高中物理 第一章 靜電場(chǎng) 8 電容器的電容學(xué)案 新人教版選修3-1(2021年最新整理)

1、2017-2018學(xué)年高中物理 第一章 靜電場(chǎng) 8 電容器的電容學(xué)案 新人教版選修3-12017-2018學(xué)年高中物理 第一章 靜電場(chǎng) 8 電容器的電容學(xué)案 新人教版選修3-1 編輯整理：尊敬的讀者朋友們：這里是精品文檔編輯中心，本文檔內(nèi)容是由我和我的同事精心編輯整理后發(fā)布的，發(fā)布之前我們對(duì)文中內(nèi)容進(jìn)行仔細(xì)校對(duì)，但是難免會(huì)有疏漏的地方，但是任然希望（2017-2018學(xué)年高中物理 第一章 靜電場(chǎng) 8 電容器的電容學(xué)案 新人教版選修3-1）的內(nèi)容能夠給您的工作和學(xué)習(xí)帶來便利。同時(shí)也真誠(chéng)的希望收到您的建議和反饋，這將是我們進(jìn)步的源泉，前進(jìn)的動(dòng)力。本文可編輯可修改，如果覺得對(duì)您有幫助請(qǐng)收藏以便隨時(shí)查

2、閱，最后祝您生活愉快 業(yè)績(jī)進(jìn)步，以下為2017-2018學(xué)年高中物理 第一章 靜電場(chǎng) 8 電容器的電容學(xué)案 新人教版選修3-1的全部?jī)?nèi)容。158電容器的電容學(xué)習(xí)目標(biāo)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。3。掌握平行板電容器電容的決定式,并能用其討論有關(guān)問題.一、電容器及電容導(dǎo)學(xué)探究（1)把電容器的兩個(gè)極板分別與電源兩極相連，對(duì)電容器進(jìn)行充電，該過程中能量是如何轉(zhuǎn)化的？當(dāng)把電容器兩極相接,對(duì)電容器進(jìn)行放電,該過程中能量是如何轉(zhuǎn)化的？(2）當(dāng)電容器的帶電荷量增加時(shí)，電容器兩極板間的電勢(shì)差如何變化？帶電荷量q和板間電勢(shì)差u的比值是否發(fā)生變化？答案(1）充

3、電過程中電源內(nèi)的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電容器內(nèi)的電場(chǎng)能;放電過程中電容器的電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為電路的內(nèi)能。（2）增大不變知識(shí)梳理1.電容器:儲(chǔ)存電荷和電能的裝置.任何兩個(gè)彼此絕緣又相距很近的導(dǎo)體，都可以看成一個(gè)電容器.2.電容器的充放電(1)充電：把電容器的兩極板分別與電池組的兩極相連，兩個(gè)極板分別帶上等量的異號(hào)電荷的過程，充電過程中，由電源獲得的電能儲(chǔ)存在電容器中.（2）放電：用導(dǎo)線把充電后的電容器的兩極板接通，兩極板上的電荷中和的過程，放電過程中，電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量.3.電容(1)定義：電容器所帶的電荷量q與電容器兩極板間的電勢(shì)差u的比值.(2）公式c，其中q指一個(gè)極板上帶電荷量的絕對(duì)值。（3）單位

4、：法拉,符號(hào)是f,1 f1 c/v,1 f106f1012 pf。4.說明(1）電容是表示電容器儲(chǔ)存電荷特性的物理量，只決定于電容器本身,而與q、u無關(guān)；(2)c是電容的定義式，對(duì)任何電容器都適用;(3)c，電容器的電容在數(shù)值上等于兩極板上每升高（或降低）單位電壓時(shí)增加（或減少）的電荷量。即學(xué)即用判斷下列說法的正誤.（1）電容器充電電荷量越多，電容增加越大。（）（2)電容器的電容跟它兩極板間所加電壓成反比.()(3）電容器的電容越大，所帶電荷量就越多。（)（4)對(duì)于確定的電容器，它所充的電荷量跟它兩極板間所加電壓的比值保持不變.()二、平行板電容器的電容及常用電容器導(dǎo)學(xué)探究平行板電容器由兩塊平

5、行放置的金屬板組成.利用平行板電容器進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：（1）如圖1所示，保持q和d不變，增大（或減少)兩極板的正對(duì)面積s，觀察電勢(shì)差u(靜電計(jì)指針偏角)的變化，依據(jù)c,分析電容c的變化.圖1（2)如圖2所示，保持q和s不變，增大(或減小)兩極板間的距離d，觀察電勢(shì)差u（靜電計(jì)指針偏角)的變化,依據(jù)c，分析電容c的變化。圖2（3)如圖3所示，保持q、s、d不變，插入電介質(zhì)，觀察電勢(shì)差u(靜電計(jì)指針偏角)的變化，依據(jù)c,分析電容c的變化。圖3答案（1）實(shí)驗(yàn)結(jié)論:s增大，電勢(shì)差u減小，電容c增大.(2）實(shí)驗(yàn)結(jié)論：d增大，電勢(shì)差u增大，電容c減小.（3）實(shí)驗(yàn)結(jié)論：插入電介質(zhì)，電勢(shì)差u減小，電容c增大。知識(shí)

6、梳理1。平行板電容器(1)構(gòu)成:由兩個(gè)彼此絕緣又相互靠近的平行金屬板組成.(2)電容的決定因素：電容與兩板正對(duì)面積s成正比，與電介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)r成正比，與極板間距離d成反比.(3)表達(dá)式c，r為相對(duì)介電常數(shù)，真空時(shí)r1.其他電介質(zhì)時(shí)r1.提醒：c適用于所有電容器;c僅適用于平行板電容器.2。常用電容器（1）分類：從構(gòu)造上看，可以分為固定電容器和可變電容器兩類.(2)電容器的額定電壓和擊穿電壓：額定電壓:電容器能夠長(zhǎng)期正常工作時(shí)的電壓。擊穿電壓:電介質(zhì)被擊穿時(shí)在電容器兩極板上的極限電壓，若電壓超過這一限度，則電容器就會(huì)損壞。即學(xué)即用判斷下列說法的正誤。（1)將平行板電容器兩極板的間距加大，電

7、容將增大.（)(2)將平行板電容器兩極板平行錯(cuò)開,使正對(duì)面積減小，電容將減小.（）（3)在平行板電容器極板間插入電介質(zhì)，電容將增大。(）(4)電容器外殼上標(biāo)的是額定電壓。（)一、對(duì)電容器、電容的理解1。電容由電容器本身的構(gòu)造決定，與q、u無關(guān).由公式c知，影響電容器電容大小的因素是電介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)r、電容器兩極板的正對(duì)面積s和兩極板間的距離d.2。c與c的比較c是電容的定義式，對(duì)某一電容器來說，qu 但c不變，反映電容器容納電荷本領(lǐng)的大小;c是電容器電容的決定式,cr,cs，c，反映了影響電容大小的因素。例1（多選)下列關(guān)于電容的說法正確的是（）a。電容是反映電容器容納電荷本領(lǐng)的物理量b。

8、電容器a的電容比b的大，說明a的帶電荷量比b多c。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d。由公式c知，若電容器兩極間電壓為10 v，極板帶電量為2105 c。則電容器電容大小為5105 f答案ac解析電容反映電容器容納電荷本領(lǐng)的大小，a對(duì).電容器a的電容比b的大，只能說明電容器a容納電荷的本領(lǐng)比b強(qiáng)，與是否帶電無關(guān)，b錯(cuò);電壓為10 v，電荷量為2105 c時(shí) ，電容c2106 f，d錯(cuò).例2有一充電的電容器，兩板間的電壓為3 v,所帶電荷量為4.5104 c，此電容器的電容是多少？將電容器的電壓降為2 v，電容器的電容是多少？所帶電荷量是多少？答案1.5104 f

9、1。5104 f3104 c解析c f1.5104 f。電容器電壓降為2 v時(shí)，電容不變,仍為1.5104 f。此時(shí)所帶電荷量為qcu1.51042 c3104 c。二、平行板電容器的電容及動(dòng)態(tài)分析1。平行板電容器動(dòng)態(tài)問題的分析方法抓住不變量，分析變化量，緊抓三個(gè)公式:c、e和c2。平行板電容器的兩類典型問題(1）平行板電容器始終連接在電源兩端：電勢(shì)差u不變.由c可知c隨d、s、r的變化而變化。由qucu，可知，當(dāng)u不變時(shí)，q也隨d、s、r的變化而變化.由e可知,當(dāng)u不變時(shí)，e隨d的變化而變化.（2）平行板電容器充電后，切斷與電源的連接:電荷量q保持不變.由c可知c隨d、s、r的變化而變化。由

10、u可知,當(dāng)q不變時(shí)，u也隨d、s、r的變化而變化。由e可知，e隨s、r的變化而變化,而與d無關(guān)。例3(多選）如圖4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間的電勢(shì)差u,現(xiàn)使b板帶正電，實(shí)驗(yàn)中，電荷量不變，則下列判斷正確的是（）圖4a。增大兩極板之間的距離，靜電計(jì)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解析電容器上所帶電荷量一定，由公式c得,當(dāng)d變大時(shí),c變小。再由c得u變大；當(dāng)a板上移時(shí)，正對(duì)面積s變小，c變小，u變大；當(dāng)插入玻璃板時(shí),c變大,u變小；當(dāng)將a板拿走時(shí),相當(dāng)于使d變

11、得更大，c更小，故u應(yīng)更大，故選a、b。靜電計(jì)的使用靜電計(jì)是在驗(yàn)電器的基礎(chǔ)上改造而成的，靜電計(jì)由相互絕緣的兩部分組成，靜電計(jì)與電容器的兩極板分別連接在一起，則電容器上的電勢(shì)差就等于靜電計(jì)上所指示的電勢(shì)差u，u的大小就從靜電計(jì)的刻度讀出，可見，靜電計(jì)指針的變化表征了電容器兩極板電勢(shì)差的變化。針對(duì)訓(xùn)練如圖5所示是一個(gè)由電池、電阻r、開關(guān)s與平行板電容器組成的串聯(lián)電路,開關(guān)s閉合。一帶電液滴懸浮在兩板間p點(diǎn)不動(dòng)，下列說法正確的是（)圖5a。帶電液滴可能帶正電b。增大兩極板間距離的過程中，電阻r中有從a到b的電流,電容器中負(fù)電荷從b運(yùn)動(dòng)到ac.斷開s，減小兩極板正對(duì)面積的過程中，液滴將加速下降d.斷開

12、s，減小兩極板距離的過程中，液滴靜止不動(dòng)答案d解析帶電液滴在重力和電場(chǎng)力作用下處于平衡狀態(tài)，電場(chǎng)力方向向上，電場(chǎng)方向向下，故液滴帶負(fù)電,a選項(xiàng)錯(cuò)誤.由c和qcu可知，兩極板間距離增大的過程中，c變小，所以q變小，因此電容器放電，放電電流的方向從a到b，負(fù)電荷由b板經(jīng)電源和電阻r流向a板，選項(xiàng)b錯(cuò)誤。斷開s，由c、qcu和ued知e,q不變，s減小，所以e增大，電場(chǎng)力大于重力，液滴將加速上升，c選項(xiàng)錯(cuò)誤.由e知,q不變，d減小，e不變,液滴靜止不動(dòng)，d選項(xiàng)正確。1.(多選）下列關(guān)于電容器和電容的說法中,正確的是（)a.根據(jù)c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

13、的電容器，其所帶電荷量與兩板間的電壓成正比c.無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關(guān)答案bcd解析由于電容器的電容是表示電容器容納電荷本領(lǐng)的物理量，是電容器的一種特性。一個(gè)電容器對(duì)應(yīng)唯一的電容值，不能說電容器的電容與其所帶電荷量成正比,與兩極板間的電壓成反比，因此a錯(cuò)誤，c、d正確。由于電容是定值，由qcu知，其所帶電荷量與兩板間的電壓成正比，故b正確。2。一個(gè)已充電的電容器，若使它的電量減少3104 c，則其電壓減少為原來的，則（)a.電容器原來的帶電量為9104 c

14、b.電容器原來的帶電量為4.5104 cc.電容器原來的電壓為1 vd.電容器的電容變?yōu)樵瓉淼拇鸢竍解析由c得qc(uu）cuqqq4。5104 c,故b正確.因電容器的電容不知,所以無法得出電容器原來的電壓，c錯(cuò)。電容是由電容器本身決定，跟電壓和電荷量的變化無關(guān)，所以電容器的電容不變，d錯(cuò)誤.3.（多選）如圖6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)，開關(guān)s合上后，靜電計(jì)指針張開一定角度，下述做法可使靜電計(jì)指針張角增大的是()圖6a.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s后，使a板向左平移一些d.斷開s后，使a、b正對(duì)面積減小一些答案cd解析靜電計(jì)顯示

15、的是a、b兩極板間的電壓，指針張角越大,表示兩板間的電壓越高。當(dāng)合上s后，a、b兩板與電源兩極相連，板間電壓等于電源電壓不變，靜電計(jì)指針張角不變;當(dāng)斷開s后,板間距離增大,正對(duì)面積減小,都將使a、b兩板間的電容變小，而電容器所帶的電荷量不變,由c可知，板間電壓u增大，從而靜電計(jì)指針張角增大。所以本題的正確選項(xiàng)是c、d。4。如圖7所示，平行板電容器帶有等量異種電荷，與靜電計(jì)相連,靜電計(jì)金屬外殼和電容器下極板都接地,在兩極板間有一固定在p點(diǎn)的點(diǎn)電荷，以e表示兩板間的電場(chǎng)強(qiáng)度，ep表示點(diǎn)電荷在p點(diǎn)的電勢(shì)能，表示靜電計(jì)指針的偏角.若保持下極板不動(dòng)，將上極板向下移動(dòng)一小段距離至圖中虛線位置，則()圖7a

16、.增大，e增大 b。增大，ep不變c。減小,ep增大 d。減小，e不變答案d解析若保持下極板不動(dòng),將上極板向下移動(dòng)一小段距離,根據(jù)c可知，c變大;根據(jù)qcu可知，在q一定的情況下，兩極板間的電勢(shì)差減小，則靜電計(jì)指針偏角減??；根據(jù)e，qcu，c聯(lián)立可得e,可知e不變;p點(diǎn)離下極板的距離不變，e不變，則p點(diǎn)與下極板的電勢(shì)差不變，p點(diǎn)的電勢(shì)不變,故ep不變;由以上分析可知，選項(xiàng)d正確.一、選擇題（17題為單選題，810題為多選題)1.下列關(guān)于電容器的敘述正確的是()a。電容器是儲(chǔ)存電荷的容器,只有帶電的容器才能稱為電容器b。兩個(gè)彼此絕緣而又相互靠近的導(dǎo)體，當(dāng)帶電時(shí)構(gòu)成電容器，不帶電時(shí)不是電容器c.電

17、容器所帶的電荷量是指每個(gè)極板所帶電荷量的代數(shù)和d。電容器充電過程是將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電容器的電能并儲(chǔ)存起來；電容器的放電過程，是將電容器儲(chǔ)存的電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能答案d解析電容器既然是儲(chǔ)存電荷的容器,它里面有無電荷不影響其儲(chǔ)存電荷的能力，a、b錯(cuò)誤；電容器所帶的電荷量指任一極板電荷量的絕對(duì)值,c錯(cuò)誤；電容器的充、放電伴隨能量的轉(zhuǎn)化，d正確。2。某一電解電容器如圖1甲所示，接入如圖乙所示的電路，下列說法正確的是(）圖1a。該電容器只有在電壓為45 v時(shí)，電容才是33 fb.該電容器能容納的最大電荷量為3.3105 cc。接通電路后,電容器的電容仍是33 fd.接通電路后,燈泡能持續(xù)發(fā)亮答案c

18、解析無論電容器是否充電,其電容都是33 f，選項(xiàng)a錯(cuò)誤，c正確；該電容器能容納的最大電荷量qcu1.5103 c，選項(xiàng)b錯(cuò)誤；電容器僅在充電時(shí)燈泡發(fā)光,充電結(jié)束后，燈泡熄滅,選項(xiàng)d錯(cuò)誤。3.一個(gè)電容器帶電荷量為q時(shí)，兩極板間電壓為u，若使其帶電荷量增加4。0107 c時(shí)，它兩極板間的電勢(shì)差增加20 v，則它的電容為()a。1。0108 f b。2。0108 fc。4。0108 f d.8.0108 f答案b解析c f2。0108 f.故選b.4.如圖2所示，為某一電容器中所帶電荷量和兩端電壓之間的關(guān)系圖線,若將該電容器兩端的電壓從 40 v降低到36 v，對(duì)電容器來說正確的是（）圖2a.是充電

19、過程b。是放電過程c。該電容器的電容為5102 fd.該電容器的電荷量變化量為0。2 c答案b解析由qcu知，u降低，q減小，故為放電過程,a錯(cuò)，b對(duì);由c f5103 f，可知c錯(cuò);qcu51034 c0。02 c，d錯(cuò)。5。如圖3所示，將平行板電容器接在電池組兩極間，兩板間的帶電塵埃恰好處于靜止?fàn)顟B(tài).若將兩板緩慢地錯(cuò)開一些,其他條件不變，則（)圖3a.電容器帶電荷量不變b。電源中將有電流從正極流出c。塵埃仍靜止d。電流計(jì)中將有電流，電流方向?yàn)閎a答案c解析電容器與電池組連接，其電壓不變，帶電塵埃靜止，靜電力與重力平衡,qemg，兩極板錯(cuò)開時(shí)電場(chǎng)強(qiáng)度不變，故c正確；因電容減小，由qcu,知電

20、荷量q減小，電容器放電，電流方向?yàn)閍b,a、b、d錯(cuò)誤.6。圖4為一只“極距變化型電容式傳感器的部分構(gòu)件示意圖。當(dāng)動(dòng)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(cè)量電容c的變化就可知道兩極板之間距離d的變化情況。在下列圖中能正確反映c與d之間變化規(guī)律的圖象是()圖4答案a解析由平行板電容器電容的決定式c可知，電容c與兩極板之間距離d成反比，在第一象限，反比例函數(shù)圖象是雙曲線的一支,選項(xiàng)a正確.7.如圖5所示,平行板電容器的電容為c,極板帶電荷量為q,極板間距為d.現(xiàn)在兩板間正中央放一帶電荷量為q的點(diǎn)電荷,則它所受到的電場(chǎng)力大小為（)圖5a.k b.kc. d.答案c解析平行板電容器極

21、板間電場(chǎng)為勻強(qiáng)電場(chǎng)，其電場(chǎng)強(qiáng)度為e，因此點(diǎn)電荷q在其中所受到的電場(chǎng)力為feq.8。如圖6所示，當(dāng)待測(cè)物體在左右方向發(fā)生位移時(shí)，電介質(zhì)隨之在電容器兩極板之間移動(dòng).如果測(cè)出了電容的變化，就能知道物體位移的變化。若電容器的電容變大，則物體的位移可能的變化是（）圖6a.加速向右移動(dòng) b.加速向左移動(dòng)c。減速向右移動(dòng) d。減速向左移動(dòng)答案bd解析電介質(zhì)插入電容器板間的部分越多，相對(duì)介電常數(shù)r越大，電容c越大,故只有電介質(zhì)板移動(dòng)的方向會(huì)影響r的大小，而與其做加速運(yùn)動(dòng)還是減速運(yùn)動(dòng)無關(guān)。由于相對(duì)介電常數(shù)r發(fā)生變化而引起電容器的電容c的變化 ，根據(jù)c可知，當(dāng)電容c變大時(shí)，r應(yīng)該增大，電介質(zhì)板應(yīng)向左移動(dòng)，所以選項(xiàng)

22、b、d正確.9。如圖7所示，平行板電容器兩極板a、b與電池兩極相連，一帶正電小球懸掛在電容器內(nèi)部.閉合開關(guān)s，充電完畢后懸線偏離豎直方向夾角為，則(）圖7a。保持s閉合，將a板向b板靠近，則增大b。保持s閉合，將a板向b板靠近，則不變c.斷開s,將a板向b板靠近,則增大d.斷開s，將a板向b板靠近，則不變答案ad解析保持開關(guān)s閉合,電容器兩端間的電勢(shì)差不變，帶正電的a板向b板靠近，極板間距離減小，電場(chǎng)強(qiáng)度e增大，小球所受的電場(chǎng)力變大,增大,故a正確，b錯(cuò)誤;斷開開關(guān)s，電容器所帶的電荷量不變，c,e，知d變化，e不變，電場(chǎng)力不變，不變。故c錯(cuò)誤，d正確.10.如圖8所示，平行板電容器與直流電源

23、連接，下極板接地,靜電計(jì)所帶電荷量很少，可被忽略。一帶負(fù)電的油滴被固定于電容器中的p點(diǎn)?，F(xiàn)將平行板電容器的下極板豎直向下移動(dòng)一小段距離，則（)圖8a.平行板電容器的電容將變小b。靜電計(jì)指針偏轉(zhuǎn)角變小c.帶電油滴的電勢(shì)能將減少d。若先將電容器的上極板與電源正極間的導(dǎo)線斷開，再將下極板向下移動(dòng)一小段距離，則帶電油滴所受靜電力不變答案acd解析將平行板電容器的下極板豎直向下移動(dòng)一小段距離，由c知，平行板電容器的電容將變小，選項(xiàng)a正確；p點(diǎn)的電勢(shì)p隨d的增大而增大，帶電油滴的電勢(shì)能epqp將減少,選項(xiàng)c正確；靜電計(jì)兩端的電勢(shì)差恒定，指針偏轉(zhuǎn)角不變，選項(xiàng)b錯(cuò)誤;若先將上極板與電源正極間的導(dǎo)線斷開，電荷量q一定，兩極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度e，與d無關(guān),則帶電油滴所受靜電力不變，選項(xiàng)d正確。二、非選擇題11.如圖9所示，一平行板電容器接在u12 v的直流電源上,電容c3。01010 f，兩極板間距離d1。20103 m,g取10 m/s2，求:圖9(1）該電容器所帶電荷量。(2）若板間