容器.(1)當(dāng)開(kāi)關(guān)S接

(選填“1”或“2”)時(shí)，平行板電容器充電，在充電開(kāi)始時(shí)電路中的電流比較

(選填“大”

或“小”).電容器放電時(shí)，流經(jīng)G表的電流方向與充電時(shí)

(選填“相同”或“相反”).(2)在電容器放電實(shí)驗(yàn)中，接不同的電阻放電，圖乙中放電電流的It圖線的a、b、c三條曲線中對(duì)應(yīng)電阻最大的一條是

(選填“a”“b”

或“c”).探究二對(duì)電容器電容的理解【典例2】如圖為電容式話筒的原理圖，E為電源，R為電阻，薄片P和Q為電容器兩金屬極板.人對(duì)著P說(shuō)話，P振動(dòng)而Q不動(dòng).在P、Q間距離減小的過(guò)程中（）A.電容器的電容不變B.通過(guò)R的電流為零C.Q極板的帶電量變大D.R中有從M流向N的電流解析：在P、Q間距離減小過(guò)程中，電容發(fā)生變化，而電容器直接與電源相連，電容器兩端間的電壓不變，從而可判斷出電量的變化及電流的流向.在P、Q間距減小的過(guò)程中，根據(jù)電容決定式得電容增大，故A錯(cuò)誤；因電容器直接與電源相連，電容器兩端間的電壓不變，根據(jù)電容定義式得電容器所帶電量增大，電容器充電，電容器的充電電流通過(guò)R的方向由N到M，故B、D錯(cuò)誤，C正確.答案：C2.（多選）對(duì)于給定的電容器，下面四幅圖像中，能正確描述其電容C、電荷量Q、電壓U之間相應(yīng)關(guān)系的是（）3.目前許多國(guó)產(chǎn)手機(jī)都有指紋解鎖功能，用的指紋識(shí)別傳感器是電容式傳感器，如圖所示.指紋的凸起部分叫作“嵴”，凹下部分叫作“峪”，傳感器上有大量面積相同的小極板，當(dāng)手指貼在傳感器上時(shí)，這些小極板和與之正對(duì)的皮膚表面就形成了大量的小電容器，由于距離不同，所以這些小電容器的電容不同.此時(shí)傳感器給所有的小電容器充電達(dá)到某一電壓值，然后開(kāi)始放電，其中電容值較小的小電容器放電較快，于是根據(jù)放電快慢的不同，就可以探測(cè)到“嵴”和“峪”的位置，從而形成指紋的圖像數(shù)據(jù).根據(jù)以上信息，下列說(shuō)法中正確的是（）A.在“峪”處形成的小電容器電容較小B.在“峪”處形成的小電容器放電較慢C.在“嵴”處形成的小電容器充電后帶電量較小D.潮濕的手指對(duì)指紋識(shí)別沒(méi)有任何影響解析：在“峪”處形成的小電容器，極板與指紋間距離d較大，根據(jù)電容的決定式可知，電容較小，A正確；在“峪”處形成的小電容器，由于電容較小，所帶電荷量較小，則放電較快，B錯(cuò)誤；在“嵴”處形成的小電容器，極板與指紋間距離d較小，根據(jù)電容的決定式可知，電容較大，充電后帶電量較大，C錯(cuò)誤；潮濕的手指與傳感器之間有水填充，改變了原來(lái)匹配成平行板電容器的電容，所以對(duì)指紋識(shí)別會(huì)產(chǎn)生影響，D錯(cuò)誤；故選A.答案：A4.如圖是某次心臟除顫器的模擬治療，該心臟除顫器的電容器電容為15μF，充電至4.0kV電壓，如果電容器在3.0ms時(shí)間內(nèi)放電至兩極板之間的電壓為零，下列說(shuō)法正確的是（）A.放電之后，電容器的電容為零B.該電容器的擊穿電壓為4kVC.該次放電前，電容器存儲(chǔ)的電荷量為0.6CD.該次通過(guò)人體的平均電流是20A探究三平行板電容器的動(dòng)態(tài)分析問(wèn)題2.平行板電容器的兩類典型問(wèn)題.【典例3】如圖為某同學(xué)制作的風(fēng)力傳感器，一平行金屬板充電后與電源斷開(kāi)，正極板固定且與靜電計(jì)連接，可動(dòng)極板與靜電計(jì)外殼均接地，兩極板間有一個(gè)負(fù)檢驗(yàn)電荷固定在P點(diǎn).風(fēng)力越大，可動(dòng)極板向右移動(dòng)的距離越大（可動(dòng)極板始終在P點(diǎn)左側(cè)），則（）A.電容器的電容越小B.靜電計(jì)的指針張角越小C.極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度越大D.P點(diǎn)的負(fù)檢驗(yàn)電荷的電勢(shì)能越小4.（多選）兩塊大小、形狀完全相同的金屬平板平行放置，構(gòu)成一平行板電容器，與它相連接的電路如圖所示，接通開(kāi)關(guān)S，電源即給電容器充電（）A.保持S接通，減小兩極板間的距離，則兩極板間電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度減小B.保持S接通，在兩極板間插入一塊介質(zhì)，則極板上的電荷量增大C.斷開(kāi)S，減小兩極板間的距離，則兩極板間的電勢(shì)差減小D.斷開(kāi)S，在兩極板間插入一塊介質(zhì)，則兩極板間的電勢(shì)差增大5.（2023·廣東汕尾高二期末）微信計(jì)步是通過(guò)手機(jī)內(nèi)置的電容式加速度傳感器實(shí)現(xiàn)的.其原理如圖所示，M和N為電容器兩極板，M極板固定在手機(jī)上，N極板