9.6 电容 电容器（第1、2课时）-2024-2025学年上海市高二物理必修三同步讲义（沪科版2020）

第六节 电容 电容器 第 1 课时 电容 电容器 课时聚焦 一、电容器 能存储__________和__________的装置称为电容器。可分为固定电容器和可变电容器，其对应的符号分别为 和 。U +Q −Q 最简单的电容器是__________电容器，它是在两个平行金属板中间夹上一层__________物质——__________（如空气、聚丙烯、云母等）组成的。 二、电容器的充放电 充电：将单刀双掷开关 S 置于接线柱 1，电源的两极就分别与电容器两极板相连接，这个过程称为对电容器充电。电容器两极板上的电荷量 Q 逐渐__________，两板间的电势差 U 逐渐_________。当两板间电势差增大至与电源两端电压________时，电路中不再有电流流动，电容器的充电过程完成。2 1 S R 放电：将单刀双掷开关 S 置于接线柱 2，电容器上的电荷中和放电。极板上电荷量 Q 下降，两极板之间的电势差 U 也随之________。当极板上的电荷量减小为______时，两极板之间电势差也下降为_________，电容器最终不再带电，电容器的放电过程完成。 【例 1】 用如图所示电路给电容器进行充、放电。若通过图中电流表的电流方向向右，那么电路中电流表的示数变化是 ________（选填“增大”或“减小”），单刀双掷开关 S 当前接通________（选填“1”或“2”）位置，电容器两端的电压表的示数变化是__________（选填“增大”或“减小”），电容器此时处于___________（选填“充电”或“放电”）状态。若通过图中电流表的电流方向向左，那么电路中电流表的示数变化是__________（选填“增大””或“减小”），单刀双掷开关 S 当前接通_______（选填“1”或“2”）位置，电容器两端的电压表的示数变化是__________（选填“增大”或“减小”），电容器此时处于_________（选填“充电”或“放电”）状态。2 1 S A V C R E 三、电容 1．概念：物理学中把电容器所带（每一个极板所带）的__________与电容器两极板间的__________之比称为电容器的电容，用符号 C 来表示。描述电容器存储__________的本领。 2．定义式：C = __________。 （1）单位：国际单位是法拉，简称法，用符号__________表示。常用单位：微法（μF）、纳法（nF）、皮法（pF），它们的关系：1 μF = __________F，1 nF = __________F，1 pF = __________F。 （2）电容取决于__________本身，与电容器所带的电荷量 Q 以及两极板间的电势差 U 均______关。U Q O （3）电容器的 Q – U 图像是一条过________的直线，直线的斜率表示________的大小。 （4）击穿电压：电容器的__________不被击穿的极限电压。 （5）额定电压：电容器长期工作时所能承受的电压，比击穿电压__________。（如右图，电容器上标的是额定电压） 【例 2】 平行板电容器一块极板上所带电量 Q = 3.0 × 10−8 C，两极板之间的电压 U = 2.0 V，则它的电容为___________μF。如果两板的带电量各减少一半，则两板电势差为________V。 【例 3】 某电容器的外壳上标有“1.5 μF 9 V”的字样。该参数表明（ ） A．该电容器只有在电压为 9 V 时电容才为 1.5 μF B．当两端电压为 4.5 V 时，该电容器的电容为 0.75 μF C．该电容器正常工作时所带电荷量不超过 1.5 × 10−6 C D．给该电容器充电时，电压每升高 1 V，单个极板的电荷量增加 1.5 × 10−6 C 【例 4】 如图，为某电容器中所带电量和两端电压之间的关系图像，若将该电容器两端的电压从 40 V 降低到 36 V，对电容器来说，下列说法正确的是（ ） A．是充电过程 B．是放电过程 C．电容为 5.0×10−2 F D．电容器的电量变化量为 0.2 C 同步精练 一、选择题 1． 关于电容器，下列说法中正确的是（ ）。 A．电容器所带电荷量与两极板间的电势差成反比 B．电容器两极板间的电势差越高，电容就越大 C．电容器所带的电荷量越多，电容就越大 D．电容是描述电容器储存电荷本领的物理量 2． 某新型电容器由于电极中加入了表面积非常大的石墨烯，所以具备超大的容量，适合作为动力电池的助力动力源。相对于普通电容器，该电容器（ ） A．极板电荷量较大 B．极板间的电场强度较大 C．单位电压容纳的电荷量较大 D．带相同电荷量时电压较大 3． 【多选】有人用图描述某电容器充电时，其电荷量 Q、电压 U、电容 C 之间的相互关系，正确的是（ ） O C Q A B C D C U U Q Q C O O O 4． 关于电容器和电容，下列说法正确的是（ ） A．电容器所带的电荷越多，其电容一定越大 B．电容器两板间的电压越高，其电容一定越大 C．电容器不带电时，其电容一定为零 D．电容器的电容只由其本身特性决定 5． 一平行板电容器，带电荷量为 Q，两极板电势差为 U，若带电量为 2Q，则（ ） A．电容变为原来的 2 倍，两极板电压不变 B．电容变为原来的 ，两极板电压不变 C．电容不变，两极板电压是原来的 D．电容不变．两极板电压是原来的2倍 6． 若使一已充电的电容器的电荷量减少 q，其电压减少为原来的 ，则（ ） A．电容器原来的带电荷量为 1.25q B．电容器的电容变为原来的 C．电容器原来的电压为 2 V D．将电容器完全放电后，其电容变为零 二、填空题 7． 一平行板电容器电压是 10 V 时，所带的电荷量为 200 C，则该电容器的电容是______F；若将电容器放电至电荷量为零，则电容___________（选填“变化”或“不变”）。 8． 如图所示为五种不同型号的电容器，按储存电荷本领由强到弱排序为______________。（填字母） （a）“14 μF 450 V” （b）“0.14 μF 1 kV” （c）“470 μF 25 V” （d）“4 F 5.5 V” （e）“50 F 2.7 V” 9． 如图所示，将一电容 C = 0.25 μF 的不带电电容器和电势差 U = 12 V 的电源连接。闭合开关 S，对电容器充电。充电完成后，电容器的负极板上带的电荷的电荷量相当于______________个电子所带的电荷量。C S 10． 如图所示，有一固定电容器的电容为 4.7 μF，额定电压为 50 V，则该电容器在额定电压下充电完成后所带的电荷量为_____________C。若实际电压降到 40 V 时，电容器所带电荷量的变化量为______________C。（注意正负） 11． 心室纤颤是一种可能危及生命的疾病。一种叫作心脏除颤器的设备，通过一个充电的电容器对心颤患者皮肤上的两个电极板放电，让一部分电荷通过心脏，使心脏完全停止跳动，再刺激心颤患者的心脏恢复正常跳动。如图是一次心脏除颤器的模拟治疗，该心脏除颤器的电容器电容为 15 μF，充电至 9.0 kV 电压，如果电容器在 2.0 ms 时间内完成放电，这次放电有_____________C 的电荷量通过人体组织，平均电流 为_________A。 三、综合题 12． 如图所示，金属平行板电容器的电容为 100 pF，两极板 A、B 之间相距 1 cm，电源电压为 60 V。对电容器充电，当两板间的电势差增大至与电源电压相等时，求：B A +Q −Q （1）电容器间的匀强电场的电场强度的大小和方向； （2）电容器所带的电荷量。 13． 平行板电容器两极板间的电势差为 100 V，当极板上的电荷量增加 1.0×10−9 C时，极板间某电荷受到的电场力增大为原来的 1.5 倍。 （1）这个电容器的电容是多大？ （2）当电容器两端接 200 V 电压时，极板上的电荷量是多少？ 第 2 课时 电容器的充放电实验 课时聚焦 四、实验 电容器的充电和放电 1．将单刀双掷开关 S 置于接线柱_____时就构成了电容器的充电电路，充电是使电容器两极板带上__________电荷的过程。 特点：充电电流方向是从电源的__________极流出、电路中电流__________；电容器所带电荷量__________、电容器两极板间电压__________、电容器中电场强度__________、充电过程电池的______能一部分转换为电容器的______能。2 1 S A V 2．当电容器充电结束后，将开关 S 置于接线柱____时就构成了电容器的放电电路放电：使充电后的电容器两极板的异种电荷__________的过程。 特点：放电电流方向是从电容器_______极板流出、电流________；电容器所带电荷量__________、电容器两极板间电压__________、电容器中电场强度__________、放电过程中电容器储存的________能转化为其他形式的能量。 I/mA t/s I – t 图像 充电时电流 从最大不均匀减少至0 放电时电流反向 从最大不均匀减少至0 U/V t/s U – t 图像 充电时电压 从 0 开始不均匀增加 放电时电压 不均匀减少至0 【例 1】 在如图的电路中，C 为电容器，L 为小灯泡，G 为零刻度在中央的灵敏电流计。将开关 S 先后接到 a、b 端，下列说法正确的是（ ） A．S 接 a 时，自由电子穿过了电容器间的电介质 B．S 接 a 时，电容器充电，灵敏电流计的示数逐渐变大 C．S 接 b 时，电容器放电，灯泡的亮度不变 D．S 接 a 时与接 b 时，灵敏电流计的偏转方向相反 【例 2】 【2022年北京高考】利用如图所示电路观察电容器的充、放电现象，其中 E 为电源，R 为定值电阻，C 为电容器，A 为电流表，V 为电压表。下列说法正确的是（ ） A．充电过程中，电流表的示数逐渐增大后趋于稳定 B．充电过程中，电压表的示数迅速增大后趋于稳定 C．放电过程中，电流表的示数均匀减小至零 D．放电过程中，电压表的示数均匀减小至零 *四、影响电容器电容的因素 影响平行板电容器的因素：两极板的__________、极板间的__________和极板间的__________。__________两极板的正对面积、插入__________、__________两极板间的距离，都可以增大平行板电容器的电容。反之亦然。 【例 3】 （多选）手机指纹识别功能的一个关键元件为指纹传感器。其部分原理：在一块半导体上集成有上万个相同的小极板，极板外表面绝缘。当手指指纹一面与绝缘表面接触时，指纹的凹点与凸点分别与小极板形成一个个正对面积相同的电容器，若每个电容器的电压保持不变，则（ ）电容变化 A．指纹的凹点与小极板距离远，电容大 B．指纹的凸点与小极板距离近，电容大 C．若手指挤压绝缘表面，电容电极间的距离减小，小极板带电量增多 D．若用湿的手指去识别，识别功能不会受影响 同步精练 一、选择题 1． 据媒体报道，科学家发明了一种新型超级电容器，能让手机几分钟内充满电。若用该种电容器给手机电池充电，下列说法正确的是（ ） A．该电容器给手机电池充电时，电容器的电容变大 B．该电容器给手机电池充电时，电容器存储的电能变少 C．该电容器给手机电池充电时，电容器所带的电荷量可能不变 D．充电结束后，电容器的电容为零 2． *如图，平行板电容器与两端电压为 U 保持不变的直流电源连接，现将平行板电容器的上极板竖直向下移动一小段距离，则（ ）U A．电容器的电容减小 B．电容器两极板间电压增大 C．电容器所带电荷量增大 D．电容器两极板间电场强度不变 3． 【2024年浙江高考】在“观察电容器的充、放电现象”实验中，把电阻箱 R、一节干电池、微安表（零刻度在中间位置）、电容器 C、单刀双掷开关组装成如图所示的实验电路。把开关 S 接 1，微安表指针迅速向右偏转后示数逐渐减小到零：然后把开关 S 接 2，微安表指针偏转情况是（ ） A．迅速向右偏转后示数逐渐减小 B．向右偏转示数逐渐增大 C．迅速向左偏转后示数逐渐减小 D．向左偏转示数逐渐增大 4． 【2024年甘肃高考】一平行板电容器充放电电路如图所示。开关 S 接 1，电源 E 给电容器 C 充电；开关 S 接 2，电容器 C 对电阻 R 放电。下列说法正确的是（ ） A．充电过程中，电容器两极板间电势差增加，充电电流增加 B．充电过程中，电容器的上极板带正电荷、流过电阻 R 的电流由 M 点流向 N 点 C．放电过程中，电容器两极板间电势差减小，放电电流减小 D．放电过程中，电容器的上极板带负电荷，流过电阻 R 的电流由 N 点流向 M 点 5． 结构固定的平行板电容器接通电路，其两板电压随时间变化的图像如图，则（ ） A．t1 时刻之前为放电过程 B．t1 时刻前平行板带电量与两板电压之比变小 C．t1 时刻后平行板带电量与两板电压之比变大 D．全过程平行板带电量与两板电压之比始终不变 6． 图甲是观察电容器充、放电过程的原理图，图中电源电压为 E；图乙是利用电压传感器和计算机收集到该实验的其中两个过程的 U - t 数据图像，则图乙中（ ） A．U0 > E B．U0 < E C．过程 Ⅰ 为充电过程 D．过程 Ⅱ 为充电过程 7． 比值定义法是物理学上常用的定义物理量的方法。下列不属于比值定义法的是（ ） A．E = B．C = C．I = D．φ = 8． 下列物理量与试探电荷无关的是（ ） A．电场强度和电场力 B．电场强度和电势 C．电场力和电势能 D．电势和电势能 9． 真空中相距为 r 的 A、B 两点固定有电荷量分别为 qA 和 qB 的点电荷。若空间仅存在两点电荷产生的电场，qA 受到的静电力大小为 F，则 B 点电场强度的大小可表示为（ ） A．k B．k C． D． 10． 如图，空间 O 点有一带电荷量为 Q 的正点电荷，P 点距离 O 点为 r，设该正点电荷在 P 点产生的电场强度大小为 E。若保持 r 不变，则图中能正确描述 E、Q 关系的是（ ）O Q P E r Q O E Q O E （B） Q O E Q O E （A） （C） （D） 11． 某电场区域的电场线分布如图，在电场中有 A、B、C、D 四个点，下列正确的是（ ） A．EA > EB B．EC > ED C．φA < φB D．φC < φD 12． 如图，在等量异种点电荷形成的电场中，O 是两点电荷连线的中点，E、F 是连线中垂线上相对 O 对称的两点，B、C 和 A、D 也相对 O 点对称，则（ ） A．B、C 两点电场强度方向相同，大小不相等 B．A、D 两点电场强度大小相等，方向相反 C．B、O、C 三点比较，O 点电场强度最大 D．E、O、F 三点比较，O 点电场强度最大 二、填空题 13． 有一平行板电容器，它的极板上带有 6×10−4 C 的电荷量，现只改变电容器所带的电荷量，使其两板间的电压变为 0.5 V，此时极板上所带的电荷量比原来减少了 4.5×10−4 C，则此电容器的电容为________μF，电容器原来两板间的电压为__________V。 14． 某同学用电流传感器和电压传感器做“观察电容器的充、放电现象”实验，电路如图甲。 （1）先使开关 S 与 1 端相连，电源向电容器充电，这个过程很快完成，充满电的电容器下极板带___________电； （2）然后把开关 S 置于 2 端，电容器通过电阻 R 放电，传感器将电流、电压信息传入计算机，经处理后得到电流随时间变化的 I – t 图像如图乙，图线与 I 轴及 t 轴所围成的面积表示_____________。 （3）若电源电压为 6 V，电容器的电容为 1 000 μF，则电容器充满电后的带电荷量为_________C。 15． 如图所示，水平实线表示匀强电场的电场线（箭头未画出）。一个带正电荷的粒子以某一速度射入该电场，仅在电场力作用下的运动轨迹如图中的虚线所示，a、b 为轨迹上的两点，则匀强电场的电场强度方向为_________。若 a 点的电势为 φa，b 点的电势为 φb，则 φa __________（选填“>”“=”或“<”）φb。b a 16． 如图所示，水平实线表示匀强电场的电场线（箭头未画出）。电场中有 A、B 两点，AB = 4 cm。将一电荷量为 + 1.0 × 10−6 C 的点电荷放在 A 点时，电势能为 4.0×10−4 J。将一电荷量为 − 2.0×10−7 C 的点电荷放在 B 点时，电势能为 5.0×10−6 J，则 A、B 两点的电势差 UAB 为________V，电场强度 E 的大小为______________N/C，方向为_________。B A 60° 三、综合题 蜜蜂授粉 蜜蜂飞行过程中身上会积累少量正电荷，一只蜜蜂通常的带电量约为 + 3×10−11 C，蜜蜂传播花粉时就利用了这些电荷。当蜜蜂飞到花蕊附近时，花粉颗粒会粘附在蜜蜂身上。当蜜蜂接近下一朵花时，部分花粉会留在下一朵花的花蕊上，完成授粉。静电力常量 k = 9.0×109 N·m2/C2，元电荷 e = 1.6×10−19 C。 1．一只原来电中性的蜜蜂在飞行过程中带上了 + 3.0×10−11 C 的电量，这是由于它（ ） A．失去了 1.9×108 个电子 B．失去了 1.9×108 个质子a b C．得到了 1.9×108 个电子 D．得到了 1.9×108 个质子 E．失去了 5.3×109 个电子 F．失去了 5.3×109 个质子 G．得到了 5.3×109 个电子 H．得到了 5.3×109 个质子 2．当蜜蜂靠近带负电的花蕊时，它们之间的电场如图所示。 （1）画出 a 点的电场方向； （2）用虚线画出通过 b 点的等势面； （3）a、b 两点中______点电场强度较大，______点电势较高（均选填“a”或“b”）。 3．设花蕊的电势为 φ1，蜜蜂的电势为 φ2，当一颗电荷量为 − q（q > 0 且远小于蜜蜂、花蕊所带电量）的花粉从花蕊转移到蜜蜂身上的过程中， （1）电场力对花粉________（选填“做正功”、“做负功”或“不做功”），电势能______（选填“增加”、“减少”或“不变”）。 （2）电场力对花粉做的功的大小为_______。 4．蜜蜂不愿靠近因刚被授粉而带正电的花蕊。在实验中发现，当蜜蜂距离带电为 + 4×10−11 C 的假花蕊 15 cm 时，就不愿再靠近了。 （1）当一只蜜蜂靠近一朵已被授粉的花蕊时，它们之间的电场线分布可能为（ ） A B C D （2）根据实验数据推测，蜜蜂能感受到花蕊产生的最小电场强度约为（ ） A．2.4 N/C B．16 N/C C．2.7×10−10 N/C D．4.8×10−10 N/C 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第六节 电容 电容器 第 1 课时 电容 电容器 课时聚焦 一、电容器 Comment by fj: 电荷，电能 平行板，绝缘，电介质 能存储__________和__________的装置称为电容器。可分为固定电容器和可变电容器，其对应的符号分别为 和 。U +Q −Q 最简单的电容器是__________电容器，它是在两个平行金属板中间夹上一层__________物质——__________（如空气、聚丙烯、云母等）组成的。 二、电容器的充放电 充电：将单刀双掷开关 S 置于接线柱 1，电源的两极就分别与电容器两极板相连接，这个过程称为对电容器充电。电容器两极板上的电荷量 Q 逐渐__________，两板间的电势差 U 逐渐_________。当两板间电势差增大至与电源两端电压________时，电路中不再有电流流动，电容器的充电过程完成。 Comment by jing fan: 增大，增大，相等 下降，零，零2 1 S R 放电：将单刀双掷开关 S 置于接线柱 2，电容器上的电荷中和放电。极板上电荷量 Q 下降，两极板之间的电势差 U 也随之________。当极板上的电荷量减小为______时，两极板之间电势差也下降为_________，电容器最终不再带电，电容器的放电过程完成。 【例 1】 用如图所示电路给电容器进行充、放电。若通过图中电流表的电流方向向右，那么电路中电流表的示数变化是 ________（选填“增大”或“减小”），单刀双掷开关 S 当前接通________（选填“1”或“2”）位置，电容器两端的电压表的示数变化是__________（选填“增大”或“减小”），电容器此时处于___________（选填“充电”或“放电”）状态。若通过图中电流表的电流方向向左，那么电路中电流表的示数变化是__________（选填“增大””或“减小”），单刀双掷开关 S 当前接通_______（选填“1”或“2”）位置，电容器两端的电压表的示数变化是__________（选填“增大”或“减小”），电容器此时处于_________（选填“充电”或“放电”）状态。 Comment by fj: 减小，1，增大，充电，减小，2，减小，放电 2021版沪科版练习册9.6.62 1 S A V C R E 三、电容 Comment by fj: 1．电荷量 Q，电势差 U，电量 2． （1）10−6，10−9，10−12 （2）电容器，无 （3）原点，电容 （4）电介质 （5）低 1．概念：物理学中把电容器所带（每一个极板所带）的__________与电容器两极板间的__________之比称为电容器的电容，用符号 C 来表示。描述电容器存储__________的本领。 2．定义式：C = __________。 （1）单位：国际单位是法拉，简称法，用符号__________表示。常用单位：微法（μF）、纳法（nF）、皮法（pF），它们的关系：1 μF = __________F，1 nF = __________F，1 pF = __________F。 （2）电容取决于__________本身，与电容器所带的电荷量 Q 以及两极板间的电势差 U 均______关。U Q O （3）电容器的 Q – U 图像是一条过________的直线，直线的斜率表示________的大小。 （4）击穿电压：电容器的__________不被击穿的极限电压。 （5）额定电压：电容器长期工作时所能承受的电压，比击穿电压__________。（如右图，电容器上标的是额定电压） 【例 2】 平行板电容器一块极板上所带电量 Q = 3.0 × 10−8 C，两极板之间的电压 U = 2.0 V，则它的电容为___________μF。如果两板的带电量各减少一半，则两板电势差为________V。 Comment by fanjing: 1.5 × 10−2，1.0 注意 Q 指一块极板所带电量 【例 3】 某电容器的外壳上标有“1.5 μF 9 V”的字样。该参数表明（ ） Comment by fanjing: D 学生错选 C 较多 A．该电容器只有在电压为 9 V 时电容才为 1.5 μF B．当两端电压为 4.5 V 时，该电容器的电容为 0.75 μF C．该电容器正常工作时所带电荷量不超过 1.5 × 10−6 C D．给该电容器充电时，电压每升高 1 V，单个极板的电荷量增加 1.5 × 10−6 C 【例 4】 如图，为某电容器中所带电量和两端电压之间的关系图像，若将该电容器两端的电压从 40 V 降低到 36 V，对电容器来说，下列说法正确的是（ ） Comment by fanjing: B A．是充电过程 B．是放电过程 C．电容为 5.0×10−2 F D．电容器的电量变化量为 0.2 C 同步精练 一、选择题 1． 关于电容器，下列说法中正确的是（ ）。 Comment by fj: D 2021版沪科版练习册9.6.1 A．电容器所带电荷量与两极板间的电势差成反比 B．电容器两极板间的电势差越高，电容就越大 C．电容器所带的电荷量越多，电容就越大 D．电容是描述电容器储存电荷本领的物理量 2． 某新型电容器由于电极中加入了表面积非常大的石墨烯，所以具备超大的容量，适合作为动力电池的助力动力源。相对于普通电容器，该电容器（ ） Comment by fanjing: C A．极板电荷量较大 B．极板间的电场强度较大 C．单位电压容纳的电荷量较大 D．带相同电荷量时电压较大 3． 【多选】有人用图描述某电容器充电时，其电荷量 Q、电压 U、电容 C 之间的相互关系，正确的是（ ） Comment by fj: BCD 人教版课本习题 O C Q A B C D C U U Q Q C O O O 4． 关于电容器和电容，下列说法正确的是（ ） Comment by fanjing: D A．电容器所带的电荷越多，其电容一定越大 B．电容器两板间的电压越高，其电容一定越大 C．电容器不带电时，其电容一定为零 D．电容器的电容只由其本身特性决定 5． 一平行板电容器，带电荷量为 Q，两极板电势差为 U，若带电量为 2Q，则（ ） Comment by fanjing: D A．电容变为原来的 2 倍，两极板电压不变 B．电容变为原来的 ，两极板电压不变 C．电容不变，两极板电压是原来的 D．电容不变．两极板电压是原来的2倍 6． 若使一已充电的电容器的电荷量减少 q，其电压减少为原来的 ，则（ ） Comment by fanjing: A A．电容器原来的带电荷量为 1.25q B．电容器的电容变为原来的 C．电容器原来的电压为 2 V D．将电容器完全放电后，其电容变为零 二、填空题 7． 一平行板电容器电压是 10 V 时，所带的电荷量为 200 C，则该电容器的电容是______F；若将电容器放电至电荷量为零，则电容___________（选填“变化”或“不变”）。 Comment by fanjing: 20，不变 8． 如图所示为五种不同型号的电容器，按储存电荷本领由强到弱排序为______________。（填字母） Comment by fj: e、d、c、a、b 课本习题 （a）“14 μF 450 V” （b）“0.14 μF 1 kV” （c）“470 μF 25 V” （d）“4 F 5.5 V” （e）“50 F 2.7 V” 9． 如图所示，将一电容 C = 0.25 μF 的不带电电容器和电势差 U = 12 V 的电源连接。闭合开关 S，对电容器充电。充电完成后，电容器的负极板上带的电荷的电荷量相当于______________个电子所带的电荷量。 Comment by fj: q = CU = 0.25 × 10−6 × 12 C = 3 × 10−6 C，N = = = 1.875 × 1013 个。C S 10． 如图所示，有一固定电容器的电容为 4.7 μF，额定电压为 50 V，则该电容器在额定电压下充电完成后所带的电荷量为_____________C。若实际电压降到 40 V 时，电容器所带电荷量的变化量为______________C。（注意正负） Comment by fj: 2.35×10−4 C。ΔQ = −4.7 × 10−5 C 课本习题 11． 心室纤颤是一种可能危及生命的疾病。一种叫作心脏除颤器的设备，通过一个充电的电容器对心颤患者皮肤上的两个电极板放电，让一部分电荷通过心脏，使心脏完全停止跳动，再刺激心颤患者的心脏恢复正常跳动。如图是一次心脏除颤器的模拟治疗，该心脏除颤器的电容器电容为 15 μF，充电至 9.0 kV 电压，如果电容器在 2.0 ms 时间内完成放电，这次放电有_____________C 的电荷量通过人体组织，平均电流 为_________A。 Comment by fj: 0.135，67.5 人教版课本习题拓展 三、综合题 12． 如图所示，金属平行板电容器的电容为 100 pF，两极板 A、B 之间相距 1 cm，电源电压为 60 V。对电容器充电，当两板间的电势差增大至与电源电压相等时，求：B A +Q −Q （1）电容器间的匀强电场的电场强度的大小和方向； （2）电容器所带的电荷量。 Comment by fj: （1）电容器间的匀强电场的电场强度大小：E = = V/m = 6 × 103 N/C。 A 板带正电，B 板带负电，所以场强方向由 A 板指向 B 板。 （2）电容器所带的电荷量 Q = CU = 100 × 10−12 × 60 C = 6 × 10−9 C。 2021版沪科版练习册9.6.5 13． 平行板电容器两极板间的电势差为 100 V，当极板上的电荷量增加 1.0×10−9 C时，极板间某电荷受到的电场力增大为原来的 1.5 倍。 Comment by fanjing: （1）20 pF （2）4 × 10−9 C 用 ΔQ/ΔU 推论较为简单，有些学生用点电荷场强公式，再将两个公式中的 Q 混为一谈 （1）这个电容器的电容是多大？ （2）当电容器两端接 200 V 电压时，极板上的电荷量是多少？ 第 2 课时 电容器的充放电实验 课时聚焦 四、实验 电容器的充电和放电 Comment by fj: 1．1，等量异种 正，减少，增加，升高，增大，电，电场 2．2，中和 正，减少，降低，减小，电场 1．将单刀双掷开关 S 置于接线柱_____时就构成了电容器的充电电路，充电是使电容器两极板带上__________电荷的过程。 特点：充电电流方向是从电源的__________极流出、电路中电流__________；电容器所带电荷量__________、电容器两极板间电压__________、电容器中电场强度__________、充电过程电池的______能一部分转换为电容器的______能。2 1 S A V 2．当电容器充电结束后，将开关 S 置于接线柱____时就构成了电容器的放电电路放电：使充电后的电容器两极板的异种电荷__________的过程。 特点：放电电流方向是从电容器_______极板流出、电流________；电容器所带电荷量__________、电容器两极板间电压__________、电容器中电场强度__________、放电过程中电容器储存的________能转化为其他形式的能量。 I/mA t/s I – t 图像 充电时电流 从最大不均匀减少至0 放电时电流反向 从最大不均匀减少至0 U/V t/s U – t 图像 充电时电压 从 0 开始不均匀增加 放电时电压 不均匀减少至0 【例 1】 在如图的电路中，C 为电容器，L 为小灯泡，G 为零刻度在中央的灵敏电流计。将开关 S 先后接到 a、b 端，下列说法正确的是（ ） Comment by fanjing: D A．S 接 a 时，自由电子穿过了电容器间的电介质 B．S 接 a 时，电容器充电，灵敏电流计的示数逐渐变大 C．S 接 b 时，电容器放电，灯泡的亮度不变 D．S 接 a 时与接 b 时，灵敏电流计的偏转方向相反 【例 2】 【2022年北京高考】利用如图所示电路观察电容器的充、放电现象，其中 E 为电源，R 为定值电阻，C 为电容器，A 为电流表，V 为电压表。下列说法正确的是（ ） Comment by fanjing: B 2022年北京高考9 A．充电过程中，电流表的示数逐渐增大后趋于稳定 B．充电过程中，电压表的示数迅速增大后趋于稳定 C．放电过程中，电流表的示数均匀减小至零 D．放电过程中，电压表的示数均匀减小至零 *四、影响电容器电容的因素 影响平行板电容器的因素：两极板的__________、极板间的__________和极板间的__________。__________两极板的正对面积、插入__________、__________两极板间的距离，都可以增大平行板电容器的电容。反之亦然。 Comment by fj: 正对面积，距离，电介质，增大，电介质，减小 【例 3】 （多选）手机指纹识别功能的一个关键元件为指纹传感器。其部分原理：在一块半导体上集成有上万个相同的小极板，极板外表面绝缘。当手指指纹一面与绝缘表面接触时，指纹的凹点与凸点分别与小极板形成一个个正对面积相同的电容器，若每个电容器的电压保持不变，则（ ） Comment by fanjing: BC电容变化 A．指纹的凹点与小极板距离远，电容大 B．指纹的凸点与小极板距离近，电容大 C．若手指挤压绝缘表面，电容电极间的距离减小，小极板带电量增多 D．若用湿的手指去识别，识别功能不会受影响 同步精练 一、选择题 1． 据媒体报道，科学家发明了一种新型超级电容器，能让手机几分钟内充满电。若用该种电容器给手机电池充电，下列说法正确的是（ ） Comment by fanjing: B A．该电容器给手机电池充电时，电容器的电容变大 B．该电容器给手机电池充电时，电容器存储的电能变少 C．该电容器给手机电池充电时，电容器所带的电荷量可能不变 D．充电结束后，电容器的电容为零 2． *如图，平行板电容器与两端电压为 U 保持不变的直流电源连接，现将平行板电容器的上极板竖直向下移动一小段距离，则（ ） Comment by fj: CU A．电容器的电容减小 B．电容器两极板间电压增大 C．电容器所带电荷量增大 D．电容器两极板间电场强度不变 3． 【2024年浙江高考】在“观察电容器的充、放电现象”实验中，把电阻箱 R、一节干电池、微安表（零刻度在中间位置）、电容器 C、单刀双掷开关组装成如图所示的实验电路。把开关 S 接 1，微安表指针迅速向右偏转后示数逐渐减小到零：然后把开关 S 接 2，微安表指针偏转情况是（ ） Comment by fj: C 2024年1月浙江高考16（2） A．迅速向右偏转后示数逐渐减小 B．向右偏转示数逐渐增大 C．迅速向左偏转后示数逐渐减小 D．向左偏转示数逐渐增大 4． 【2024年甘肃高考】一平行板电容器充放电电路如图所示。开关 S 接 1，电源 E 给电容器 C 充电；开关 S 接 2，电容器 C 对电阻 R 放电。下列说法正确的是（ ） Comment by jing fan: C 2024年甘肃高考7 A．充电过程中，电容器两极板间电势差增加，充电电流增加 B．充电过程中，电容器的上极板带正电荷、流过电阻 R 的电流由 M 点流向 N 点 C．放电过程中，电容器两极板间电势差减小，放电电流减小 D．放电过程中，电容器的上极板带负电荷，流过电阻 R 的电流由 N 点流向 M 点 5． 结构固定的平行板电容器接通电路，其两板电压随时间变化的图像如图，则（ ） Comment by fanjing: D A．t1 时刻之前为放电过程 B．t1 时刻前平行板带电量与两板电压之比变小 C．t1 时刻后平行板带电量与两板电压之比变大 D．全过程平行板带电量与两板电压之比始终不变 6． 图甲是观察电容器充、放电过程的原理图，图中电源电压为 E；图乙是利用电压传感器和计算机收集到该实验的其中两个过程的 U - t 数据图像，则图乙中（ ） Comment by fanjing: C A．U0 > E B．U0 < E C．过程 Ⅰ 为充电过程 D．过程 Ⅱ 为充电过程 7． 比值定义法是物理学上常用的定义物理量的方法。下列不属于比值定义法的是（ ） Comment by fj: C A．E = B．C = C．I = D．φ = 8． 下列物理量与试探电荷无关的是（ ） Comment by fj: B A．电场强度和电场力 B．电场强度和电势 C．电场力和电势能 D．电势和电势能 9． 真空中相距为 r 的 A、B 两点固定有电荷量分别为 qA 和 qB 的点电荷。若空间仅存在两点电荷产生的电场，qA 受到的静电力大小为 F，则 B 点电场强度的大小可表示为（ ） Comment by fj: D A．k B．k C． D． 10． 如图，空间 O 点有一带电荷量为 Q 的正点电荷，P 点距离 O 点为 r，设该正点电荷在 P 点产生的电场强度大小为 E。若保持 r 不变，则图中能正确描述 E、Q 关系的是（ ） Comment by fj: A 点电荷场强O Q P E r Q O E Q O E （B） Q O E Q O E （A） （C） （D） 11． 某电场区域的电场线分布如图，在电场中有 A、B、C、D 四个点，下列正确的是（ ） Comment by fj: B A．EA > EB B．EC > ED C．φA < φB D．φC < φD 12． 如图，在等量异种点电荷形成的电场中，O 是两点电荷连线的中点，E、F 是连线中垂线上相对 O 对称的两点，B、C 和 A、D 也相对 O 点对称，则（ ） Comment by fj: D A．B、C 两点电场强度方向相同，大小不相等 B．A、D 两点电场强度大小相等，方向相反 C．B、O、C 三点比较，O 点电场强度最大 D．E、O、F 三点比较，O 点电场强度最大 二、填空题 13． 有一平行板电容器，它的极板上带有 6×10−4 C 的电荷量，现只改变电容器所带的电荷量，使其两板间的电压变为 0.5 V，此时极板上所带的电荷量比原来减少了 4.5×10−4 C，则此电容器的电容为________μF，电容器原来两板间的电压为__________V。 Comment by fanjing: 300，2 14． 某同学用电流传感器和电压传感器做“观察电容器的充、放电现象”实验，电路如图甲。 Comment by fanjing: （1）负 （2）充满电后电容器的带电荷量 （3）6×10−3 （1）先使开关 S 与 1 端相连，电源向电容器充电，这个过程很快完成，充满电的电容器下极板带___________电； （2）然后把开关 S 置于 2 端，电容器通过电阻 R 放电，传感器将电流、电压信息传入计算机，经处理后得到电流随时间变化的 I – t 图像如图乙，图线与 I 轴及 t 轴所围成的面积表示_____________。 （3）若电源电压为 6 V，电容器的电容为 1 000 μF，则电容器充满电后的带电荷量为_________C。 15． 如图所示，水平实线表示匀强电场的电场线（箭头未画出）。一个带正电荷的粒子以某一速度射入该电场，仅在电场力作用下的运动轨迹如图中的虚线所示，a、b 为轨迹上的两点，则匀强电场的电场强度方向为_________。若 a 点的电势为 φa，b 点的电势为 φb，则 φa __________（选填“>”“=”或“<”）φb。 Comment by fj: 水平向右，> 2021版沪科版练习册9.5.5b a 16． 如图所示，水平实线表示匀强电场的电场线（箭头未画出）。电场中有 A、B 两点，AB = 4 cm。将一电荷量为 + 1.0 × 10−6 C 的点电荷放在 A 点时，电势能为 4.0×10−4 J。将一电荷量为 − 2.0×10−7 C 的点电荷放在 B 点时，电势能为 5.0×10−6 J，则 A、B 两点的电势差 UAB 为________V，电场强度 E 的大小为______________N/C，方向为_________。 Comment by fj: 425，2.125 × 104，水平向右 2021版沪科版练习册9.5.6B A 60° 三、综合题 蜜蜂授粉 蜜蜂飞行过程中身上会积累少量正电荷，一只蜜蜂通常的带电量约为 + 3×10−11 C，蜜蜂传播花粉时就利用了这些电荷。当蜜蜂飞到花蕊附近时，花粉颗粒会粘附在蜜蜂身上。当蜜蜂接近下一朵花时，部分花粉会留在下一朵花的花蕊上，完成授粉。静电力常量 k = 9.0×109 N·m2/C2，元电荷 e = 1.6×10−19 C。 Comment by fj: 1．A 2．（1）如图 （2）如图 （3）a，b 3．（1）A，B （2）q(φ2 – φ1) 4．（1）C （2）B 1．一只原来电中性的蜜蜂在飞行过程中带上了 + 3.0×10−11 C 的电量，这是由于它（ ） A．失去了 1.9×108 个电子 B．失去了 1.9×108 个质子a b C．得到了 1.9×108 个电子 D．得到了 1.9×108 个质子 E．失去了 5.3×109 个电子 F．失去了 5.3×109 个质子 G．得到了 5.3×109 个电子 H．得到了 5.3×109 个质子 2．当蜜蜂靠近带负电的花蕊时，它们之间的电场如图所示。 （1）画出 a 点的电场方向； （2）用虚线画出通过 b 点的等势面； （3）a、b 两点中______点电场强度较大，______点电势较高（均选填“a”或“b”）。 3．设花蕊的电势为 φ1，蜜蜂的电势为 φ2，当一颗电荷量为 − q（q > 0 且远小于蜜蜂、花蕊所带电量）的花粉从花蕊转移到蜜蜂身上的过程中， （1）电场力对花粉________（选填“做正功”、“做负功”或“不做功”），电势能______（选填“增加”、“减少”或“不变”）。 （2）电场力对花粉做的功的大小为_______。 4．蜜蜂不愿靠近因刚被授粉而带正电的花蕊。在实验中发现，当蜜蜂距离带电为 + 4×10−11 C 的假花蕊 15 cm 时，就不愿再靠近了。 （1）当一只蜜蜂靠近一朵已被授粉的花蕊时，它们之间的电场线分布可能为（ ） A B C D （2）根据实验数据推测，蜜蜂能感受到花蕊产生的最小电场强度约为（ ） A．2.4 N/C B．16 N/C C．2.7×10−10 N/C D．4.8×10−10 N/C 1 学科网（北京）股份有限公司 $$