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：1 編寫人：郭 云 編號：23【知識導(dǎo)引】一、處理平行板電容器內(nèi)部E、U、Q變化問題的基本思路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，電容器兩極板電勢差U保持不變；(2)電容器充電后與電源斷開時，電容器所帶電荷量Q保持不變.2.賴以進行討論的物理依據(jù)有三個：(1)平行板電容器電容的決定式C；(2)平行板電容器內(nèi)部為勻強電場，所以場強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)運動和平衡的分析方法帶電粒子在平行板電容器中的運動與平衡問題屬力學(xué)問題，處理方法是：先作受力分析和運動狀態(tài)分析，再結(jié)合平衡條件、牛頓運動定律

2、、功能觀點進行分析和求解.三、電容器在直流電路中的處理方法電容器是一個儲存電荷的元件，在直流電路中，當電容器充放電時，電路中有充放電電流，一旦達到穩(wěn)定狀態(tài)，電容器在電路中相當于一個阻值無限大的元件，在電容器處看做斷路，簡化電路時可去掉它，簡化后若要求電容器所帶電荷量時，可以在相應(yīng)的位置補上.【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，兩極板的場強為.【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，負極板接地，在兩極間有一正電荷(電荷量很小)固定在P點，如圖所示.以U表示兩極板間的電壓，E表示兩極板間的場強，表示該正電荷在P點的電勢能，若保持負極板不動，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)運動和平衡的分析【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.當開關(guān)S斷開，金屬板不帶電

4、時，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，已測得油滴的直徑D1.10106 m，油滴密度1.05103 kg/m3.已知油滴運動時所受空氣阻力與油滴速度成正比，不計空氣浮力，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動，屬于力學(xué)問題.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，自A板上方相距為d的P點由靜止自由下落(P、M、N三點在同一豎直線上)，空氣阻力不計，到達N點的速度恰好為零，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)點自P點下落仍能返回B.若把B板向下平移一小段距離，質(zhì)點自P點下落仍能返回C.若把A板向上平移一小段距離，質(zhì)點自P點下落后將穿過N孔繼續(xù)下落D.若把B板向下平移一小段距離，質(zhì)點自P點下落后將穿過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)閉合開關(guān)S，電路穩(wěn)定后通過R1的電流；(2)電流穩(wěn)定后，斷開開關(guān)S，求通過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電流通過，因此與電容器串聯(lián)的電阻上無電壓，當電容器和電阻并聯(lián)后接入

6、電路時，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，會引起充放電.【拓展3】一平行板電容器C，極板是水平放置的，它與三個可變電阻及電源連接如圖電路，有一個質(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.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【例4】 如圖，當帶正電的絕緣空腔導(dǎo)體A的內(nèi)部通過導(dǎo)線與驗電器的小球B連接時，驗電器的指針是否帶電？【錯解】因為靜電平衡時，凈電荷只分布在空腔導(dǎo)體的外表面，內(nèi)部無電荷，所以，導(dǎo)體A內(nèi)部通過導(dǎo)線與驗電器小球連接時，驗電器不帶電.【錯因】關(guān)鍵是對“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