课时10.4 电容器的电容-2023-2024学年高中物理同步练习分类专题教案（人教版2019必修第三册）

第十章 静电场中的能量 课时10.4 电容器的电容 1. 知道什么是电容器及常见的电容器，能举例说明电容器的应用。 2. 观察电容器充电和放电时的物理现象，会分析充、放电时的能量转换。 3. 理解电容器电容的概念及定义式。 4. 掌握平行板电容器的决定式并能运用其讨论有关问题。 一、电容器 1．电容器：由两个彼此绝缘又相距很近的导体组成。 2．平行板电容器：在两个相距很近的平行金属板中间夹上一层绝缘物质－电介质(空气也是一种电介质)，就组成一个最简单的电容器，叫作平行板电容器。 3．电容器的充、放电现象 把直流电源、电阻、电容器、电流表、电压表以及单刀双掷开关组装成实验电路。如图所示。 电容器的充、放电 (1)充电：把开关S接1，电源给电容器充电，电容器两极所带电荷量逐渐增大，电流表示数减小，电压表示数增大，当电流表示数为0，电压表示数不变时，电容器充电结束。 (2)放电：把开关S接2，电容器对电阻R放电，电流表示数减小，电压表示数减小，当电流表示数为0，电压表示数为0时放电结束。 (3)电容器充、放电过程中能量的变化 ①充电过程：电源的能量不断储存在电容器中。 ②放电过程：电容器把储存的能量通过电流做功转化为电路中其他形式的能量。 二、电容 1．定义：电容器所带的电荷量Q与电容器两极板之间的电势差U之比。 2．定义式：C＝。 3．物理意义：表征电容器储存电荷本领的特性。 4．单位：在国际单位制中，电容的单位是法拉(F)，另外还有微法(μF)和皮法(pF)，1 μF＝10－6 F,1 pF＝10－12 F。 5．电容器的额定电压和击穿电压 (1)额定电压：电容器能够长期正常工作时的电压。 (2)击穿电压：电介质被击穿时在电容器两极板上的极限电压，若电压超过这一限度，则电容器就会损坏。 6．平行板电容器 (1)电容的决定因素：电容C与两极板间的相对介电常数εr成正比，跟极板的正对面积S成正比，跟极板间的距离d成反比。 (2)电容的决定式：C＝，εr为电介质的相对介电常数。当两极板间是真空时，C＝，式中k为静电力常量。 三、常用电容器 1．固定电容器 (1)定义：电容固定不变的电容器。 (2)分类：聚苯乙烯电容器和电解电容器。 2．可变电容器：由两组铝片组成，固定的一组铝片叫作定片，可以转动的一组铝片叫作动片。转动动片，使两组铝片的正对面积发生变化，电容就随着改变。 基础过关练 题组一　对电容器和电容的理解 1.(2022北京中央民族大学附属中学月考)电容器是一种重要的电学元件。两个彼此绝缘又相距很近的导体就构成一个简单的电容器，它能储存电荷，其储存电荷的特性可以用电容来描述。关于已充电的某个平行板电容器，下列说法不正确的是 (　　 )　　　　 　　　　 　　　　 A.两极板上一定带异号电荷 B.两极板所带的电荷量一定相等 C.充上的电荷量越多，其电容就越大 D.充上的电荷量越多，两极板间的电势差就越大 2.(2022北京房山期中)一个固定电容器在充电过程中，两个极板间的电压U随电容器所带电荷量Q的变化而变化。下图中正确反映U随Q变化关系的是 (　　 ) 3.(2021吉林长春第一五一中学月考)有一已充电的电容器，两极板间的电压为3 V，所带电荷量为4.5×10-4 C，此电容器的电容是　 (　　 ) A.7.5×10-5 F B.1.5×10-4 F C.1.35×10-3 F D.2.7×10-3 F 题组二　电容器充、放电的特点 4.(2021山东学业水平合格性考试模拟)如图所示为某一电容器所带电荷量和两极板间电压之间的关系图线，若将该电容器两极板间的电压从40 V降低到36 V，下列说法正确的是 (　　 ) A.该过程是充电过程 B.该过程是放电过程 C.电容器的电容为5.0×10-2 F D.该过程中电容器所带电荷量的变化量为0.005 C 5.(2021江苏泰州期末调研)如图所示的电路，单刀双掷开关S原来与2连接，从t=0开始改接1，待电路稳定后，立即将开关S改接2。则流经电路中P点的电流i随时间t变化的图像(取图中向右的电流方向为正方向)和电容器两极板间电势差UAB随时间t变化的图像正确的是 (　　 ) 6.(2021山东聊城高一期末)某实验小组利用如图甲所示的电路“观察电容器的充、放电现象”。 (1)若将开关S接1，电容器上极板带　　　(填“正电”或“负电”)，再将S接2，通过电流表的电流方向　　　(填“向左”或“向右”)。  (2)实验中所使用的电容器如图乙所示，当电容器两端电压为额定电压时，电容器极板上所带电荷量为　　　　C(结果保留两位有效数字)。  题组三　电容器动态分析 7.(2020吉林省实验中学月考)平行板电容器与电源始终保持相连，在右极板由虚线位置平移到如图所示