人教版選修31 1.8電容器的電容 學(xué)案.docx

物 理 輔 導(dǎo) 講 義年級(jí)：選修3-1 物理 教師： 授課時(shí)間段：課 題1.8 電容器的電容教學(xué)內(nèi)容課 前 提 問(wèn)1.電勢(shì)能與電勢(shì)?2.電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度？ 本 節(jié) 知 識(shí) 講 解一、電容器組成：由兩個(gè)彼此絕緣又相互靠近的導(dǎo)體組成；作用:儲(chǔ)存電荷或電能，這種存儲(chǔ)在電容器中的電能被稱作電場(chǎng)能。電容器的充、放電：充電過(guò)程放電過(guò)程定義使電容器帶電的過(guò)程，充電后電容器兩極板帶上等量的異種電荷中和掉電容器所帶電荷的過(guò)程過(guò)程示意圖電荷運(yùn)動(dòng)正電荷向a板運(yùn)動(dòng)；負(fù)電荷向b板運(yùn)動(dòng)正電荷由a向b運(yùn)動(dòng)（負(fù)電荷由b向a運(yùn)動(dòng)）電流方向順時(shí)針逆時(shí)針能量轉(zhuǎn)換電容器中儲(chǔ)存電場(chǎng)能電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為其他形式的能帶電荷量：一個(gè)極板所帶電荷量的絕對(duì)值，而不是兩個(gè)極板電荷之和；二、電容定義：電容器所帶的電荷量q與兩個(gè)極板間的電勢(shì)差u的比值；定義式： ；單位：法拉(f)、微法(f)、皮法(pf)。1f106f1012pf；物理意義：表示電容器容納電荷本領(lǐng)高低的物理量；決定因素：由電容器本身物理?xiàng)l件(大小、形狀、相對(duì)位置及電介質(zhì))決定，與電容器是否帶電及電壓無(wú)關(guān)。【例1】（多選）下列關(guān)于電容器和電容的說(shuō)法中，正確的是()a根據(jù)cq/u可知，電容器的電容與其所帶電荷量成正比，跟兩板間的電壓成反比b對(duì)于確定的電容器，其所帶電荷量與兩板間的電壓成正比c無(wú)論電容器的電壓如何變化(小于擊穿電壓且不為零)，它所帶的電荷量與電壓的比值都恒定不變d電容器的電容是表示電容器容納電荷本領(lǐng)的物理量，其大小與加在兩板間的電壓無(wú)關(guān)答案bcd【例2】根據(jù)電容的定義式c知()a電容器的電容越大，則電容器所帶電荷量應(yīng)越多b電容器兩極板間電壓越大，電容越大c電容器的電容與電荷量成正比，與電壓成反比d電容器的電容不隨帶電荷量及兩極板間電壓的變化而變化答案d三、平行板電容器的電容定義：兩個(gè)相距很近的平行金屬板中間夾上一層絕緣物質(zhì)-電解質(zhì)（空氣也是一種電解質(zhì)），就組成了平行板電容器。帶電特點(diǎn)：兩板電荷等量異號(hào)；板間電場(chǎng)：板間形成勻強(qiáng)電場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)大小e=u/d，方向與金屬板垂直。平行板電容器的電容：決定因素：正對(duì)面積，與正對(duì)面積s成正比；介電常數(shù)，與相對(duì)介電常數(shù)成正比；兩板間的距離，與距離d成反比。決定式：【例3】（多選）對(duì)于水平放置的平行板電容器，下列說(shuō)法正確的是() 答案bcda將兩極板的間距加大，電容將增大b將兩極板平行錯(cuò)開(kāi)，使正對(duì)面積減小，電容將減小c在下極板的內(nèi)表面上放置一面積和極板相等、厚度小于極板間距的陶瓷板，電容將增大d在下極板的內(nèi)表面上放置一面積和極板相等、厚度小于極板間距的鋁板，電容將增大【例4】如圖所示，用靜電計(jì)可以測(cè)量已充電的平行板電容器兩極板之間的電勢(shì)差u，現(xiàn)使b板帶電，則下列判斷正確的是()a增大兩極板之間的距離，指針張角變大b將a板稍微上移，靜電計(jì)指針張角將變大c若將玻璃板插入兩板之間，則靜電計(jì)指針張角將變大d若將a板拿走，則靜電計(jì)指針張角變?yōu)榱愦鸢竌b【例5】如圖所示電路中，a、b為兩塊豎直放置的金屬板，g是一只靜電計(jì)，開(kāi)關(guān)s合上后，靜電計(jì)指針張開(kāi)一個(gè)角度，下述做法可使靜電計(jì)指針張角增大的是()a使a、b兩板靠近一些b使a、b兩板正對(duì)面積錯(cuò)開(kāi)一些c斷開(kāi)s后，使b板向右平移拉開(kāi)一些d斷開(kāi)s后，使a、b正對(duì)面積錯(cuò)開(kāi)一些答案cd四、常用電容器（1）固定電容器：電容固定不變聚苯乙烯電容器電解電容器（2）可變電容器：電容可以改變（3）擊穿電壓：加在電容器兩極板的電壓不能超過(guò)某一限度，超過(guò)這一限度，電解質(zhì)將會(huì)被擊穿，這個(gè)極限電壓被稱作擊穿電壓。電容器動(dòng)態(tài)問(wèn)題分析1常見(jiàn)類型q不變u不變2分析比較的思路(1)確定不變量，分析是電壓不變還是所帶電荷量不變。(2)用決定式分析平行板電容器電容的變化。(3)用定義式c分析電容器所帶電荷量或兩極板間電壓的變化。(4)用e分析電容器極板間場(chǎng)強(qiáng)的變化?！纠?】（多選）美國(guó)物理學(xué)家密立根通過(guò)研究平行板間懸浮不動(dòng)的帶電油滴，比較準(zhǔn)確地測(cè)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?，F(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 ，則()a油滴帶負(fù)電b油滴帶電荷量為c電容器的電容為d將極板n向下緩慢移動(dòng)一小段距離，油滴將向上運(yùn)動(dòng)解決電容器問(wèn)題的兩個(gè)常用技巧 1.在電荷量保持不變的情況下，由e知，電場(chǎng)強(qiáng)度與板間距離無(wú)關(guān)。 2.對(duì)平行板電容器的有關(guān)物理量q、e、u、c進(jìn)行討論時(shí)，關(guān)鍵在于弄清哪些是變量，哪些是不變量，在變量中哪些是自變量，哪些是因變量，抓住c、qcu和e 進(jìn)行判定即可。1.如圖所示，先接通s使電容器充電，然后斷開(kāi)s。當(dāng)增大兩極板間距離時(shí)，電容器所帶電荷量q、電容c、兩極板間電勢(shì)差u、兩極板間場(chǎng)強(qiáng)e的變化情況是()aq變小，c不變，u不變，e變小bq變小，c變小，u不變，e不變cq不變，c變小，u變大，e不變dq不變，c變小，u變小，e變小2如圖所示，電路中r1、r2均為可變電阻，電源內(nèi)阻不能忽略，平行板電容器c的極板水平放置。閉合電鍵s，電路達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，帶電油滴懸浮在兩板之間靜止不動(dòng)。如果僅改變下列某一個(gè)條件，油滴仍能靜止不動(dòng)的是()a增大r1的阻值 b增大r2的阻值c增大兩板間的距離 d斷開(kāi)電鍵s驗(yàn)電器與靜電計(jì)的區(qū)別及聯(lián)系驗(yàn)電器靜電計(jì)圖示結(jié)構(gòu)玻璃瓶?jī)?nèi)有兩片金屬箔片，用金屬絲掛在一根導(dǎo)體棒的下端，棒的上端通過(guò)瓶塞從瓶口伸出。驗(yàn)電器的金屬箔片換成指針，并用金屬做外殼。原理同種電荷相互排斥，帶電越多，排斥力越大，金屬箔片張開(kāi)角度越大同種電荷相互排斥，電勢(shì)差越大，排斥力越大，金屬指針偏轉(zhuǎn)角度越大作用判斷物體是否帶電及帶電量的多少粗略測(cè)量?jī)晌矬w的電勢(shì)差大小限 時(shí) 檢 測(cè)1關(guān)于電容器和電容的概念下列說(shuō)法正確的是()a任何兩個(gè)彼此絕緣互相靠近的導(dǎo)體都可以看成是一個(gè)電容器b用電源對(duì)平行板電容器充電后，兩極板一定帶等量異種電荷c某一電容器帶電荷量越多，它的電容就越大 :學(xué), , d某一電容器兩板間的電壓越高，它的電容就越大2關(guān)于電容的說(shuō)法正確的是()a電容器簡(jiǎn)稱電容b電容是描述電容器容納電荷本領(lǐng)大小的物理量 : xx c電容器的電容由電容器本身的因素決定，與電容器是否帶電無(wú)關(guān)d電容在數(shù)值上等于使兩極板間的電勢(shì)差為1 v時(shí)電容器需要帶的電荷量3有一個(gè)正充電的電容器，若使它帶的電荷量減少了3106 c，則其電壓降為原來(lái)的，則()a電容器原來(lái)帶的電荷量是9106 cb電容器原來(lái)帶的電荷量是4.5106 cc電容器原來(lái)的電壓可能是5 vd電容器原來(lái)的電壓可能是5107 v4一個(gè)空氣平行板電容器，極板間相距d，正對(duì)面積s，充以電荷量q后，兩極板間電壓為u，為使電容器的電容加倍，可采用的辦法是()a將電壓變?yōu)閡/2b將帶電荷量變?yōu)?qc將極板間的距離變?yōu)閐/2d兩板間充滿介電常數(shù)為2的電介質(zhì)5用控制變量法，可以研究影響平行板電容器電容的因素(如圖所示)設(shè)若兩極板正對(duì)面積為s，極板間的距離為d，靜電計(jì)指針偏角為.實(shí)驗(yàn)中，極板所帶電荷量不變，若()a保持s不變，增大d，則變大b保持s不變，增大d，則變小c保持d不變，減小s，則變小d保持d不變，減小s，則不變6一平行板電容器兩極板間距為d、極板面積為s，電容為0s/d，其中0是常量對(duì)此電容器充電后斷開(kāi)電源當(dāng)增加兩板間距時(shí)，電容器極板間()a電場(chǎng)強(qiáng)度不變，電勢(shì)差變大 b電場(chǎng)強(qiáng)度不變，電勢(shì)差不變c電場(chǎng)強(qiáng)度減小，電勢(shì)差不變 d電場(chǎng)強(qiáng)度減小，電勢(shì)差減小7.如圖所示，平行板電容器與電動(dòng)勢(shì)為e的直流電源(內(nèi)阻不計(jì))連接，下極板接地一帶電油滴位于電容器中的p點(diǎn)且恰好處于平衡狀態(tài)現(xiàn)將平行板電容器的上極板豎直向上移動(dòng)一小段距離()a帶電油滴將沿豎直方向向上運(yùn)動(dòng)bp點(diǎn)的電勢(shì)將降低c帶電油滴的電勢(shì)能將減小d若電容器的電容減小，則極板帶電荷量將增大8如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置中，極板a接地，平行板電容器的極板b與一個(gè)靈敏的靜電計(jì)相接. 將a極板向左移動(dòng)，增大電容器兩極板間的距離時(shí)，電容器所帶的電荷量q、電容c、兩極間的電壓u，電容器兩極板間的場(chǎng)強(qiáng)e的變化情況是()aq變小，c不變，u不變，e變小 bq變小，c變小，u不變，e不變cq幾乎不變，c變小，u變大，e不變 dq幾乎不變，c變小，u變大，e變小9如圖所示，電路中a、b為兩塊豎直放置的金屬板，c是一只靜電計(jì)，開(kāi)關(guān)s合上后，靜電計(jì)指針張開(kāi)一個(gè)角度，下述做法可使靜電計(jì)指針張角增大的是（ ）a使a、b兩板靠近一些 b使a、b兩板正對(duì)面積減小一些c斷開(kāi)s后，使b板向右平移一些d斷開(kāi)s后，使a、b正對(duì)面積減小一些10.平行板電容器的兩極板a、b接于電池兩極，一帶正電小球懸掛在電容器內(nèi)部，閉合電鍵s，電容器充電，這時(shí)懸線偏離豎直方向的夾角為，如圖所示則（ ）a保持開(kāi)關(guān) s 閉合，帶正電的 a 極板向 b 極板靠近則角增大 b保持開(kāi)關(guān) s 閉合，帶正電的a極板向 b 極板靠近，則角不變 :學(xué)_ _ _x_x_ c開(kāi)關(guān) s 斷開(kāi)帶正電的a極板向b極板靠近則角增大 d開(kāi)關(guān) s 斷開(kāi)，帶正電的a極板向 b 極板靠近，則角不變11如圖所示，電源a的電壓為6 v，電源b的電壓為8 v，當(dāng)開(kāi)關(guān)s從a轉(zhuǎn)到b時(shí)(電容器的電容為2 f)，求在此過(guò)程中通過(guò)電流計(jì)的電荷量 課 堂 小 節(jié)電容器：電容：平行板電容器的電容：常用電容器：電容器動(dòng)態(tài)問(wèn)題分析：驗(yàn)電器與靜電計(jì)：課 后 作 業(yè)1關(guān)于電容器和電容的概念下列說(shuō)法正確的是()a任何兩個(gè)彼此絕緣又互相靠近的導(dǎo)體都可以看成是一個(gè)電容器b用電源對(duì)平行板電容器充電后，兩極板一定帶有等量異種電荷c某一電容器帶電荷量越多，它的電容就越大d某一電容器兩板間的電壓越高，它的電容就越大答案ab2有一個(gè)正充電的電容器，若使它帶的電荷量減少了3106 c，則其電壓降為原來(lái)的，則()a電容器原來(lái)帶的電荷量是9106 cb電容器原來(lái)帶的電荷量是4.5106 cc電容器原來(lái)的電壓可能是5 vd電容器原來(lái)的電壓可能是5107 v答案bc3一個(gè)空氣平行板電容器，極板間相距d，正對(duì)面積s，充以電荷量q后，兩極板間電壓為u，為使電容器的電容加倍，可采用的辦法是()a將電壓變?yōu)閡/2b將帶電荷量變?yōu)?qc將極板間的距離變?yōu)閐/2d兩板間充滿介電常數(shù)為2的電介質(zhì)答案cd4用控制變量法，可以研究影響平行板電容器電容的因素(如圖6所示)設(shè)若兩極板正對(duì)面積為s，極板間的距離為d，靜電計(jì)指針偏角為.實(shí)驗(yàn)中，極板所帶電荷量不變，若()圖6a保持s不變，增大d，則變大b保持s不變，增大d，則變小c保持d不變，減小s，則變小d保持d不變，減小s，則不變答案a5一平行板電容器兩極板間距為d、極板面積為s，電容為0s/d，其中0是常量對(duì)此電容器充電后斷開(kāi)電源當(dāng)增加兩板間距時(shí)，電容器極板間()a電場(chǎng)強(qiáng)度不變，電勢(shì)差變大b電場(chǎng)強(qiáng)度不變，電勢(shì)差不變c電場(chǎng)強(qiáng)度減小，電勢(shì)差不變d電場(chǎng)強(qiáng)度減小，電勢(shì)差減小答案a6. 如圖7所示，平行板電容器與電動(dòng)勢(shì)為e的直流電源(內(nèi)阻不計(jì))連接，下極板接地一帶電油滴位于電容器中的p點(diǎn)且恰好處于平衡狀態(tài)現(xiàn)將平行板電容器的上極板豎直向上移動(dòng)一小段距離()圖7a帶電油滴將沿豎直方向向上運(yùn)動(dòng)bp點(diǎn)的電勢(shì)將降低c帶電油滴的電勢(shì)能將減小d若電容器的電容減小，則極板帶電荷量將增大答案b7如圖8所示的實(shí)驗(yàn)裝置中，極板a接地，平行板電容器的極板b與一個(gè)靈敏的靜電計(jì)相接. 將a極板向左移動(dòng)，增大電容器兩極板間的距離時(shí)，電容器所帶的電荷量q、電容c、兩極間的電壓u，電容器兩極板間的場(chǎng)強(qiáng)e的變化情況是()圖8aq變小，c不變，u不變，e變小bq變小，c變小，u不變，e不變cq幾乎不變，c變小，u變大，e不變dq幾乎不變，c變小，u變大，e變小答案c8. 如圖9所示，是一個(gè)由電池、電阻r、電鍵s與平行板電容器組成的串聯(lián)電路，電鍵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()圖9a帶電液滴可能帶正電b增大兩極板距離的過(guò)程中，電阻r中有從a到b的電流，電容器中負(fù)電荷通過(guò)電容器從b運(yùn)動(dòng)到ac斷開(kāi)s，減小兩極板正對(duì)面積的過(guò)程中，液滴將加速下降d斷開(kāi)s，減小兩極板距離過(guò)程中，液滴靜止不動(dòng)答案d9預(yù)測(cè)，21世紀(jì)智能機(jī)器人將進(jìn)入家庭各種各樣的傳感器是智能機(jī)器人的核心部分，傳感器是一種將感受到的物理量(如光、熱、力、聲等)轉(zhuǎn)化成便于測(cè)量的量(一般是電學(xué)量)的轉(zhuǎn)化裝置如圖10所示是一種測(cè)量壓力的電容式傳感器，當(dāng)待測(cè)壓力f作用于可動(dòng)膜片電極上時(shí)，可使膜片產(chǎn)生壓力發(fā)生形變，引起電容的變化，將電容器、靈敏電流計(jì)、直流電源串聯(lián)接成閉合電路，那么圖10當(dāng)f向上壓膜片電極時(shí)，電容將減小當(dāng)f向上壓膜片電極時(shí)，電容將增大若電流計(jì)有示數(shù)，則壓力f發(fā)生變化若電流計(jì)有示數(shù)，則壓力f不發(fā)生變化a b c d答案b10如圖11所示，c為中間插有電介質(zhì)的電容器，a和b為其兩極板，a板接地；p和q為兩豎直放置的平行金屬板，在兩板間用絕緣線懸掛一帶電小球；p板與b板用導(dǎo)線相連，q板接地開(kāi)始時(shí)懸線靜止在豎直方向，在b板帶電后，懸線偏轉(zhuǎn)了角度在以下方法中，能使懸線的偏角變大的是()圖11a縮小a、b間的距離b加大a、b間的距離c取出a、b兩極板間的電介質(zhì)d換一塊形狀大小相同、介電常數(shù)更大的電介質(zhì)答案bc11. 如圖12所示，已知平行板電容器