電容器 靜電現(xiàn)象的應(yīng)用

1、高三物理二輪專題學(xué)案電容器靜電現(xiàn)象的應(yīng)用課時(shí)：1 編寫人：郭 云 編號(hào)：23【知識(shí)導(dǎo)引】一、處理平行板電容器內(nèi)部E、U、Q變化問(wèn)題的基本思路1.首先要區(qū)分兩種基本情況；(1)電容器始終與電源相連時(shí)，電容器兩極板電勢(shì)差U保持不變；(2)電容器充電后與電源斷開(kāi)時(shí)，電容器所帶電荷量Q保持不變.2.賴以進(jìn)行討論的物理依據(jù)有三個(gè)：(1)平行板電容器電容的決定式C；(2)平行板電容器內(nèi)部為勻強(qiáng)電場(chǎng)，所以場(chǎng)強(qiáng)E；(3)電容器所帶電荷量QCU.二、帶電粒子在平行板電容器內(nèi)運(yùn)動(dòng)和平衡的分析方法帶電粒子在平行板電容器中的運(yùn)動(dòng)與平衡問(wèn)題屬力學(xué)問(wèn)題，處理方法是：先作受力分析和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分析，再結(jié)合平衡條件、牛頓運(yùn)動(dòng)定律

2、、功能觀點(diǎn)進(jìn)行分析和求解.三、電容器在直流電路中的處理方法電容器是一個(gè)儲(chǔ)存電荷的元件，在直流電路中，當(dāng)電容器充放電時(shí)，電路中有充放電電流，一旦達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，電容器在電路中相當(dāng)于一個(gè)阻值無(wú)限大的元件，在電容器處看做斷路，簡(jiǎn)化電路時(shí)可去掉它，簡(jiǎn)化后若要求電容器所帶電荷量時(shí)，可以在相應(yīng)的位置補(bǔ)上.【典例精析】1.平行板電容器內(nèi)部E、U、Q的關(guān)系【例1】一平行板電容器電容為C，兩極板間距為d，接到一電壓一定的電源上，電容器的帶電量為Q，電容器與電源始終保持連接.把兩極板距離變?yōu)?，則電容器的電容為，兩極板電壓為，電容器帶電荷量為，兩極板的場(chǎng)強(qiáng)為.【思維提升】若上題中平行板電容器充電后，切斷與電源的連接，

3、電容器d、S、r變化，將引起電容器C、Q、U、E怎樣變化？可根據(jù)切斷電源后Q不變，再由以下幾式討論C、U、E的變化.CUE【拓展1】一平行板電容器充電后S與電源斷開(kāi)，負(fù)極板接地，在兩極間有一正電荷(電荷量很小)固定在P點(diǎn)，如圖所示.以U表示兩極板間的電壓，E表示兩極板間的場(chǎng)強(qiáng)，表示該正電荷在P點(diǎn)的電勢(shì)能，若保持負(fù)極板不動(dòng)，而將正極板移至圖中虛線所示位置，則( )A.U變小，不變 B.E變大，不變 C.U變小，E不變 D.U不變，不變2.帶電粒子在平行板電容器內(nèi)運(yùn)動(dòng)和平衡的分析【例2】如圖所示，在空氣中水平放置的兩塊金屬板，板間距離d5.0 mm，電源電壓U150 V.當(dāng)開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)，金屬板不帶電

4、時(shí)，極板中的油滴勻速下落，速度為v0，然后閉合S，則油滴勻速上升，其速度大小也是v0，已測(cè)得油滴的直徑D1.10106 m，油滴密度1.05103 kg/m3.已知油滴運(yùn)動(dòng)時(shí)所受空氣阻力與油滴速度成正比，不計(jì)空氣浮力，元電荷e1.61019 C，求油滴的帶電荷量.【思維提升】本題考查了帶電粒子在平行板電容器間的運(yùn)動(dòng)，屬于力學(xué)問(wèn)題.處理方法是：受力分析后利用平衡條件求解.【拓展2】如圖所示，A，B為平行金屬板，兩板相距為d，分別與電源兩極相連，兩板中央各有一小孔M、N，今有一帶電質(zhì)點(diǎn)，自A板上方相距為d的P點(diǎn)由靜止自由下落(P、M、N三點(diǎn)在同一豎直線上)，空氣阻力不計(jì)，到達(dá)N點(diǎn)的速度恰好為零，然

5、后按原路徑返回，若保持兩板間的電壓不變，則( )A.若把A板向上平移一小段距離，質(zhì)點(diǎn)自P點(diǎn)下落仍能返回B.若把B板向下平移一小段距離，質(zhì)點(diǎn)自P點(diǎn)下落仍能返回C.若把A板向上平移一小段距離，質(zhì)點(diǎn)自P點(diǎn)下落后將穿過(guò)N孔繼續(xù)下落D.若把B板向下平移一小段距離，質(zhì)點(diǎn)自P點(diǎn)下落后將穿過(guò)N孔繼續(xù)下落3.電容器在直流電路中的處理方法【例3】如圖所示，電源電壓恒為10 V，R14 ，R26 ，C30 F，求：(1)閉合開(kāi)關(guān)S，電路穩(wěn)定后通過(guò)R1的電流；(2)電流穩(wěn)定后，斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S，求通過(guò)R1的帶電量.【思維提升】電路穩(wěn)定后，由于電容器所在支路無(wú)電流通過(guò)，因此與電容器串聯(lián)的電阻上無(wú)電壓，當(dāng)電容器和電阻并聯(lián)后接入

6、電路時(shí)，電容器兩端的電壓與其并聯(lián)電阻兩端電壓相等，電路中的電流電壓變化時(shí)，會(huì)引起充放電.【拓展3】一平行板電容器C，極板是水平放置的，它與三個(gè)可變電阻及電源連接如圖電路，有一個(gè)質(zhì)量為m的帶電油滴懸浮在電容器的兩極板之間，靜止不動(dòng).現(xiàn)要使油滴上升，可采用的辦法是( )A.增大R1 B.增大R2 C.增大R3 D.減小R24.理解導(dǎo)體靜電平衡的特點(diǎn)【例4】 如圖，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)電器的指針是否帶電？【錯(cuò)解】因?yàn)殪o電平衡時(shí)，凈電荷只分布在空腔導(dǎo)體的外表面，內(nèi)部無(wú)電荷，所以，導(dǎo)體A內(nèi)部通過(guò)導(dǎo)線與驗(yàn)電器小球連接時(shí)，驗(yàn)電器不帶電.【錯(cuò)因】關(guān)鍵是對(duì)“導(dǎo)體的外表面”含義不清，結(jié)構(gòu)變化將要引起“外表面”的變