人教版选修3-1第一章第八节电容器的动态分析 课件（共18张PPT）

一.学习目标 １.知道平行板电容器间距、正对面积的动态变化导致电容、电荷量、电压、电场强度、电势及其电势能等变化。 ２.会用公式法分析相关问题。 二.知识回顾 １.电容器的决定式： ２.电容器的定义式： ３.匀强电场电场强度与电势差的关系式： 三、课上探究 １.平行板电容器动态分析理论依据 （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）用公式　　　　―→分析电容器所带电荷量或两极板间电压的变化 （４）用公式　　　　―→分析电容器极板间电场强度的变化 （５）由以上所式可得 Ｅ＝　　　　　来分析场强的变化 ２．两类平行板电容器的动态问题分析比较 (1)两极板间电压U恒定不变 (2)电容器所带电荷量Q恒定不变 例１．一个平行板电容器充电后与电源断开，负极板接地，两极板间有一正电荷(电荷量小)固定在P点，如图所示.以E表示两极板间的场强，U表示电容器两极板间的电压，W表示正电荷在P点的电势能.若保持负极板不动，将正极板移到图中虚线所示的位置，那么下列说法正确的是 ( 　　　) A．U变小，E不变 B．E变大，W变大 C．U变小，W不变 D．U不变，W不变 ３.典例分析 解析：电容器充电后与电源断开，电容器的所带电荷量Q是一个定值，根据公式　　　公式，　　　公式，　　可得　　　，电场强度与极板间的距离无关，所以极板间的电场强度不变，正极板下移过程中，P点电势不变，电荷在P点电势能不变，故AC正确。　　　　 AC 例２.某电容式话筒的原理示意图如右图所示，E为电源，R为电阻，薄片P和Q为两金属极板．对着话筒说话时，P振动而Q可视为不动．在P、Q间距增大过程中(　　) A．P、Q构成的电容器的电容增大 B．P上电荷量保持不变 C．M点的电势比N点的低 D．M点的电势比N点的高 解析：由　　　　　　可知PQ间距离d增大时电容C减小，A项错误．电容减小将放电，电荷量减小，故B项也错．放电时电流从M点经R到N点，说明M点电势高于N点电势，所以C项错误D项正确． D 例３．如图所示A、B为两块水平放置的金属板，通过闭合的开关S分别与电源两极相连，两板中央各有一个小孔a和b，在a孔正上方某处一带电质点由静止开始下落，不计空气阻力，该质点到达b孔时速度恰为零，然后返回。现要使带电质点能穿出b孔，可行的方法是（  　　　　　  ） Ａ.保持S闭合，将Ａ板适当上移                    B. 保持S闭合，将Ｂ板适当下移 C.先断开S，在两板左边之间插入电介质                   D.先断开S，再将Ｂ板适当下移 试题分析：本题由动能定理结合平行板电容器两类动态问题分析求得。 解析：设质点距离A板的高度h，A、B两板原来的距离为d，电压为U．质点的电量为q． A、由题知质点到达b孔时速度恰为零，根据动能定理得： 　mg（h+d）-qU=0． 若保持S闭合，将A板适当上移，设质点到达b时速度为v，由动能定理得，　　　　　　　　　 　　　　　，v=0，说明质点到达b孔时速度恰为零，然后返回，不能穿过b孔．故A错误． B、若保持S闭合，将B板适当下移距离△d，由动能定理得 mg（h+d+△d）-qU= 　mv2，则v＞0，质点能穿过b孔．故B正确 ． D、若断开S，再将B板适当下移，根据动能定理可知，质点到达b孔原来的位置速度减为零，然后返回，不能到达b孔．故D错误 Ｃ、若断开S，插入电介质，电容器的电容增大，极板间电压减小由动能定理知，质点到达ｂ孔速度大于零，质点能穿过ｂ孔，故Ｃ正确 正确答案　ＢＣ 例４．如图所示，D是一只二极管，它的作用是只 允许电流从a流向b，不允许电流从b流向a，在平 行板电容器AB板间，电荷P处于静止状态，当两 极板A和B的间距稍增大一些的瞬间（两极板仍平 行），P的运动情况是 （　　　　　） A．仍静止不动 B．向下运动 C．向上运动 D．无法判断 解析：开始时粒子受重力和电场力，保持平衡；两极板A和B的间距增大后，电容减小，电压升高，要放电，但由于二极管的作用只允许电流从a流向b，电容器的电量无法减小， 根据推论板间电场强度，　　　　，Q、S、ɛ不变，则改变 d，E不变，电场力不变仍静止．故A正确． A 例5.图(1)是某同学设计的电容式速度传感器原理图，其中上板为固定极板，下板为待测物体，在两极板间电压恒定的条件下，极板上所带电量Q将随待测物体的上下运动而变化．若Q随时间t的变化关系为Q＝ (a、b为大于零的常数)，其图象如图(2)所示，那么图(3)、图(4)中反映极板间场强大小E和物体速率v随t变化的图线可能 (　　 )