高中物理電容器的電容學(xué)案4

1、1.8電容器的電容學(xué)案6【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1、了解電容器的構(gòu)造和常用電容器。2、知道電容器充電和放電過(guò)程是能量轉(zhuǎn)化的過(guò)程。3、了解電容器的電容。4、經(jīng)歷影響平行板電容器電容因素的實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程，知道決定平行板電容器電容大小的因素?！緦W(xué)習(xí)重點(diǎn)】：電容器的概念、定義式及影響平行板電容器電容因素?！緦W(xué)習(xí)難點(diǎn)】：電容的定義和引入；對(duì)平行板電容器的動(dòng)態(tài)分析?！局R(shí)梳理】1 .電容器所帶的電荷量是指一個(gè)極板帶電荷量的絕對(duì)值.2 .平行板電容器的電容公式公=7與，3 .電容器所帶電荷量gG：4 .電容器的兩類問(wèn)題(1)與電源一直連接，電容器兩板電勢(shì)差保持不變.由門加小=五七求出小再代入方=才可得平行板電容器兩極板間

2、的電場(chǎng)強(qiáng)度為4nkO1=-8,即0不變時(shí)，與5成反比.結(jié)論：只改變板間距離，場(chǎng)強(qiáng)不變.七QS(2)充電后，與電源斷開(kāi)，電容器的帶電荷量0保持不變.已知平行板電容器兩極板間的距離d和兩極板之間的電壓&可用下式計(jì)算兩極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度即電壓不變時(shí)E與d成反比.結(jié)論：只改變正對(duì)而積，場(chǎng)強(qiáng)不變.【典型例題】【例1】一種靜電除塵器，由兩塊距離為1cm的平行金屬板A、B組成，nn如圖所示，兩板間接上9乂10十的值流電壓時(shí)，在兩板間產(chǎn)生一個(gè)強(qiáng)電場(chǎng)，如果一粒塵埃，其質(zhì)量為1.0乂10-珠8,電荷量為4.8乂1()9(：,試通過(guò)計(jì)算來(lái)J,卜比較塵埃所受的重力和電場(chǎng)力的大小，并說(shuō)明除塵原理?！窘馕觥繅m埃所受的重力於

3、1:1.0乂1()-義10=1.0乂10飛兩板間的場(chǎng)強(qiáng)為E=U/d=9X104(1X1(0=9X105(V/m),塵埃受到的電場(chǎng)力F=qE=4.8X1(TX9X105=4.32X10-5N,F/G=43.在實(shí)際應(yīng)用中，塵埃所帶的電荷來(lái)自被強(qiáng)電場(chǎng)電離的空氣分子，空氣分子被電離后成為電子和正離子，正離子被吸引到負(fù)極板上得到電子，又成為分子，而電離出的電子在向正極板運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，遇上塵埃，而使塵埃帶上負(fù)電，這樣帶負(fù)電的塵埃被吸附到到正極板上而被收集。D例2三塊相同的金屬平板A、B、D自上而下水平放置，間距分別為力和次，如圖所示，A、B兩板中心開(kāi)孔,在A板的開(kāi)孔上擱有一金屬容器P,P與A板接觸良好，其內(nèi)

4、盛有導(dǎo)電液體，A板通過(guò)閉合的電鍵S與電壓為4的電源正極相連，B板與電源的負(fù)極相連并接地，容器p內(nèi)的液體在底部小孔o(hù)處形成質(zhì)量為溜、帶電量為q的液滴后自由下落，穿過(guò)B板的開(kāi)孔落在D板上，其電荷被D板吸附，液體隨即蒸發(fā)，接著容器底部又形成相同的液滴自由下落，如此繼續(xù)，整個(gè)裝置放在真空中.(1)第1個(gè)液滴到達(dá)D板時(shí)的速度為多少？(2)D板最終達(dá)到多高的電勢(shì)？(3)設(shè)液滴的電量是A板所帶電量的4倍(&=0-02),A板與B板構(gòu)成的電容器的電容為C0=5xl產(chǎn)F,?70=1000V,溶=0.02g,近=d=5cm,試計(jì)算d板最終的電勢(shì)能.(4)如果電鍵S不是始終閉合，而只是在第一個(gè)液滴形成前閉合一下，隨

5、即打開(kāi)，其他條件與(3)相同，在這種情況下，D板最終可達(dá)到的電勢(shì)值為多少？說(shuō)明理由.【解析】液滴落下后，由電場(chǎng)力和重力共同對(duì)它做功，由此可算出它到達(dá)D板的速度,液滴落下后，D板上出現(xiàn)正電荷.在DB間形成一個(gè)方向向上的場(chǎng)強(qiáng)，將阻礙以后繼續(xù)下落的液滴，使D板的帶電量有一限度，其電勢(shì)也有一個(gè)最大值.(1)設(shè)第一個(gè)液滴到達(dá)D板的速度為,對(duì)于液滴從離開(kāi)小孔0到D板的全過(guò)程，其功能關(guān)系qUo+mg(h+d)=mv,得、!二叱-+2g(h+d)2vm(2)隨著下落液滴的增多，D板帶的正電荷不斷積累，在DB間形成向上的電場(chǎng)E,通過(guò)0后的液滴在BD間作勻減速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)液滴到達(dá)D板的速度恰為零時(shí),D板的電勢(shì)達(dá)最高,

6、設(shè)為3由qU+mg(h+d)-q1)a=AEk=0,得3=U0+q(3)A板帶電量Q。=CU。，故每一液滴的電量q=aQ=0.02CU，代入上式得0.02x10-3x10(5+ 5)x10-2 VzO.O2x5xlOl2xlOOOV=2. 01X105V(4) 1000V,理由：S閉合能使R板帶有Q=5X10*1000=5乂10C的正電荷，由于S的斷開(kāi)，液滴下落到D將電荷傳給D,而A板上沒(méi)有電荷的補(bǔ)充，所以最終A板帶電量為零，D板的帶電量為Q.B、D兩板與A、B兩板距離相等，B、D兩板構(gòu)成的電容器的電容0加=的=。,因此做=/。=1000(U)【反思】收壘夔a【基礎(chǔ)練習(xí)】一、選擇題1、如圖（甲

7、）所示，兩平行金屬板間距為d,在兩極板間加上UW）如圖（乙）所示的電壓，在第1s內(nèi)質(zhì)量為m、帶電量為q的電荷處,I2uX-于靜止?fàn)顟B(tài)。關(guān)于該電荷在第2s內(nèi)的運(yùn)動(dòng)（設(shè)電荷末與極板接觸），,（A）做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度大小為g.（甲J（B）做變加速直線運(yùn)動(dòng),平均加速度大小為g/2（C）做變加速直線運(yùn)動(dòng)，2s末的加速度大小為g（D）2s末的加速度大小為g/22、如下圖所示，一帶負(fù)電小球懸掛在豎直放置的平行板電容器內(nèi)An丁IK部，接通S后，懸線與豎直方向的夾角為（），則（）什/IA.S閉合，減小AB板間的距離，則夾角。增大口口B. S閉合，減小AB板間的距離，則夾角0減小C. S斷開(kāi)，使B豎直向上移

8、動(dòng)一小段距離，則夾角0減小D.S斷開(kāi)，增大AB板間的距離，則夾角。不變二、填空題3、兩平行板電容器的電容之比為Q：C=3：2,帶電量之比為Q：Q：=3：1.若兩個(gè)電子分別從兩電容器的負(fù)極板運(yùn)動(dòng)到正極板，它們的動(dòng)能增量之比%：&：=.4、如下圖所示，電容器兩板間距離為d,電源兩板間電壓為6V,閉合開(kāi)關(guān)S后將板間距離減來(lái)d/4,再斷開(kāi)S,又將兩板間距離恢復(fù)到1LLd,此時(shí)電容器兩極板間的電壓是V.1三、計(jì)算題15、原有一油滴靜止在極板水平放置的平行板電容器中，給電容器再充一些電荷，油滴開(kāi)始向上運(yùn)動(dòng)，經(jīng)t（s）后，電容突然放電失去一部分電荷,又經(jīng)t（s）,油滴回到原來(lái)位置，假設(shè)在油滴運(yùn)動(dòng)過(guò)程中電量一定，則、：AQ=?參考答案選擇題lxA2、AD填空題3、2：14、24計(jì)算題5、3.4：1提示：電容器充電后C=2,板間電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)e=2,此時(shí)油滴靜止在極板之間UdcdqE=mg.電容器補(bǔ)充電荷AQ后，極板間場(chǎng)強(qiáng)E=0+二和電場(chǎng)力都增大,油滴由靜止開(kāi)始Cd向