4. 电容器的电容-【金版教程】2025-2026学年高中物理必修第三册作业与测评课件PPT（人教版2019）

第十章　静电场中的能量 4.电容器的电容 目录 1 核心能力提升练 考点模型 考点对点练 2 考点模型 考点对点练 考点模型 考点对点练 1 2 3 4 5 4 解析　电容器和电容是两个不同的概念，A错误；电容器A的电容比B的大，只能说明电容器A储存电荷的本领比B强，与所带电荷量的多少无关，B错误；电容器的电容是由它本身的属性决定的，和它的两极板所带的电荷量、两极板间的电压无关，D错误；由电容的定义知C正确。 考点模型 考点对点练 1 2 3 4 5 5 2．某家用日光灯管里的控制电路用到了多种电容器，其中一个电容器如图所示，关于该电容器，下列说法正确的是(　　) A．最多能够储存3.3×10－8 C的电荷量 B．450 V是指该电容器的击穿电压 C．加在两端的电压是225 V时，其电容是7.5 μF D．加在两端电压变化10 V，电荷量变化1.5×10－4 C 考点模型 考点对点练 1 2 3 4 5 6 典型考点二　实验：观察电容器的充、放电过程 3．用传感器观察电容器放电过程的实验电路如图甲所示，电源电压为8 V。先使开关S与1端相连，稍后掷向2端，电流传感器将电流信息传入计算机，屏幕上显示的电流随时间变化的i­t图像如图乙所示。下列说法正确的是(　　) A．图中画出的靠近i轴的竖立狭长矩形面积表示电容器所带的总电荷量 B．电容器在全部放电过程中释放的 电荷量约为20 C C．电容器在全部放电过程中释放的 电荷量约为4.0×10－4 C D．电容器的电容约为4.0×102 μF 考点模型 考点对点练 1 2 3 4 5 7 考点模型 考点对点练 1 2 3 4 5 8 典型考点三　平行板电容器的动态分析 4．电容式位移传感器具有灵敏度高、精度稳定等许多优点。某电容式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，被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(　　) 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 考点模型 考点对点练 1 2 3 4 5 9 考点模型 考点对点练 1 2 3 4 5 10 5．2022年4月11日晚，受强对流天气影响，狂风暴雨袭击川渝地区，据气象部门监测，九龙坡区局地风力已达10级。小李同学用所学知识设计了一个电容式风力传感器。如图所示，将电容器与静电计组成回路，可动电极在风力作用下向右移动，引起电容的变化，风力越大，移动距离越大(两电极不接触)。若极板上电荷量保持不变，在受到风力作用时，则(　　) A．电容器电容变小 B．极板间电场强度变大 C．极板间电压变小 D．静电计指针张角越大，风力越大 考点模型 考点对点练 1 2 3 4 5 11 考点模型 考点对点练 1 2 3 4 5 12 [名师点拨]　静电计的金属球与一个导体连接，金属外壳与另一个导体连接(或者金属外壳与另一个导体同时接地)，指针偏转角度越大，表明两个导体间电势差越大。 考点模型 考点对点练 1 2 3 4 5 13 核心能力提升练 1．心室纤颤是一种可能危及生命的疾病，很多学校都配备心脏除颤器(如图)，其原理是将一个充电的电容器两极板接触心颤患者皮肤，两个带电极板放电，让一部分电荷通过心脏，使心脏除颤后瞬间静止，再刺激心颤患者的心脏恢复正常跳动。以下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40 μF，充电电压为4.0 kV，除颤过程在10 ms时间内完成放电，以下说法正确的是(　　) A．本次除颤通过人体组织的电荷量为0.16 C B．如果充电电压变为2.0 kV，则电容器的电容变为20 μF C．电容器的带电量是两块极板所带电荷量绝对值之和 D．放电过程中，电容器的电容逐渐变小 1 2 3 4 5 核心能力提升练 1 2 3 4 5 核心能力提升练 2．微信运动步数的测量是通过手机内电容式加速度传感器实现的。如图，M极板固定，当手机的加速度变化时，N极板只能按图中标识的“前后”方向运动。图中R为定值电阻。下列对传感器描述正确的是(　　) A．静止时，电流表示数为零，电容器两极板不带电 B．由静止突然向前加速时，电容器的电容增大 C．由静止突然向前加速时，电流由b向a流过电流表 D．保持向前匀减速运动时，电阻R以恒定功率发热 1 2 3 4 5 核心能力提升练 1 2 3 4 5 核心能力提升练 3．如图所示，一平行板电容器充电后与电源断开，负极板接地，两板间的P点固定一个带正电的检验电荷。用C表示电容器的电容，E表示两板间的电场强度的大小，φ表示P点的电势，Ep表示正电荷在P点的电势能。若正极板保持不动，将负极板缓慢向左平移一小段距离l0，下列关于上述各物理量与负极板移动距离x的关系图像中可能正确的是(　　) 1 2 3 4 5 核心能力提升练 1 2 3 4 5 核心能力提升练 4．某次实验中，一同学根据电路图甲完成观察并记录电容器放电过程中电流随时间的变化，作出电流随时间变化的图像，如图乙所示。现该同学改变了电路中的某个电学元件，其他条件不变，重新进行上述实验，再次得到图丙，发现两图中坐标轴与图线所包围的面积相等，则该同学的改变可能是(　　) A．换了一个电压更小的电源 B．换了一个电容更小的电容器 C．换了一个阻值更小的电阻 D．换了一个阻值更大的电阻 1 2 3 4 5 核心能力提升练 1 2 3 4 5 核心能力提升练 1 2 3 4 5 核心能力提升练 5．如图所示，电源E对电容器C充电，当C两端电压达到80 V时，闪光灯瞬间导通并发光，C放电。放电后，闪光灯断开并熄灭，电源再次对C充电。这样不断地充电和放电，闪光灯就周期性地发光。下列关于该电路说法错误的是(　　) A．充电时，通过R的电流不变 B．若R增大，则充电时间变长 C．若C增大，则闪光灯闪光一次通过的电荷量增大 D．若E减小为85 V，闪光灯闪光一次通过的电荷量不变 1 2 3 4 5 核心能力提升练 1 2 3 4 5 核心能力提升练 1 2 3 4 5 核心能力提升练 　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　 R 典型考点一　对电容的理解 1．下列关于电容的说法正确的是(　　) A．电容器简称电容 B．电容器A的电容比B的大，说明A的电荷量比B多 C．电容在数值上等于使两极板间的电势差为1 V时电容器所带的电荷量 D．由公式C＝eq \f(Q,U)知，电容器的电容与电容器两极板间的电压成反比，与电容器所带的电荷量成正比 解析　由铭牌信息可知，电容器的额定电压为450 V，此数值比击穿电压低，则最多能够储存的电量为Q＝CU＝15×10－6×450 C＝6.75×10－3 C，故A、B错误；由题图可判断此为固定电容器，其电容大小固定不变，故C错误；由公式C＝eq \f(Q,U)＝eq \f(ΔQ,ΔU)可得，ΔQ＝CΔU＝15×10－6×10 C＝1.5×10－4 C，故D正确。 解析　根据q＝it可知，i­t图线与时间轴围成的面积代表电容器所带的总电荷量，故A错误；确定每个小方格所对应的电荷量值，纵坐标的每个小格为0.2 mA，横坐标的每个小格为0.4 s，则每个小格所代表的电荷量数值为Δq＝0.2×10－3×0.4 C＝8×10－5 C，曲线下包含的小正方形的个数为40 个，由曲线下方的方格数与Δq的乘积即得电容器在全部放电过程中所释放的电荷量Q＝40×8×10－5 C＝3.2×10－3 C，故B、C错误；电容器的电容约为C＝eq \f(Q,U)＝eq \f(3.2×10－3,8) F＝4.0×102 μF，故D正确。 解析　当物体位移向右时，两极板间的距离d变大，根据C＝eq \f(εrS,4πkd)可知，电容器的电容变小，故A错误；因电容器接在恒压直流电源上，电容器两板间电压不会改变，根据E＝eq \f(U,d)可知，d变大，极板间电场强度E变小，故B错误；电容器电容C变小，电容器两板间电压U不变，根据Q＝UC可知，电容器所带电荷量Q变小，故C错误；电容器所带电荷量变小，则电容器放电，又由题图可知A极板带正电，则灵敏电流计中电流方向从a到b，故D正确。 解析　在受到风力作用时，两极板间距离d减小，根据C＝eq \f(εrS,4πkd)可知，电容器电容C变大，故A错误；极板间电场强度E＝eq \f(U,d)＝eq \f(\f(Q,C),d)＝eq \f(4πkQ,εrS)不变，故B错误；极板间电压U＝eq \f(Q,C)变小，故C正确；风力越大，d越小，电容器电容越大，极板间电压越小，结合题图及静电计原理可知，静电计指针张角越小，故D错误。 解析　根据电容定义式C＝eq \f(Q,U)，可得该心脏除颤器充电完毕后电容器上的电荷量Q＝CU＝40×10－6×4.0×103 C＝0.16 C，可知本次除颤通过人体组织的电荷量为0.16 C，A正确；电容器的电容与所加电压及所带电荷量没有关系，只由电容器自身构造决定，B、D错误；电容器的带电量是指一个极板所带电荷量的绝对值，C错误。 解析　静止时，N板不动，两极板与电源相连，由Q＝CU可知两极板带电，且因电容器不处于充、放电状态，电流表示数为零，故A错误；由静止突然向前加速时，对N板受力分析知两弹簧由原长变为压缩，则两极板间距d变大，根据C＝eq \f(εrS,4πkd)可知，电容器的电容减小，电容器两板间电压不变，由Q＝CU可知电容器所带电荷量减小，则电容器放电，又由题图可知N板带负电，则电流由b向a流过电流表，故B错误，C正确；保持向前匀减速运动时，加速度恒定不变，则N板的相对位置在某位置保持不变，电容器带电量不变，电路中无电流，则电阻R不发热，故D错误。 解析　负极板缓慢向左平移一小段距离，两极板间距d增大，根据C＝eq \f(εrS,4πkd)，可知电容随两极板间距增大而减小，C与d不是线性关系，则C与x不是线性关系，故A错误；电容器充电后与电源断开，电容器所带电荷量Q保持不变，有E＝eq \f(U,d)＝eq \f(\f(Q,C),d)＝eq \f(4πkQ,εrS)，则两极板间的电场强度保持不变，故B错误；设未移动前P点与左极板距离为x0，则P点与左极板间的电势差UP＝E(x0＋x)＝φP－0，可得φP＝Ex0＋Ex，即C项中φ­x图像可能正确；设带正电的检验电荷所带电荷量为q(q>0)，则Ep＝qφP＝qEx0＋qEx，其图线为过纵轴正半轴向上倾斜的一段直线，D错误。 解析　若换一个电压更小的电源或换一个电容更小的电容器，则根据C＝eq \f(Q,U)可知，电容器充满电后储存的电荷量减少，则两图中坐标轴与图线所包围的面积将不等，故A、B错误；若换一个阻值更小的电阻，则开始放电瞬间电流增大，与图丙图线在纵轴的截距较图乙减小相矛盾，C错误；若换一个阻值更大的电阻，则开始放电的电流减小，并且所放总电荷量不变，D正确。 [名师点拨]　电容器充、放电过程中I­t图像形状的决定因素 (1)图像面积：根据Q＝CU可知，图像的面积由电容器充电结束或放电开始时其两极板间的电势差和电容器的电容决定。 (2)图像峰值：根据Im＝eq \f(U,R)可知，图像的峰值由电容器充电结束或放电开始时其两极板间的电势差和电路总电阻决定。 解析　电容器充电时两端电压UC不断增大，所以电源与电容器极板间的电压之差即电阻R两端电压UR不断减小，因此充电电流i＝eq \f(UR,R)变小，A错误；当电阻R增大时，充电电流变小，闪光灯导通时电容器所带电荷量不变的情况下，充电时间变长，B正确；若C增大，根据C＝eq \f(Q,U)，可知闪光灯导通时电容器所带电荷量增大，闪光灯闪光一次通过的电荷量增大，C正确；当电源电压为85 V时，电源给电容器充电仍能达到闪光灯导通电压80 V，所以闪光灯仍然发光，闪光一次通过的电荷量不变，D正确。本题选说法错误的，故选D。 [名师点拨]　(1)电容与电阻串联在电压为U0的电源两端时，无论电容器是否处于充、放电状态，各元件两端的电压均遵从串联电路的规律，即U0＝UR＋UC。 (2)电阻R遵从欧姆定律，即UR＝iR；电容遵从规律q＝CUC；且i＝eq \f(Δq,Δt)。 $$