第2章 第一节 电容器与电容（课件PPT）-【新课程学案】2024-2025学年高中物理必修第三册（粤教版2019）

第二章 静电场的应用 电容器与电容 第 一 节 核心素养导学 物理观念 (1)知道电容器是储存电荷的电学元件,知道常见电容器的构造。 (2)了解电容器的电容是表示电容器容纳电荷本领的物理量。 (3)知道电容器的定义及电容大小的决定因素。 科学思维 知道平行板电容器的电容由哪些因素决定,会结合具体问题构建电容器动态分析模型。 科学探究 (1)能完成“观察电容器的充、放电现象”物理实验。 (2)利用控制变量法探究平行板电容器电容的决定因素。 科学态度与责任 通过实验,培养观察能力、推理论证能力,培养基于证据得出结论并作出解释的科学探究意识,培养科学严谨的态度、团结协作的精神,学会大胆质疑、勇于创新。 1 四层学习内容1落实必备知识 2 四层学习内容2强化关键能力 3 四层学习内容3·4浸润学科素养和核心价值 CONTENTS 目录 4 课时跟踪检测 四层学习内容1落实必备知识 一、识别电容器　电容器的充放电 1.识别电容器 (1)电容器由两个互相_____、彼此_____的导体组成,电容器的导体间可以填充____________。 (2)常见电容器:______电容器、薄膜电容器、铝电解电容器、钽电解电容器、微调电容器、______电容器。 靠近 绝缘 绝缘物质 陶瓷 调谐 2.电容器的充放电 (1)充电:使电容器的两极板带上______异种电荷的过程。每一极板所带电量的________称为电容器所带的电量。 (2)放电:使电容器两极板上的电荷_____的过程。电场能在放电过程中转换成________________。 等量 绝对值 中和 其他形式的能量 二、电容器的电容 1.定义:电容器所带的_______与电容器两极板间的_______之比。 2.定义式:C=。 3.单位:电容的国际单位是_____,符号为F,常用的单位还有______和______,1 F=____ μF=_____pF。 4.物理意义:电容器的电容是表示电容器___________本领的物理量,在数值上等于使两极板间的电压为____时电容器所需要的电量。  电量Q 电压U 法拉 微法 皮法 106 1012 容纳电荷 1 V 三、决定电容的因素 1.由于平行板电容器的电容与多种因素有关,故可以采取___________探究。 2.平行板电容器 (1)平行板电容器的电容C跟两极板的正对面积S成_____,与两极板间的距离d成______,并与两极板间插入的_______有关。 (2)公式:C=_____。εr是一个常数,与______________有关。 控制变量法 正比 反比 电介质 电介质的性质 [微点拨] (1)电容器的两极板总是带等量的异种电荷。 (2)电容器带的电荷量是指一个极板所带电荷量的绝对值。 1.如图甲所示,为常见的纸质电容器,其组成原理如图乙所示。 试对以下说法作出判断: (1)纸质电容器的纸属于绝缘介质,而两层锡箔相当于两个金属极板。 ( ) (2)当纸质电容器不通电时,其电容为零。 ( ) (3)电容器两极板间电压越大,容纳的电荷量越大,电容就越大。 ( ) (4)这种纸质电容器属于固定电容器。 ( ) √ × × √ 2.如图所示,柱形水容器中的水量V与水深H的比值表示的是水容器的哪个量?同一个水容器,比值是常量还是变量?不同的水容器,比值是否相同?比值越大,容器容纳水的本领是越大还是越小?对应电容器呢? 提示:是水容器的底面积,是一个常量;不同的水容器不同;比值越大,容器容纳水的本领越大。对应电容器,两板正对面积越大,电容器容纳电荷的本领也越大。 四层学习内容2强化关键能力 如图所示,闪光灯已广泛应用在照相机上。照相机的闪光灯是根据什么原理工作的? 提示:电容器的充、放电原理。 新知学习(一)　电容器的充电和放电 任务驱动 1.电容器的作用:储存电荷和电能。 2.电容器的带电特点:两极板带有等量异种电荷,且分布在两极板相对的内侧。 重点释解 3.电容器的充、放电 充电过程 电路结构 将电容器接在电源上形成回路 过程 分析 ①回路中有逆时针方向的充电电流;②与电源正极连接的极板带上正电荷,与电源负极连接的极板带上等量的负电荷;③充电完毕,电容器两极板间的电压等于电源电压,电路中电流为零 能量分析 由电源获得的电能转化为电容器的电场能 放电过程 电路结构 将已充电的电容器与导体 连接形成回路 过程 分析 ①回路中有顺时针方向的放电电流;②电流从电容器正极板流向负极板;③放电完毕,电容器上的等量异号电荷全部中和,电路中没有电流,极板间电压为零 能量分析 储存的电场能转化为其他形式的能量(如内能、光能) 续表 [典例]　电荷在导体中的定向移动形成了电流。物理学中用单位时间内流过导体的横截面的电荷量表示电流的强弱。若t时间内流过导体横截面的电荷量为Q,该过程中平均电流强度I的大小可表示为I=。某同学用电流传感器观察电容器的放电过程。甲图为该实验电路图,其中电源电压保持为6 V。该同学先将开关接1为电容器充电,待电容器完全充满电再将开关接2,利用传感器记录电容器放电过程,得到该电容器放电过程的I⁃t图像如图乙。 典例体验 (1)根据以上数据估算,电容器在整个放电过程中释放的电荷量 为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　C;(结果保留三位有效数字)  [解析]　因电荷量Q=It,根据I⁃t图像的含义,可知图像与时间轴所围的面积表示整个放电过程中释放的电荷量,根据横轴与纵轴的数据可知,一个格子的电荷量为4×10-5 C,所以释放的电荷量约为Q=38×4×10-5 C=1.52×10-3 C。 1.52×10-3(1.48×10-3或1.56×10-3也正确) (2)如果将电阻R换成阻值更大的电阻,则整个放电过程释放的电荷量将　　　　;(填“增加”“减少”或“不变”) 　　 [解析]　因电荷量Q=It,根据I⁃t图像的含义,可知图像与时间轴所围的面积表示整个放电过程中释放的电荷量,根据横轴与纵轴的数据可知,一个格子的电荷量为4×10-5 C,所以释放的电荷量约为Q=38×4×10-5 C=1.52×10-3 C。 不变 (3)该同学用相同实验装置测得另一电容器放电过程中释放的电荷量Q=6.6×10-3 C,该电容器的电容为　　　　　　F。(结果保留两位有效数字)  [解析]　电容器的电容为C== F=1.1×10-3 F。 1.1×10-3 /方法技巧/ 充电电流与放电电流 (1)电容器两极板间的电介质是绝缘物质,所以充电结束后的电容器相当于断路。 (2)充电过程中,电荷由电源定向移动,在两极板上集聚,形成充电电流,且流向正极板。 (3)放电过程中,电荷由极板流向用电器,形成放电电流,且电流由正极板流向用电器。 1.某同学用如图所示电路研究电容器。先将单刀双掷开关S与1相接,过一会儿后,再将开关与2相接。下列说法正确的是 (　 ) A.在开关与1相接时,无电流通过电流表 B.在开关与2相接时,有电流通过电流表 C.在开关与1相接时,电流表一直有稳定的示数 D.在开关与2相接时,无电流通过电流表 针对训练 √ 解析:在开关与1相接时,电容器充电,则有电流通过电流表,A错误;在开关与2相接时,电容器放电,则有电流通过电流表,B正确,D错误;在开关与1相接时,电容器充电电流逐渐减小,则电流表的示数逐渐减小,C错误。 2.(多选)电子眼系统通过路面下埋设的感应线来感知汽车的压力。感应线是一个压电薄膜传感器,压电薄膜在受压时两端产生电压,压力越大电压越大,压电薄膜与电容器C和电阻R组成图甲所示的回路,红灯亮时,如果汽车的前、后轮先后经过感应线,回路中产生两脉冲电流,如图乙所示,即视为“闯红灯”,电子眼拍照。则红灯亮时 (　 ) A.车轮停在感应线上时,电阻R上有恒定电流 B.车轮经过感应线的过程中,电容器先充电后放电 C.车轮经过感应线的过程中,电阻R上的电流先增大后减小 D.汽车前轮刚越过感应线,又倒回到线内,仍会被电子眼拍照 √ √ 解析:车轮停在感应线上时,压力不变,则电压不变,电容器不充电,也不放电,电阻R上没有电流,故A错误;由题图乙可知,当车轮经过感应线时,电流先增大后减小,然后再反向增大后减小,因电压是在受压时产生的,故说明电容器先充电后放电,故B正确,C错误;若汽车前轮刚越过感应线,又倒回到线内,则前轮两次压线,仍形成两个脉冲电流,符合拍照条件,电子眼仍会拍照,故D正确。 根据C=,某同学认为,电容器的电容与电容器的电荷量成正比,与两极板间的电压成反比。这种看法是否正确?为什么? 提示:这种看法不正确。C=只是电容的定义式,电容器的电容C与电容器的电荷量Q以及两极板间的电压U均无关。 新知学习(二)　对电容的理解 任务驱动 1.电容由电容器本身的构造决定 电容器的电容是反映电容器容纳电荷本领的物理量,用比值C=来定义,但电容的大小与Q、U无关,是由电容器本身的构造决定的。 重点释解 2.Q⁃U图像的特点 Q⁃U图像是一条过原点的直线,如图所示,其中Q为一个极板上所带电荷量的绝对值,U为两板间的电压,直线的斜率表示电容大小。因而电容器的电容也可以表示为C=,即电容的大小在数值上等于两极板间的电压增加(或减小)1 V时电容器上增加(或减小)的电荷量。 3.公式C=与C=的比较 内容 C= C= 公式特点 定义式 决定式 意义 对某电容器Q∝U,但=C不变,反映容纳电荷的本领 平行板电容器,C∝εr, C∝S,C∝,反映了影响电容大小的因素 联系 电容器容纳电荷的本领由来量度,由本身的结构(如平行板电容器的εr、S、d等因素)来决定 [典例]　有一充电的平行板电容器,两板间电压为U=2 V,现使它的电荷量增加ΔQ=5×10-6 C,于是电容器两板间的电压升高为6 V。求: (1)电容器的电容是多大。 [答案]　1.25×10-6 F　 [解析]　电容器两板间电压的变化量为ΔU=(6-2)V=4 V,由C=得C= F=1.25×10-6 F。 典例体验 (2)电容器原来所带的电荷量是多少。 [答案]　2.5×10-6 C [解析]　电容器原来所带的电荷量Q=CU=1.25×10-6×2 C=2.5×10-6 C。 [拓展]　在[典例]中,若放掉全部电荷,电容器的电容是多大? 答案:1.25×10-6 F 解析:电容器的电容由本身决定,与是否带电无关,所以放掉全部电荷后,电容仍为1.25×10-6 F。 /方法技巧/ 电容问题的解题技巧 (1)电容由电容器本身的构造决定,与所带电荷量及两极板间电压无关。 (2)电容器充、放电时的工作电压不能超过其额定电压。 1.a、b两个电容器如图甲所示,图乙是它们的部分参数。由此可知,关于a、b两个电容器,下列说法正确的是 (　 ) 针对训练 A.a、b两个电容器的电容之比为8∶1 B.a、b两个电容器的电容之比为4∶5 C.b电容器正常工作时可容纳的电荷量为0.1 C D.a电容器正常工作时可容纳的电荷量为1 C √ 解析:由题图乙可知,a电容器的电容为C1=1 000 μF,b电容器的电容为C2=10 000 μF,所以a、b两个电容器的电容之比为1 000∶10 000= 1∶10,A、B错误;a电容器正常工作时最多能容纳的电荷量为q1=C1U1=1 000×10-6×80 C=0.08 C,b电容器正常工作时最多能容纳的电荷量为q2=C2U2=10 000×10-6×10 C=0.1 C,故C正确,D错误。 2.如图所示为某一电容器所带电荷量和两端电压之间的关系图线,若将该电容器两端的电压从40 V降低到36 V,则下列说法正确的是 (　 ) 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.该过程中电容器的电荷量变化量为0.005 C √ 解析:由题图可知,电容器两端的电压从40 V降低到36 V,电容器所带的电荷量减少,因此该过程属于放电过程,A错误,B正确;当电容器两端的电压为40 V时,电容器所带电荷量为0.2 C,故电容为C== F=0.005 F=5.0×10-3 F,C错误;该电容器两端的电压从40 V降低到36 V,则ΔQ=C·ΔU=0.005 F×(40-36)V=0.02 C,D错误。 1.两类基本问题 (1)电容器和一电源相连,让电容器的某一物理量发生变化,求其他物理量的变化。处理原则:电容器上的电压不变。 (2)电容器和电源连接后再断开,电容器的某一物理量发生变化,求其他物理量的变化。处理原则:电容器上的电荷量不变。 新知学习(三)　平行板电容器的动态分析 重点释解 2.处理思路 (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=分析平行板电容器电容的变化。 (3)用定义式C=分析电容器所带电荷量或两极板间电压的变化。 (4)用E=分析电容器极板间场强的变化。 3.平行板电容器的两类典型问题对比 分类 始终与电源连接 充电后与电源断开 不变量 U不变 Q不变 自变量 以d为例 以S为例 因变量 E=,d变大,E变小;d变小,E变大 E=,S变大,E变小;S变小,E变大 Q=U,d变大,Q变小;d变小,Q变大 U=Q,S变大,U变小;S变小,U变大 [典例]　(2024·黑吉辽高考)某种不导电溶液的相对介电常数εr与浓度cm的关系曲线如图(a)所示。将平行板电容器的两极板全部插入该溶液中,并与恒压电源、电流表等构成如图(b)所示的电路。闭合开关S后,若降低溶液浓度,则 (　 ) 典例体验 A.电容器的电容减小 B.电容器所带的电荷量增大 C.电容器两极板之间的电势差增大 D.溶液浓度降低过程中电流方向为M→N √ [解析]　根据题图(a)可知,降低溶液的浓度时,该不导电溶液的相对介电常数εr增大,结合电容的决定式C=可知,电容器的电容增大,A错误;电容器一直与恒压电源相连,则电容器两极板之间的电势差不变,C错误;根据电容的定义式C=并结合电容增大可知,电容器所带的电荷量Q增大,则溶液浓度降低过程中,电容器充电,电路中的电流方向为N→M,B正确,D错误。 /方法技巧/ 解决电容器动态分析问题的步骤 (1)确定不变量。电容器与电源相连时,电压U不变;电容器充电后与电源断开时,所带电荷量Q不变。 (2)根据决定式C=和S、εr、d的变化分析平行板电容器电容的变化。 (3)根据定义式C=分析电容器所带电荷量Q或两极板间电压U的变化。 (4)用E=或E∝分析电容器两极板间场强的变化,或根据电容器所带电荷量Q的变化分析回路中的电流方向。 1.如图所示,已充电的平行板电容器两极板正对,极板A与静电计相连,极板B接地。若将极板B稍向上移,则 (　 ) A.电容器的电容变大 B.电容器所带的电荷量变大 C.两极板间电场的电场强度不变 D.静电计指针偏转的角度变大 针对训练 √ 解析:若极板B稍向上移,两极板正对面积减小,由电容的决定式C=,得知电容变小,故A错误;题图中没有充放电的回路,所以电容器所带电荷量不变,故B错误;由E====知两极板间的电场强度增大,故C错误;由C=分析可以知道,极板间的电势差变大,则静电计指针偏角变大,故D正确。 2.(多选)如图所示,两块水平放置的平行正对的金属板a、b与电源E相连,在与两板等距离的M点有一个带电液滴恰处于静止状态。若将b板向上平移一小段距离,但仍在M点下方,下列说法中正确的是 (　 ) A.液滴仍将处于静止状态 B.M点电势升高 C.带电液滴在M点的电势能增大 D.在b板移动前后两种情况下,若将液滴从a板移到b板,电场力做功相同 √ √ 解析:电容器与电源保持相连,电容器板间的电压不变,将b板向上平移一小段距离,根据E电场=分析得知板间电场强度增大,液滴所受的电场力增大,液滴将加速向上运动,故A错误;由U=EdaM知,M与a间的电势差增大,a点的电势为零,M点的电势小于零,则知M点的电势降低,故B错误;由于液滴带负电,则带电液滴在M点的电势能增大,故C正确;在b板移动前后两种情况下,若将液滴从a板移到b板,两板间的电势差不变,根据电场力做功公式W=qU知,电场力做功相同,故D正确。 四层学习内容3·4浸润学科 素养和核心价值 ◉物理观念——对电容的理解 1.(选自沪科版教材课后练习)(多选)如图所示,四个图像描述了对给定的电容器充电时,电容器电量Q、电压U和电容C三者的关系,正确的图像有(　 ) 一、好素材分享——看其他教材如何落实核心素养 √ √ 解析:在给电容器充电时,电容器带电量Q与电压U均增大,但电容器的电容不变,即Q=C·U,Q与U成正比,故选项A、B错误,C、D正确。 ◉科学思维——指纹传感器的工作原理 2.(选自鲁科版教材课后练习)(多选)如图所示,指纹传感器在一块半导体基板上有大量相同的小极板,外表面绝缘。当手指的指纹一面与绝缘表面接触时,由于指纹凸凹不平,凸点处与凹点处分别与半导体基板上的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(　 ) A.指纹的凸点处与小极板距离近,电容小 B.指纹的凸点处与小极板距离近,电容大 C.手指挤压绝缘表面,电容电极间的距离减小,小极板带电量增大 D.手指挤压绝缘表面,电容电极间的距离减小,小极板带电量减小 √ √ 解析:由C=可知,指纹的凹处与小极板距离远,电容小,指纹的凸处与小极板距离近,电容大,故A错误,B正确;手指挤压绝缘表面,电容电极间的距离减小,电容器的电压保持不变,由C==可知,电容C增大,小极板带电量Q增大,故C正确,D错误。 ◉科学态度与责任——超级电容器 3.(选自教科版教材“发展空间”)超级电容器是在20世纪60至70年代率先在美国出现,并于80年代实现市场化的一种新型的储能器件。它兼具普通电容器的大电流快速充放电特性与电池的储能特性,弥补了普通电容器与电池在单位质量存储的能量和输出功率上的短板。超级电容器被认为是能量储存的一次革命,并将会在某些领域取代传统蓄电池。 超级电容城市客车是一种“零排放”电车,它没有传统电车的“辫子”,它与传统电车的不同之处就在电车的底部。借助底部安装的超级电容器放电进行工作,电车可以通过车顶的充电设备——集电弓,从充电站的电缆上实现几十秒“快速充电”,补充能量,然后继续行驶。 在2010年上海世博会期间,超级电容公交车(如图)在园区内安全行驶里程共计120万千米。此外,在上海市的11路公交线路上,超级电容城市客车已安全运行了多年。新一代“升级版”超级电容车与老款车相比,续行里程大幅提高,在不开空调的情况下,充一次电可以行驶15千米。这一技术突破,为超级电容车的推广奠定了基础。 关于超级电容器的更多信息,请通过互联网进行了解。 1.(多选)传感器是把非电学量(如速度、温度、压力等)的变化转换成电学量的变化的一种元件,在自动控制中有着相当广泛的应用。如图所示是测定液面高度h的电容式传感器,在金属芯柱的外面涂上一层绝缘物质,放入导电液体中,金属芯柱固定,金属芯柱和导电液体构成电容器的两个极板,金属芯柱外面的绝缘物质就是电介质。测出电容器电容C的变化,就可以知道h的变化情况,两者的关系是 (　 ) 二、新题目精选——品立意深处所蕴含的核心价值 A.C增大,表示h增大　 B.C增大,表示h减小 C.C减小,表示h减小 D.C减小,表示h增大 解析:由C∝知,εr、d一定时,电容器的电容C增大,表明电容器两极板的正对面积增大了,即液面高度h增大,所以A正确,B错误;同理,反知,C正确,D错误。 √ √ 2.电容式话筒含有电容式传感器,其结构如图所示,导电性振动膜片与固定电极构成一个电容器,当振动膜片在声压的作用下运动时,两个电极间的电容发生变化,电路中电流随之变化,这样声信号就转变为电信号。当振动膜片向左运动时,下列说法正确的是 (　 ) A.固定电极所带正电荷减少 B.固定电极所带正电荷增加 C.固定电极所带负电荷减少 D.固定电极所带负电荷增加 √ 解析:当振动膜片向左振动时,电容器两极板间的距离d变大,根据C=可知,电容C减小,根据电荷量Q=CU可知,因电压U不变的情况下,则电容器带电荷量Q减小,电容器处于放电状态,R中电流方向自左向右,所以固定电极所带负电荷减少,故选C。 课时跟踪检测 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 A级——学考达标 1.(2024·江西高考)蜡烛火焰是一种含有电子、正离子、中性粒子的气体状物质,将其置于电压恒定的两平行金属板间,板间电场视为匀强电场,如图所示。若两金属板间距减小,关于火焰中电子所受的电场力,下列说法正确的是(　 ) A.电场力增大,方向向左 B.电场力增大,方向向右 C.电场力减小,方向向左 D.电场力减小,方向向右 √ 6 7 8 9 10 11 12 13 解析:由题干可知,电压U不变,两金属板间距d减小,根据E=可知,两板间电场强度增大,则电子所受电场力大小F=eE增大;由题图可知,两板间电场强度方向向左,因电子带负电,则电子所受电场力方向向右。B正确。 1 2 3 4 5 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2.(多选)如图所示,平行板电容器和恒定直流电源相连,箭头表示电流方向。下列说法正确的有 (　 ) A.电容器正在充电 B.电容器正在放电 C.电容器两板间距离一定正在变大 D.电容器两板间距离可能正在变小 2 3 4 √ √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 解析:平行板电容器和恒定直流电源相连,电容器两端电压不变,箭头表示电流方向,则电容器正在充电,故A正确,B错误;电容器正在充电,电容器两板所带电荷量增大,电容器的电容增大,所以电容器两板间距离可能正在变小,故D正确,C错误。 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3.某一电解电容器如图甲所示,接入如图乙所示的电路,下列说法正确的是 (　 ) A.该电容器只有在电压为45 V时,电容才是33 μF B.该电容器能容纳的最大电荷量为3.3×10-5 C C.接通电路后,电容器的电容仍是33 μF D.接通电路后,灯泡能持续发亮 2 3 4 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 解析:无论电容器是否充电,其电容都是33 μF,选项A错误,C正确;该电容器能容纳的最大电荷量Q=CU≈1.5×10-3 C,选项B错误;灯泡仅在电容器充电时发光,充电结束后,灯泡熄灭,选项D错误。 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 4.(多选)墙体探测仪是一种新型的建筑装潢辅助工具,用于探测墙体内水管、电线和钢筋的位置。如图所示为其探测水管的原理示意图,主要感应元件为电容器,当探测仪靠近水管时,指示灯亮起,便可确定水管的位置。则探测仪靠近水管前后 (　 ) 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 A.电容器的电介质发生变化 B.电容器的两板间距离发生变化 C.电容器极板的正对面积发生变化 D.电容器的电容发生变化 2 3 4 √ √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 解析:探测仪靠近水管后,电容器的两板间距离和极板正对面积均未变,而指示灯亮起说明电容器发生了充电或放电,即电容发生改变,根据C=可知电容器的电介质发生变化,故A、D正确,B、C错误。 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 5.平行板电容器充电后断开电源,现将其中一块金属极板沿远离另一板方向平移一小段距离。此过程中电容器的电容C、两极板带电荷量Q、两板间电场强度E、两板间电压U随两板间距离d变化的关系,表示正确的是 (　 ) 2 3 4 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 解析:平行板电容器的电容为C=,d增大时,C减小,故A错误;平行板电容器充电后断开电源,Q一定,故B错误;电容器两极板间的电场强度E===一定,故C正确;两板间电压为U=Ed,d增大时,U增大,故D错误。 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 6.如图所示,平行板电容器两极板A、B与电池两极相连,一带正电小球悬挂在电容器内部,闭合开关S,充电完毕后悬线偏离竖直方向夹角为θ,则 (　 ) A.保持S闭合,将A板向B板靠近,则θ减小 B.保持S闭合,将A板向B板靠近,则θ不变 C.断开S,将A板向B板靠近,则θ增大 D.断开S,将A板向B板靠近,则θ不变 2 3 4 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 解析:根据受力平衡可得tan θ=,保持S闭合,将A板向B板靠近,可知极板间的电压保持不变,板间距离减小,根据E=可知极板间电场强度增大,小球受到的静电力增大,则θ增大,A、B错误;断开S,将A板向B板靠近,可知极板所带电荷量保持不变,板间距离减小,根据E====,可知极板间电场强度保持不变,小球受到的静电力保持不变,则θ不变,D正确,C错误。 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 7.小明同学对他家的电子秤很感兴趣,他通过说明书了解到电子秤是用平行板电容器制成的,其电路如图所示。称重时,把物体放到电子秤面板上,压力作用会导致平行板上层膜片电极下移。则放上物体后 (　 ) 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 A.极板间电场强度变小 B.电容器的带电荷量减小 C.电容器的电容变小 D.膜片下移过程中,电流表G有从b到a的电流 2 3 4 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 解析:根据电容器表达式C=可知,当两个极板的距离减小时,电容器的电容增大,再根据电容器定义式C=可知,由于电容器一直和电源相连,电压不变,当电容增大时,带电荷量增大,即电容器被充电,电流表有从b到a的电流,B、C错误,D正确;由匀强电场公式E=可知,当电压不变,两个极板的距离减小时,极板间电场强度变大,A错误。 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 8.如图所示,D是一只理想二极管,水平放置的平行板电容器的A、B两极板间有一带电液滴,在P点处于静止状态。以Q表示电容器储存的电荷量,U表示两极板间的电压,φ表示P点的电势,B极板接地。若保持极板B不动,第一次将极板A稍向下平移,第二次将极板A稍向上平移(移动后极板A的位置还在P点上方),则下列说法正确的是 (　 ) 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 A.两次移动后Q相同 B.两次移动后点电荷都保持静止 C.第一次移动后U变小,第二次移动后U变大 D.第一次移动后φ增大,第二次移动后φ不变 2 3 4 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 解析:第一次极板A稍向下平移,平移极板间距d减小,由电容器决定式C=,可知电容C增大,电源可通过二极管对电容器充电,Q增大,电压U不变,第二次极板A稍向上平移,极板间距d增大,由C=知电容C减小,若电容器两端电压U不变,电容器所带电量Q将减小,由于二极管具有单向导电性,电容器的电荷不能回到电源,所以电容器的电量Q不变,由于电容C减小,由电容的定义式C=知,U变大,A、C错误; 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 由E=和C=、C=可得E=,可知第一次A稍向下平移,因为两极板间距d减小,U不变,Q增大,故场强增大,电荷向上移动,因为极板B接地,电势为零,P点到极板B的电势差增大,P点电势φ增大,第二次将极板A稍向上平移,Q、S都不变,故场强不变,电荷保持静止,因为极板B接地,电势为零,P点到极板B的距离不变,则P点到极板B的电势差不变,故P点φ不变,故D正确,B错误。 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 9.(8分)某同学利用如图所示的实验电路观察平行板电容器的充放电。 (1)按如图所示电路原理图连接好实验电路,将开关S接　　　　(选填“1”或“2”),对电容器进行充电,一段时间后,记下数字电压表的读数。  解析:对电容器进行充电时,电容器两端应与电源两端相接,所以开关S接1。 2 3 4 1 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 (2)充电完成后,再将开关S接通另一端,观察到电流随时间变化的情况是　　　　。  2 3 4 C 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 解析:放电开始时电流较大,随着电容器所带电荷量不断减小,电容器电压减小,放电电流逐渐减小并且减小得越来越慢,故C正确,A、B、D错误。 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 (3)如果不改变电路其他参数,只减小电阻R,放电时间将　　　　(选填“变长”“不变”或“变短”)。  解析:根据电容器计算公式可得电荷量Q=CU,所以电容器储存的电荷量Q与电阻R无关,如果不改变电路其他参数,只减小电阻R,放电电流增大,放电时间将变短。 2 3 4 变短 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 B级——选考进阶 10.(2024·浙江6月选考)图示是“研究电容器两极板间距对电容大小的影响”实验,保持电荷量不变,当极板间距增大时,静电计指针张角增大,则(　 ) A.极板间电势差减小　 B.电容器的电容增大 C.极板间电场强度增大 D.电容器储存能量增大 2 3 4 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 解析:根据C=,可得当极板间距增大时,电容减小,由于电容器的带电荷量不变,根据Q=CU可得,极板间电势差增大,故A、B错误;根据E=,得E=,故极板间电场强度不变,故C错误;移动极板的过程中要克服电场力做功,故电容器储存能量增大,故D正确。 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 11.电容位移传感器具有灵敏度高、精度稳定等许多优点。某电容位移传感器的工作原理可简化为如图所示的装置,其中A是固定极板,B是可动极板,备测位移物体与可动极板连接,当物体发生位移时,电容器极板间距发生变化,用电路(图中未画出)测出电容的变化,即可知道物体位移的大小和方向。假设工作中电容器接在恒压直流电源上,G为灵敏电流计,则当物体位移向右时,下列说法正确的是 (　 ) 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 A.电容器的电容变大 B.极板间电场强度变大 C.电容器所带电荷量保持不变 D.灵敏电流计中电流方向从a到b 2 3 4 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 解析:当物体位移向右时,极板间的距离变大,根据C=可知电容器的电容变小,故A错误;根据E=可知极板间电场强度变小,故B错误;根据Q=UC结合A选项可知电容器所带电荷量变小,故C错误;电容器所带电荷量变小,电容器放电,灵敏电流计中电流方向从a到b,故D正确。 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 12.(2024·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 (　 ) 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 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 2 3 4 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 解析:根据电容C=,充电过程中,随着电容器所带电荷量的增加,电容器两极板间电势差增加,充电电流减小,故A错误;根据题图可知,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N点流向M点,故B错误;放电过程中,随着电容器所带电荷量的减小,电容器两极板间电势差减小,放电电流减小,故C正确;根据题图可知,放电过程中,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,故D错误。 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 13.(12分)如图所示,两块平行金属板A、B相隔6 cm。分别接在36 V的直流电源的正负极上。点C在两板间且到板A的距离为2 cm,正极板A接地。 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 (1)求A、B两板间的场强。 答案: 600 V/m,方向由A板垂直指向B板 解析: A、B两板间的场强为 E== V/m=600 V/m 由于下极板为高电势,因此电场方向为由A板垂直指向B板。 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 (2)求C、A之间的电势差UCA。 答案:-12 V　 解析:A板接地,因此A板的电势为0。电场方向为由A板垂直指向B板,所以A点的电势比C点的电势高,所以CA之间的电势差为UCA=-EdAC=-600×2×10-2 V=-12 V。 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 (3)将一个电荷量为q=2×10-8 C的粒子从C点移到A板,求这个过程中静电力做的功。 答案:-2.4×10-7 J 解析:C到A过程中,静电力做的功为WCA=qUCA=2×10-8×(-12) J=-2.4×10-7 J。 2 3 4 $$