2020届高考物理大一轮复习：平行板电容器 知识点复习+专项练习(PDF版)

图 1 平行板电容器 --------------------------------------------------- [知识梳理] 1．电容器 (1)组成：由两个彼此________又相互________的导体组成． (2)带电量：每个极板所带电荷量的__________． (3)电容器的充电和放电 充电：使电容器带电的过程，充电后电容器两极板带上等量的____________，电容器中 储存__________． 放电：使充电后的电容器失去电荷的过程，放电过程中__________转化为其他形式的能． 2．电容 (1)定义：电容器所带的____________与电容器两极板间的电势差 U的比值． (2)定义式：____________ (3)物理意义：表示电容器____________本领大小的物理量． 3．平行板电容器 (1)影响因素：平行板电容器的电容与____________成正比，与介质的____________成正 比，与________________成反比． (2)决定式：C＝____________，k为静电力常量． 思考 ：电容器的电容、电容器带电荷量的变化量以及对应两极板电压的变化量，三者 之间有什么关系？ 考点一 关于电容两个公式的意义 考点解读 1．电容的定义式 C＝U Q ，反映了电容器容纳电荷量的本领，但平行板电容器的电容 C的大 小与 Q、U都无关，仅由两个导体板的大小和形状、两导体板的相对位置以及极板间的 电介质来决定． 2．平行板电容器电容的决定式 C＝ εrS 4πkd，反映了电容 C的大小与两极板正对面积成正比， 与两极板间距离成反比，与极板间电介质的介电常数成正比． 典例剖析 例1 如图 1 所示为一只“极距变化型电容式传感器”的部分构件示 意图．当动极板和定极板之间的距离 d变化时，电容 C便发生变化， 通过测量电容 C的变化就可知道两极板之间距离 d的变化情况．在 下列图中能正确反映 C与 d之间变化规律的图象是 ( ) 思维突破 图 2 1．C＝ Q U是电容的定义式，C与 Q、U均没有关系，C是由公式 C＝ εrS 4kπd决定的． 2．而 Q＝CU，则 Q与 C、U有关，C一定时，C与 U成正比． 跟踪训练 1 根据电容器电容的定义式 C＝ Q U，可知 ( ) A．电容器所带的电荷量 Q越多，它的电容就越大，C与 Q成正比 B．电容器不带电时，其电容为零 C．电容器两极板之间的电压 U越高，它的电容就越小，C与 U成反比 D．以上说法均不对 考点二 电容器两类动态问题的分析方法 考点解读 电容器动态分析的思路 (1)确定不变量，分析是电压不变还是所带电荷量不变． (2)用决定式 C＝ εrS 4πkd分析平行板电容器电容的变化． (3)用定义式 C＝ Q U分析电容器所带电荷量或两极板间电压的变化． (4)用 E＝ U d分析电容器极板间场强的变化． 特别提醒 有一种情况我们应当作为结论记住：当电容器充电后与电源断开，即电容器所带 电荷量不变时，无论怎样改变板间距离，板间的场强是不变的． 典例剖析 例2 一平行板电容器充电后与电源断开，负极板接地．两板间 有一个正试探电荷固定在 P点，如图 2 所示，以 C表示电容器 的电容、E表示两板间的场强、φ表示 P点的电势，W表示正 电荷在 P点的电势能，若正极板保持不动，将负极板缓慢向右 平移一小段距离 l0 的过程中，各物理量与负极板移动距离 x的 关系图象中正确的是( ) 思维突破 1．本题中 l0的意义要认识清楚，l0是负极板向右移动的距离，而不是两极板间距离． 2．求与平行板电容器有关的问题时，应从平行板电容器的电容决定式入手，首先确定不变 量，然后根据电容决定式 C＝ εrS 4πkd进行推导讨论，找出各物理量之间的关系，从而得出 正确结论． 跟踪训练 2 如图 3甲所示为某同学设计的电容式位移传感器原理图，其中右板为固定极板， 左板为可动极板，待测物体固定在可动极板上．若两极板所带电荷量 Q 恒定，极板两端 电压 U 将随待测物体的左右移动而变化，若 U 随时间 t 的变化关系为 U＝at＋b(a、b 为 大于零的常数)，其图象如图乙所示，那么图丙、丁中反映极板间场强大小 E 和物体位移 x随时间 t变化的图线是(设 t＝0 时物体位移为零) ( ) 图 3 A．①和