高考物理總復(fù)習(xí) 第27講 電容器講義-人教版高三物理試題

第27講電容器考情剖析考查內(nèi)容考綱要求考查年份考查詳情能力要求電容電容器Ⅰ13年T8—選擇，考查電容器電容對電路的影響T15—計(jì)算，以帶電粒子在勻強(qiáng)場中運(yùn)動為背景，計(jì)算粒子做勻變速直線運(yùn)動的速度分析綜合、推理、應(yīng)用數(shù)學(xué)處理物理問題14年T9—選擇，考查霍爾效應(yīng)、電功率分析綜合、推理17年T4—選擇，考查電容器的兩類動態(tài)變化分析綜合、推理弱項(xiàng)清單,1.電容器定義式及決定式；2．電容器的動態(tài)分析．知識整合1．電容器(1)構(gòu)成：兩個(gè)彼此________又互相靠近的________可構(gòu)成電容器．(2)極板帶電荷量：________極板所帶電荷量的絕對值．2．電容器的充、放電(1)充電：使電容器帶電的過程，充電后電容器兩極板帶上等量的__________，電容器中儲存__________．(2)放電：使充電后的電容器失去電荷的過程，放電過程中________能轉(zhuǎn)化為________能．3．電容(1)定義：電容器所帶的________與電容器兩極板間的________的比值．(2)意義：表示電容器________________的物理量．(3)定義式：C＝________＝________.(4)單位：________.4．平行板電容器電容決定式：C＝________，________為兩板的正對面積，________為極板間的距離，其中________是介電常數(shù)．方法技巧考點(diǎn)1兩個(gè)公式的理解1．定義式C＝eq\f(Q,U)適用于一切電容器，采用比值定義法定義，電容C只由電容器本身決定，與兩板間的電壓U和電量Q均無關(guān)．2．決定式C＝eq\f(εγS,4πkd)只適用于平行板電容器，是平行板電容器電容的決定式，與絕緣物質(zhì)即電介質(zhì)的介電常數(shù)、兩板的正對面積和兩板間的距離有關(guān)．【典型例題1】如圖為一只“極距變化型電容式傳感器”部分構(gòu)件的示意圖，當(dāng)動極板和定極板之間的距離d變化時(shí)，電容C便發(fā)生變化，通過測量電容C的變化就可知道兩極板之間距離d的變化情況．在如圖選項(xiàng)中能正確反映電容C與距離d之間變化規(guī)律的是()ABCD考點(diǎn)2平行板電容器的動態(tài)問題分析1．運(yùn)用電容器定義式和決定式分析電容器相關(guān)量變化的思路(1)確定不變量，分析是電壓不變還是所帶電荷量不變．(2)用決定式C＝eq\f(εγS,4πkd)分析平行板電容器電容的變化．(3)用定義式C＝eq\f(Q,U)分析電容器所帶電荷量或兩極板間電壓的變化．(4)用E＝eq\f(U,d)分析平行板電容器極板間勻強(qiáng)電場場強(qiáng)的變化．2．兩類動態(tài)問題分析比較(1)第一類動態(tài)變化：兩極板間電壓U恒定不變．(2)第二類動態(tài)變化：電容器所帶電荷量Q恒定不變．【典型例題2】用控制變量法，可以研究影響平行板電容器的因素，如圖所示．設(shè)兩極板正對面積為S，極板間的距離為d，靜電計(jì)指針偏角為θ.實(shí)驗(yàn)中，極板所帶電荷量不變，若()A．保持S不變，增大d，則θ變大B．保持S不變，增大d，則θ變小C．保持d不變，減小S，則θ變小D．保持d不變，減小S，則θ不變1.靜電計(jì)是在驗(yàn)電器的基礎(chǔ)上制成的，用其指針張角的大小來定性顯示其金屬球與外殼之間的電勢差大?。鐖D所示，A、B是平行板電容器的兩個(gè)金屬板，G為靜電計(jì)．開始時(shí)開關(guān)S閉合，靜電計(jì)指針張開一定角度，為了使指針張開的角度增大些，下列采取的措施可行的是()A．?dāng)嚅_開關(guān)S后，將A、B分開些B．保持開關(guān)S閉合，將A、B兩極板分開些C．保持開關(guān)S閉合，將A、B兩極板靠近些D．保持開關(guān)S閉合，將變阻器滑動觸頭向右移動【典型例題3】(多選)傳感器是一種采集信息的重要器件，如圖所示的是一種測定壓力的電容式傳感器，當(dāng)待測壓力F作用于可動膜片電極上時(shí)，以下說法中正確的是()A．若F向上壓膜片電極，電路中有從a到b的電流B．若F向上壓膜片電極，電路中有從b到a的電流C．若F向上壓膜片電極，電路中不會出現(xiàn)電流D．若電流表有示數(shù)，則說明壓力F發(fā)生變化【典型例題4】如圖所示，甲圖中電容器的兩個(gè)極板和電源的兩極相連，乙圖中電容器充電后斷開電源．在電容器的兩個(gè)極板間用相同的懸線分別吊起完全相同的小球，小球靜止時(shí)懸線和豎直方向的夾角均為θ，將兩圖中的右極板向右平移時(shí)，下列說法正確的是()甲乙A．甲圖中夾角減小，乙圖中夾角增大B．甲圖中夾角減小，乙圖中夾角不變C．甲圖中夾角不變，乙圖中夾角不變D．甲圖中夾角減小，乙圖中夾角減小2.(多選)如圖所示，兩塊平行帶電金屬板，帶正電的極板接地，兩板間P點(diǎn)處固定著一個(gè)負(fù)電荷(電荷量很小)．現(xiàn)讓兩板保持距離不變而水平錯(cuò)開一段距離，則()A．兩板間電壓變大，P點(diǎn)場強(qiáng)變大B．兩板間電壓變小，P點(diǎn)場強(qiáng)變小C．P點(diǎn)電勢變大，負(fù)電荷的電勢能變小D．P點(diǎn)電勢變小，負(fù)電荷的電勢能變大當(dāng)堂檢測1.根據(jù)電容器電容的定義式C＝eq\f(Q,U)，可知()A．電容器所帶的電荷量Q越多，它的電容就越大，C與Q成正比B．電容器不帶電時(shí)，其電容為零C．電容器兩極板之間的電壓U越高，它的電容就越小，C與U成反比D．以上說法均不對2．(多選)美國物理學(xué)家密立根通過研究平行板間懸浮不動的帶電油滴，比較準(zhǔn)確地測定了電子的電荷量．如圖所示，平行板電容器兩極板M、N相距d，兩極板分別與電壓為U的恒定電源兩極連接，極板M帶正電．現(xiàn)有一質(zhì)量為m的帶電油滴在極板中央處于靜止?fàn)顟B(tài)，且此時(shí)極板帶電荷量與油滴帶電荷量的比值為k，則()第2題圖A．油滴帶負(fù)電B．油滴帶電荷量為eq\f(mg,Ud)C．電容器的電容為eq\f(kmgd,U2)D．將極板N向下緩慢移動一小段距離，油滴將向上運(yùn)動3．如圖所示，用導(dǎo)線將靜電計(jì)與已經(jīng)充電的平行板電容器極板連接，保持B極板位置不動，向右沿水平方向移動A極板．下列判斷正確的是()第3題圖A．電容器電容減小B．兩極板間電壓不變C．靜電計(jì)指針偏角變大D．兩極板間電場強(qiáng)度不變4．如圖所示，M、N是平行板電容器的兩個(gè)極板，R0為定值電阻，R1、R2為可調(diào)電阻，用絕緣細(xì)線將質(zhì)量為m、帶正電的小球懸于電容器內(nèi)部．閉合開關(guān)S，小球靜止時(shí)受到懸線的拉力為F.調(diào)節(jié)R1、R2，關(guān)于F的大小判斷正確的是()第4題圖A．保持R1不變，緩慢增大R2時(shí)，F(xiàn)將變大B．保持R1不變，緩慢增大R2時(shí)，F(xiàn)將變小C．保持R2不變，緩慢增大R1時(shí)，F(xiàn)將變大D．保持R2不變，緩慢增大R1時(shí)，F(xiàn)將變小5．某電容式話筒的原理示意圖如圖所示，E為電源，R為電阻，薄片P和Q為兩相互絕緣的金屬極板．當(dāng)對著話筒說話時(shí)，P振動而Q可視為不動，在P、Q間距增大過程中()第5題圖A．P、Q兩板構(gòu)成電容器的電容增大B．P板電荷量增大C．M點(diǎn)的電勢比N點(diǎn)低D．M點(diǎn)的電勢比N點(diǎn)高

第27講電容器知識整合基礎(chǔ)自測1．(1)絕緣導(dǎo)體(2)一個(gè)2.(1)異種電能(2)電其他形式的3.(1)電荷量Q電勢差U(2)容納電荷本領(lǐng)(3)eq\f(Q,U)eq\f(ΔQ,ΔU)(4)法拉4.eq\f(εrS,4πkd)Sdεr方法技巧·典型例題1·A·典型例題2·A【解析】靜電計(jì)指針偏轉(zhuǎn)角θ反映電容器兩板間電壓的大小，根據(jù)電容的決定式C＝eq\f(εrS,4πkd)，保持S不變，增大d，電容C減小，再根據(jù)定義式C＝eq\f(Q,U)，知U增大，所以θ變大，故A正確，B錯(cuò)誤；保持d不變，減小S，電容減小，再根據(jù)定義式C＝eq\f(Q,U)，知U增大，所以θ變大．故C、D錯(cuò)誤．故選A.·變式訓(xùn)練1·A【解析】斷開電鍵，電容器帶電量不變，將AB分開一些，則d增大，根據(jù)C＝eq\f(εrS,4πkd)知，電容減小，根據(jù)U＝eq\f(Q,C)知，電勢差增大，指針張角增大．故A正確．保持開關(guān)閉合，電容器兩端的電勢差不變，則指針張角不變知，故B錯(cuò)誤．保持開關(guān)閉合，電容器兩端的電勢差不變，則指針張角不變．故C錯(cuò)誤．保持開關(guān)閉合，電容器兩端的電勢差不變，變阻器僅僅充當(dāng)導(dǎo)線功能，滑動觸頭滑動不會影響指針張角，故D錯(cuò)誤．故選A.·典型例題3·BD【解析】向上壓膜片，使得兩板間距離d減小，根據(jù)C＝eq\f(εrS,4πkd)知，電容增大，始終跟電源相連，兩板間電壓不變，根據(jù)C＝eq\f(Q,U)知，Q增大，電容器處于充電狀態(tài)，電路中有b到a的電流，所以B正確；若F變化，則距離d變化，電容C變化，導(dǎo)致Q變化，電路中有電流通過，電流表有示數(shù)，所以D正確．·典型例題4·B【解析】甲圖中的電容器和電源相連，所以電容器兩極板間的電壓不變，當(dāng)極板間的距離增大時(shí)，根據(jù)公式E＝eq\f(U,d)可知，板間的電場強(qiáng)度減小，電場力減小，所以懸線和豎直方向的夾角將減?。?dāng)電容器充電后斷開電源，電容器的極板所帶的電荷量不變；根據(jù)平行板電容器的電容公式C＝eq\f(εrS,4πkd)，極板間的電壓U＝eq\f(Q,C)＝eq\f(4πkdQ,εrS)，極板間的電場強(qiáng)度E＝eq\f(U,d)＝eq\f(4πkQ,εrS)，當(dāng)兩個(gè)極板電荷量不變，距離改變時(shí)，場強(qiáng)與兩板間距離無關(guān)，故乙圖中夾角不變．綜上分析，選項(xiàng)B正確．·變式訓(xùn)練2·AD【解析】由S減小，致使C減小，E變大，由于Q不變，根據(jù)定義式可知U變大；根據(jù)－φP＝Ed′，Ep＝(－q)φP＝qEd′，負(fù)電荷在此電場中具有的電勢能是正的．當(dāng)堂檢測1．D2．AC【解析】由題意知油滴受到的電場力方向豎直向上，又上極板帶正電，故油滴帶負(fù)電，設(shè)油滴帶電荷量為q，則極板帶電荷量為Q＝kq，由于qE＝mg，E＝eq\f(U,d)，C＝eq\f(Q,U)，解得q＝eq\f(mgd,U)，C＝eq\f(kmgd,U2)，將極板N向下緩慢移動一小段距離，U不變，d增大，則電場強(qiáng)度E減小，重力將大于電場力，油滴將向下運(yùn)動，只有選項(xiàng)A、C正確．3．D【解析】A板右移，距離d減小，電容C變大；因?yàn)槌浜秒姷碾娙萜鲙щ姾闪恳欢ǎ鶕?jù)定義式C＝eq\f(Q,U)可知U減小，靜電計(jì)指針偏角變??；再由E＝eq\f(U,d)，得E＝eq\f(4πkQ,εrS)，由于Q與S都不變，故電場強(qiáng)度E不變；故ABC錯(cuò)誤，D正確．4．B【解析】據(jù)題圖可知電容器兩端電壓UMN即R0兩端電壓，而R0和R2是串聯(lián)關(guān)系，兩者電壓的和為電源的電動勢，因此R2↑