2017-2018學年高中物理第一章靜電場6電容器和電容7靜電的應用及危害學案教科版選

1、6.電容器和電容7.靜電的應用及危害電容器和電容j. X 、基礎初探先填空1電容器（1）構造：兩個彼此絕緣又相互靠近的導體就可以組成一個電容器如兩塊平行金屬板正對、靠近且兩板間充滿絕緣物質(zhì)（電介質(zhì)），這兩板就組成了平行板電容器.（2）_ 電容器的帶電荷量：是指其中一個極板所帶電荷量的絕對值_（3）電容器的充電和放電（如圖 1-6-1 所示）:圖 1-6-11充電：使電容器兩個極板帶上等量異種電荷的過程叫做充電. _2放電：使充電后的電容器兩極板的異種電荷中和的過程叫做放電. _充電敞電學習目標1. 知道什么是電容器以及常見的電 容器.知道電容器充電和放電的含 義.2. 理解電容的概念及其定義式

2、C=Q并能進行有關運算.（重點、難點）3知道平行板電容器的電容與哪些 因素有關，了解公式c=kd并能用4nkd其討論分析有關問題.（難點）4 .了解靜電現(xiàn)象，知道靜電的應用 和危害.知識脈絡定楚、作用丸電平行板強一1標電的電容22電容定義34安電容器所帶的電荷量Q與電容器兩極板間的電勢差U的比值，公式為C=Q(2)物理意義表示電容器容納電荷本領的大小.照相機的電子閃光燈能發(fā)出強烈的閃光，這時通過閃光燈的電流相當大，有時可達幾千圖 1-6-2探討 1:照相機的電源能夠提供的電流卻非常小，為何電子閃光燈能發(fā)出強烈的閃光?觸發(fā)后，電容器中儲存的能量瞬間釋放出來，從而使燈管內(nèi)氣體發(fā)出耀眼的白光.探討

3、2:電子閃光燈發(fā)光的過程是充電還是放電？其電容變嗎?核心點擊1.電容器的充放電過程(3)單位在國際單位制12L1 F= 10 pF.再判斷1電容大的電容器帶電荷量一定多.(X)* 2電容為C的電容器所帶電荷量為Q若電荷量增大為 2Q則電容變?yōu)?2C(X)3電容器的一個極板帶正電荷，另一極板帶等量負電荷，其帶電荷量指的是一個極板后思考給電容器充電時，電容器所帶電荷量增加， 兩極板間的電場強度怎樣變化？儲存的電能 怎樣變化？【提示】 電場強度增大，儲存的電能增加.-O 核心喪破合作探討【提示】 這是因為照相機中有電容器，照相機中的電源先給電容器充電,當閃光燈被【提示】 放電過程不變上電荷量的多少.

4、(V)回斟py姿血 碼上掃掃5充電過程放電過程 nr+廠+ 電流流向+4- 4-+F1 1電流變化減小減小極板電量增加減小板間電場增強減弱板間電壓與電源相同板間電壓為零結(jié)果兩極板帶等量異種電何極板電荷中和2.對電容的定義式C=*的理解(1)電容由電容器本身的構造決定電容器的電容是反映電容器容納電荷本領的物理量，用比值C=來定義，但電容的大小與Q U無關，是由電容器本身的構造決定的.(2)通過Q-U圖像理解，如圖 1-6-3 所示，Q-U圖像是一條過原點的直線，其中Q為一個極板上所帶電荷量的絕對值，U為兩板間的電勢差，直線的斜率表示電容大小因而電容器的電容也可以表示為C=Q即電容的大小在數(shù)值上等

5、于兩極板間的電壓增加(或減小)1UV 所增加(或減小)的電荷量.圖 1-6-3講練沖關碘例 U 個平行板電容器，使它每板電荷量從 Q = 30X10_6c 增加到 Q = 36x106C 時，兩板間的電勢差從10 V 增加到U2，求：(1)這個電容器的電容多大？(2) Ua 為多少?如要使兩極板電勢差從 10 V 降為lb= 6 V，則每板需減少多少電荷量?【解析】(1)電容器的電容C=30X10610F=3X1066 因為電容器的電容不變，所以-6,Q 36x10U2= =-6V=12 V.C3X10(或減少)1 V 電勢差所需增加(或減少)的電荷量,Q=CAU=3x10-6x(106) C

6、=12x10-6C.【答案】 (1)3 卩 F (2)12 V (3)12x10-C為q的點電荷，則它受到的靜電力的大小為【導學號：96322021】4kQqBP名師屈,在解析有關電荷變化量或極板間電壓變化量的題目中,基礎初探先填空即c-yQ要求兩極板間電勢差降為6V，則每板應減少的電荷量為(3)根據(jù)電容的定義，它等于每增加某平行板電容器的電容為C,帶電荷量為Q相距為d，今在板間中點放一個電荷量-Qd【解Q U根據(jù)公式C=UE=d，F(xiàn)=Eq可得該電荷受到的靜電力大小為F=尋故選項 C 正確.【答匕應便捷解題時，兩個公式要靈活應用.F平行板電容器的電容、常用電容器兩個公式的應用公式C=AU是公式

7、A毎/、 式應用C=A71平行板電容器(1)結(jié)構由兩個相互平行且彼此絕緣的金屬板構成.(2)電容的決定因素電容C與兩極板間的相對介電常數(shù)成正上_ 跟極板的正對面積S成正比，跟極板間的距離d成反比.(3)電容的決定式8 產(chǎn)芻， r為電介質(zhì)的相對介電常數(shù)4nkd當兩極板間是真空時：C=石，式中k為靜電力常量.2 常用電容器(1) 分類按電介質(zhì)分：空氣電容器、聚苯乙烯電容器、*陶瓷電容器、電解電容器等 ，按電容是否可變分：可變電容器、固定電容器.(2) 電容器的額定電壓和擊穿電壓1額定電壓：電容器能夠長期正常工作時的電壓.2擊穿電壓：電介質(zhì)被擊穿時在電容器兩極板上的極限電壓，若電壓超過這一限度， 則

8、電容器就會損壞.再判斷1.加在電容器兩極板間的電壓能超過擊穿電壓.(X)2 電容器外殼上標的是額定電壓.(V)3.將電介質(zhì)插入平行板電容器時，電容器的電容將變小.(X)后思考在選用電容器時應注意什么問題？【提示】 要注意電容器上所標的兩個參數(shù)即電容和額定電壓.-O 核酸突破 o-合作探討在研究“影響平行板電容器電容大小的因素”的實驗中，連入了靜電計.電容器靜電計8圖 1-6-4探討 1:靜電計的作用是什么？【提示】 用靜電計測量已經(jīng)充電的平行板電容器兩極間的電勢差U,從指針偏轉(zhuǎn)角度的大小可推知U的大小.探討 2：d變時，極板上電荷量有何特點？9【提示】 保持不變.核心點擊1 板間電場強度的兩個

9、公式板間電壓與電場強度的關系公式：E=U（2）板間電場強度的決定公式：4nkQ、Q . . .E=s（或Exg），即板間電場強度止比于電荷的面密U Q4nkQQ度.（公式的推導：E=曠C= V 所以E飛）2平行板電容器的兩類典型問題兩類問題始終與電源連接充電后與電源斷開、不變量U不變Q不變L自變量d/LXs因變量E=U,d變大，E變?。籨變小，E變大4nkE-Q；S變大，E變?。籗變小，E變大rSQ=PU d變大，Q變小；d4nkd變小，Q變大4nkdU=- Q, S變大，U變??；S變小，rSU變大講練沖關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，靜電計指針張角將變大C

10、. 若將玻璃板插入兩板之間，則靜電計指針張角變大D. 若將 A 板拿走，則靜電計指針張角變?yōu)榱鉩S【解析】 電容器上所帶電荷量一定，由公式C=7CS知，當d變大時，C變小，再由典例（多選）如圖 1-6-5 所示，用靜電計可以測量已充電的平行板電容器兩極板之）【導學號：96322022】圖 1-6-5104nkdC=Q得U變大；當A板上移時，正對面積S變小，C也變小，U變大；當插入玻璃板時，C變大,U變小；當將A板拿走時，相當于使d變得更大，C更小，故U應更大，故選項A B正確，選項 C、D錯誤.【答案】AB如圖 1-6-6 所示，先接通開關 S 使電容器充電，然后斷開開關 S當增大兩極板間距

11、離時，電容器所帶電荷量Q電容C兩板間電勢差U電容器兩極板間場強E的變化情況 是()A. Q變小，C不變，U不變，E變小B. Q變小，C變小，U不變，E不變C. Q不變，C變小，U變大，E不變D. Q不變，C變小，U變小，E變小eS【解析】電容器充電后再斷開開關 S,其所帶的電荷量不變；由 8 于可知，d增大dQU Q QU時，C變?。挥忠驗閁 C，所以U變大；對于場強E,由于E= ”，U=C=S，所以4nkd4nkdQ4nkQ,=.由以上分析可知，間距d增大，E不變因此 C 正確.rSdrS【答案】C一平行板電容器兩極板之間充滿云母介質(zhì)，接在恒壓直流電源上.若將云母介質(zhì)移出，則電容器()【導學

12、號：96322023】A.極板上的電荷量變大，極板間的電場強度變大B.極板上的電荷量變小，極板間的電場強度變大C.極板上的電荷量變大，極板間的電場強度不變D.極板上的電荷量變小，極板間的電場強度不變rS【解析】平行板電容器電容的表達式為C=4nd，將極板間的云母介質(zhì)移出后，導致電容器的電容C變小.由于極板間電壓不變，據(jù)Q= CU知，極板上的電荷量變小. 再考慮、U、11到極板間電場強度E=d，由于U d不變，所以極板間電場強度不變，選項D 正確.12【答案】D對平行板電容器定性分析的解題步驟:確定不變量.電容器與電源相連時， 電壓U不變；電容器充電后與電源斷開時，C=U分析電容器所帶電荷量Q或

13、兩極板間電壓U的變化I用E=U或Exf(Q,S)分析電容器兩極板間場強的變化，或根據(jù)電容器帶電量|靜電勺應用及危害O 基礎初探-先填空1.靜電的應用靜電可以被人們利用，例如靜電噴涂、靜電屏蔽、靜電除塵、靜電復印機、激光打印機 等都用到了靜電現(xiàn)象其中，激光打印機是利用正負電荷相互吸引的原理制成的.2. 靜電的危害由于靜電極易產(chǎn)生并且能形成較高的電壓，所以靜電有時給人類生活和生產(chǎn)帶來危害和麻煩.例如，雷電可造成人畜傷亡、造成安全事故、引起森林大火、干擾無線電通信等；靜 電放電可引起爆炸和火災，造成電磁干擾、擊穿集成電路和電子元件等.73. 防止靜電危害的方法(1)要盡快導走多余電荷，避免靜電積累衛(wèi)

14、簡單又最可靠的辦法是用導線把設備接地.如大型油罐車下部拖的鐵鏈，就起到這樣的作用. 調(diào)節(jié)空氣的濕度，讓積累的電荷容易隨時放岀，無法進一步積累，也是防止靜電危 害的有效方法.(3)在易燃易爆氣體和粉塵聚集的場所保持良好的通風，清除靜電火花的積累也是土分帶電荷量Q不變|根據(jù)決定式C=4和S、4nkdSr、d的變化分析平行板電容器電容的變化根據(jù)定義式的變化分析回路中的電流方向13重要的防靜電措施.再判斷1油罐車后面拖一條接地鐵鏈是將靜電導入大地，避免電荷積累.(V)142 對于易產(chǎn)生靜電的機械零件，盡量使用導體材料.（V）3避雷針安裝在高大建筑物的頂端，而不必接地.（X）后思考避雷針為什么可以防止雷

15、擊？圖 1-6-7【提示】 避雷針可以通過尖端放電，使電荷不斷向大氣釋放中和空氣中的電荷，達到避免雷擊的目的.-O 核曲突破 o-合作探討探討：你知道家用電視機、收音機外殼的制作材料為何一般是塑料，而不用金屬的主要原因嗎？【提示】 若用金屬制作家用電視機、 收音機外殼，用電器的金屬外殼就形成靜電屏蔽， 電磁信號就難以被電視機、 收音機這類電磁波接收器接收，電視機、收音機就不能正常工作.核心點擊1. 靜電的產(chǎn)生兩種不同的物體相互摩擦可以起電，甚至干燥的空氣與衣物摩擦也會起電.摩擦起的電在能導電的物體上可迅速流動傳導，而在不導電的絕緣體如化纖、毛織物等物體上就不會流失而形成靜電，并聚集起來，當達到

16、一定的電壓時就產(chǎn)生放電現(xiàn)象，產(chǎn)生火花并發(fā)出聲響.2. 產(chǎn)生放電現(xiàn)象的原因通常情況下空氣是不導電的，但是如果電場特別強， 達到 106V/m 時，氣體分子中的正、負電荷受到方向相反的強電場力，有可能被“撕”開， 這個現(xiàn)象叫做空氣的電離，電離后空氣中存在著負離子、 正離子和自由電子， 這些離子在強電場作用下加速運動，高速運動的離子撞擊氣體分子，使更多的分子電離，這時空氣成為導體，于是產(chǎn)生了放電現(xiàn)象，也就是空圖 1-6-815氣被擊穿而導電.-講練沖關 O-典例通常情況下空氣是不導電的，但是當擊穿電場達到56.0X10 V/m 時空氣將被16電離而發(fā)生放電現(xiàn)象， 已知某次閃電的長度為 300 米，發(fā)

17、生閃電前瞬間兩云層之間的電壓大約為多少？【解析】 兩云層d= 300 m 間能形成的電壓為：58U= Ed=6.0 x10 x300 V=1.8x10 V.【答案】 1.8x108V（多選）為了防止靜電的危害， 應盡快把產(chǎn)生的靜電導走，下面措施中是防止靜電危害的是（）A. 油罐車后面裝一條拖地的鐵鏈B. 電工鉗柄上套有絕緣膠套C. 飛機輪上裝搭地線D. 紡織車間中保持適當?shù)臐穸取窘馕觥?選項AC、D 中均是把靜電導走，故套是為了保持絕緣，以防止觸電，B 錯.【答案】 ACD防止靜電危害的對策和措施（1）要盡快導走多余電荷，避免靜電積累，可用導線把設備接地.調(diào)節(jié)空氣的濕度.（3）在易燃易爆氣體和

18、粉塵聚集的場所保持良好的通風，消除靜電火花的引爆條件.AC、D 正確.電工鉗柄上套有絕緣膠學業(yè)分層測評（六）（建議用時：45 分鐘）171電容器是一種常用的電子元件下列對電容器認識正確的是（）【導學號：96322110】A 電容器的電容表示其儲存電荷的能力B. 電容器的電容與它所帶的電荷量成正比C. 電容器的電容與它兩極板間的電壓成反比D. 電容的常用單位有 卩 F 和 pF,1 卩 F= 103pF【解析】C=U是電容的定義式，不是決定式，故C與Q U無關，B、C 錯.1 卩 F= 106pF, D 錯電容是表示電容器儲存電荷的能力的物理量,A 選項正確.18小和兩極板間的電壓U的大小無關，

19、不能認為C與Q成正比，與U成反比，故 D 正確，A、B 錯誤.而 C 圖告訴我們電容器所帶的電荷量與極板間的電壓成正比，其比值即電容器的電容 不變，故 C 正確.【答案】 CD3.請用學過的電學知識判斷下列說法正確的是（）A. 電工穿絕緣衣比穿金屬衣安全B. 制作汽油桶的材料用金屬比用塑料好C. 小鳥停在單根高壓輸電線上會被電死D. 打雷時，呆在汽車里比呆在木屋里要危險【解析】電工穿金屬衣可以起到靜電屏蔽的作用，選項 A 錯誤；制作汽油桶的材料用金屬可使與空氣摩擦產(chǎn)生的靜電流入地下，減少靜電積累，因此制作汽油桶的材料用金屬比用塑料好，選項 B 正確；小鳥停在單根高壓輸電線上，兩腳之間的電壓幾乎

20、為零，沒有電流從小鳥身上通過，所以小鳥不會被電死，選項 C 錯誤；現(xiàn)在的汽車一般都是金屬物件，可以起到靜電屏蔽的作用， 使該汽車內(nèi)部基本不受影響， 所以呆在汽車里比呆在木屋里要安全，選項 D 錯誤.【答案】B4.（多選）某電容器上標有“1.5 卩 F 9 V”字樣，則該電容器（）A. 所帶電荷量不能超過 1.5X10-6CB. 所帶電荷量不能超過 1.35X105CC. 所加電壓不應超過 9 VD.該電容器的擊穿電壓為 9 V【解析】 電容器上標出的電壓為額定電壓， 即電容器正常工作時的電壓， 擊穿電壓大 于額定電壓，故 C 對，D 錯.而由C=眷可得，Q= CU當電容器兩極板間電壓恰為 9

21、V 時， 電容器所帶的電荷【答案】 A2.（多選） 下列是描述對給定的電容器充電時其電荷Q電壓U電容C之間相互關系的圖像，其中正確的是（【解析】 對于給定電容器的電容是由電容器本身決定的,D與電容器的帶電荷量Q的大A19量達到最大值，即 Q= 1.5X10_6X9 C = 1.35X10一5C.【答案】BC5. 如圖 1-6-9 所示的實驗中，關于平行板電容器的充、 放電，下列說法正確的是（）【導學號：96322111】圖 1-6-9A.開關接 1 時，平行板電容器充電，且上極板帶正電B.開關接 1 時，平行板電容器充電，且上極板帶負電C.開關接 2 時，平行板電容器充電，且上極板帶正電D.開

22、關接 2 時，平行板電容器充電，且上極板帶負電一）【解析】 開關接 1 時，平行板電容器充電，上極板與電源正極相連而帶正電，A 對，B 錯；開關接 2 時，平行板電容器放電，放電結(jié)束后上、下極板均不帶電，C D 錯.C j【答案】 A6. 一充電后的平行板電容器保持兩極板的正對面積、間距和電荷量不變，在兩極板間插入一電介質(zhì)，其電容C和兩極板間的電勢差U的變化情況是（）A. C和U均增大B. C增大，U減小C. C減小，U增大D. C和U均減小【解析】 由可知，插入電介質(zhì)后，-增大，電容C增大；由U= *丁知U減4nkdCI小，故選 B.【答案】 B7.板間距為d的平行板電容器所帶電荷量為Q時，

23、兩極板間電勢差為U，板間場強為1E.現(xiàn)將電容器所帶電荷量變?yōu)?Q,板間距變?yōu)?d,其他條件不變，這時兩極板間電勢差為2Yi-* %U,板間場強為 巳，下列說法正確的是（）-JZ【導學號：96322112】A.U,巳=E1B. U= 2U,巳=4EC. Ua=U,E2= 2E1D.12= 2U,E2= 2EQ U1rS【解析】U=C E=q.當板間距變?yōu)?2d時，由C= 471kd可知電容變?yōu)?2C而所帶電2Q12U荷量也變?yōu)?2Q故 U= =U,E= =2= 2E, C 選項正確.202C1dd2【答案】 C&有一充電的平行板電容器，兩極板間電壓為3V,先使它的電荷量減少 3X104C

24、 ,1于是電容器兩板間的電壓降為原來的 3,此電容器的電容是多大？若電容器極板上的電荷量全部放掉，電容器的電容是多大?【解析】 電容器兩極板間電勢差的變化量為 U=1-3 X 2 V由C=Q有C=3號F = 1.5X10-4F = 150 卩 F電容器的電容是由本身決定的，與是否帶電無關， 所以電容器放掉全部電荷后，電容仍是 150 卩 F.【答案】 150 卩 F 150 卩 F9在如圖 1-6-10 所示的電路中，閉合開關S,用電壓為U的直流電源對平行板電容器充電，要使電容器兩板間電壓大于U,可采取的辦法為（）A. 先將 S 斷開，然后將兩板間距離拉大一些B. 先將兩板間距離拉大一些，然后

25、將 S 斷開C.先將兩板正對面積減少一些，然后將S 斷開D. 先將 S 斷開，然后將兩板間距離減小一些Q【解析】 若先斷開 S,則Q不變化，再將電容器的兩板間距離拉大，C減小，由U=知U增大，選項 A 正確；若先拉大兩板間距離，電壓U不變，再斷開 S,U仍不變化，選項B 錯誤；若先將兩板正對面積減少，電壓U不變，再將 S 斷開，U仍不變化，選項 C 錯誤；若先將 S 斷開，Q不變化，再將兩板間距離減小時，C增大，由U=C知U減小，選項 D 錯誤.【答案】 A10.（多選）在如圖 1-6-11 所示的實驗裝置中，一帶電平行板電容器的極板A與一靜電計相接，極板B接地.若極板A稍向右移動一點，則下列說法中正確的是（ ）【導學號： 96322113】2122圖 1-6-11A. 靜電計指針偏角變小B. 靜電計指針偏角變大C. 極板上的電荷量幾乎不變，兩極板間的電壓變大D. 極板上的電荷量幾乎不變，兩極板間的電壓變小PrS【解析】極板A稍向右移動一點，電容器間的距離增大，則由C=濟可知，電容器的