第十章 4 电容器的电容(学案)-【成才之路】2021-2022学年新教材高中物理必修第三册同步学习指导（人教版）

物理（必修·第三册 RJ） 的情况下,两脚间就有一电压,即跨步电压,人就会触电。 人若 不动就不会触电,若要逃离的话,就要采用袋鼠式走动的方式, 即用跳跃的方式逃离,就可以避免“跨步电压”。 课内互动探究 探究一 　 　 情境导入:提示:(1)b　 (2)b　 (3)b,b 典例 1:(1)60 V / m　 (2)1. 44 × 10 - 7 J　 (3)6. 6 V 解析:(1)设 a、b 两点间的距离为 d,由题意有 W1 = qUab,E = Uab d , 由 以 上 两 式 得 E = W1 qd = 1. 2 × 10 - 7 4 × 10 - 8 × 5 × 10 - 2 V / m = 60 V / m。 (2)设 b、c 两点沿场强方向的距离为 d1, Ubc = Ed1,d1 = bc·cos 60°,W2 = qUbc, 得 W2 = qE·bc·cos 60° = 4 × 10 - 8 × 60 × 12 × 10 - 2 × 0. 5 J = 1. 44 × 10 - 7 J。 (3)设电荷从 a 移到 c 电场力做功为 W,则 W =W1 +W2, 得 Uac = W1 +W2 q = 1. 2 × 10 - 7 + 1. 44 × 10 - 7 4 × 10 - 8 V =6. 6 V。 对点训练 1:C　 瞬间电压即瞬间电势差,求电势差有两个 公式:一是匀强电场中电势差与电场强度的关系式 U = Ed;二是 电势差的定义式 U = Wq 。 本题显然不能用 U = W q 求解,因为不 存在移动电荷做功的问题。 题目中也没有说明电鳗的头尾间 产生的电场是不是匀强电场,但告诉了该电场唯一确定的场强 值,这意味着我们可以把它当匀强电场处理,因此,可以用 U = Ed 求解了。 由 U = Ed 可知,电鳗在放电时产生的瞬间电压为 U = Ed = 104 × 0. 5 V = 5 000 V。 探究二 情境导入:提示:(1)由 E = Ud 可以得出结论:在等差等势 面中等势面越密的地方场强就越大。 (2)由于不知电场的性质,所以电势差 Uab与 Ubc的大小不 能确定。 典例 2:B　 由图可知,这是一个非匀强电场,且 Eb < Ea。 若 此电场为匀强电场,则 φc = - 35 V。 而此电场中 Eb < Ec < Ea, 即从 b 到 c 的过程中每单位距离上的电势降低要比从 c 到 a 的 过程中每单位距离上的电势降低慢,故 φc > - 35 V,因而选项 B 正确。 对点训练 2:BD　 由电场线疏密程度可知 ab 段上各点电场 强度大于 bc 段上各点电场强度,由 U = Ed 可定性判断出 Uab > Ubc,即 φa - φb > φb - φc,所以 φb < φa + φc 2 = 4 V,故 A 错误,B 正 确;又因为 Uac = Uab + Ubc,所以 UAC > 2UBC,b、d 在同一等势面 上,φb = φd,故 Uac > 2Udc,由电场力做功 W = qU,得 | Wac | > 2 |Wdc | ,故 C 错误,D 正确。 课堂达标检测 1. C　 根据公式 U = Ed 可知,两点间的电势差等于场强和这两 点间在电场线方向上距离的乘积,故 A 错误;根据公式 U = Ed 可知,沿电场线方向包括同一直线方向,距离相同,电势差 相同。 故 C 正确,B 错误;电势降低最快的方向才是电场强度 方向,故 D 错误。 故选 C。 2. AC　 沿电场线电势降低,可知场强方向水平向左,场强大小 为 E = Ud = 2 0. 02 V / m = 100 V / m,故选 A、C。 3. AD　 由匀强电场中,平行且相等的线段间电势差相等,故 φD = φB = 4. 5V,DB 为等势面,故 A 正确,B 错误;电场方向和等 势线垂直,顺电场线方向电势降低,所以场强方向沿 AC,计算 AC 长度为 3 cm,AC 电势差为 9 V,得出匀强电场场强大小为 9V / 3 cm = 300 V / m,故 C 错误,D 正确。 4. (1)带负电　 - 0. 2 J　 (2)104 V　 (3)106 V / m 解析: ( 1 ) 带 负 电, 电 势 能 增 加 0. 2 J, 即 电 场 力 做 功 为W = - 0. 2 J (2)由 A→B 电场力做负功,q = - 2 × 10 - 5 C, 则 UAB = W q = 10 4 V (3)根据匀强电场中的关系式有:U = Ed,由几何关系可知 d = ABcos 60° = 0. 01 m,则 E = 106 V / m。 4. 电容器的电容 课前预习反馈 　 　 知识点 1:1. 绝缘　 很近