10.4 第1课时电容器的电容-【创新大课堂系列】2025-2026学年高中物理必修第三册同步辅导与测试(人教版)

3.AD[在9x图像中，图线的斜率大小表示场强大小，可见E>:探究归纳 B,选项A正确：同理可知0点场接在工轴方向上的分萱最小，典例②习[解析]根据C:知，d增大，剥电容减小，故A。 电荷在该，点受到的静电力在x轴方向上的分量最小，选项C错误：： 沿电场方向电势降低，在O点左侧，E的方向沿x轴负方向，在O1 误：静电计测量的是电容器两端的电势差，因为电容器始终与电源 点右侧，E,的方向沿x轴正方向，负电荷沿工轴由B移到C的过： 相连，则电势差不变，所以静电计指针张角不变，故B错误：电势差 程中，静电力先做正功后做负功，选项B错误，D正确.] U不变，阳增大，则电场强度E号减小设P点与上极板的题商 4.解折①)由几衍关系可得BC的整直高度Ax=兰R 为工，P点与上极板的电势差U1=Ex减小，P点与下极板的电势 小球从B到C运动的过程中静电力做的总功为零，根据动能定理： 差U2=U-U1增大，下极板接地电势为零，则P点的电势9P=U, 增大，又因为该小球带正电，则电势能增大，故C错误；电容器与电 有ahr子ae2-子mag 源断开，则电待量Q不交d改变，根务C-吕C=E-号。 U 解得c=2√2gR: (2)小球从A到B,重力和静电力均做正功，由动能定理有 可得E=4想，知电场强度不变，则小球所受静电力不变，故D mg(3R-hu)(q)Uau=2 mug0 正确. [答案]D 其中UAB=PA一究 :针对训练 解得91=-m8迟 q 3,BCD[由C可知电容随两极板正对面积的减小而减小，B 答案(1)2V√2gR(2)-mg迟 正确.在两极板间放入电介质，相对介电常数增大，电容将增大，C 9 正确，在下极板的内表面上放入铝板，相当于两极板间距离减小， 4电容器的电容 则电容增大，D正确.将电源与电容器两极板相连，使电容器充电， 此过程电容不变，故A错误.] 第1课时 电容器的电容 :4.CD[静电计显示的是A、B两极板间的电压，指针张角越大，表示 两板间的电压越高：当合上S后，A、B两板与电源两极相连，板间 必备知识·自主梳理 电压等于电源电压不变，静电计指针张角不变；当断开S后，板问 一、1.绝缘很近3.(1)增大减小增大不变(2)减小减： 距离增大，正对面积减小，都将使A、B两板间的电容变小，而电容 小00 器所带的电荷量不变，由C=号可知，板间电压U增大，从而静电 二1.电势差U2.号 5.(2)击穿6.(1)正比正比反比 计指针张角增大，所以选项C、D正确.] 素养演练·提升技能 (2)Axkd :1.A[电容器既然是储存电荷的容器，它里面有无电荷不影响其储 三、1.(2)电解2.正对面积 存电荷的能力，A正确：电容器所带的电荷量是指任一极板所带电 即学即用 荷量的绝对值，B错误：电容器的电容由电容器结枸决定，不随带 1.(1)×(2)√(3)×(4)/(5)/ 2.5×10-7减小减小 电荷量的变化而变化，C错民：由C-吕-会品可求得电容器的电 容，D错误.1 关键能力·合作探究 要点1 [公式C=为电容的决定式，电容器两端的电压和电 (1)提示：用电容表示电容器容纳电荷的本领 (2)提示：不对.容纳电荷的本领用电容来描述，电容器的电容大，： 的变化对电容没有影响，根据C=号可知U增大且C不变（带电 所带电荷量不一定大， 荷量与所加电压的比值不变)时，Q增大，C正确，」 探究归纳 :3.BC[9V为电容器的额定电压（或工作电压），且额定电压低于击 [典例1][解析]电容器两极板间的电势差的变化量为△U= 穿电压，故C正确，D错误；正常工作时的带电荷量Q=CU （吉)U=号×3v-2v,由C-器得C-必四=15X出图城带日8向水内6的 1.5×10-6×9C=1.35×105C,故A错误，B正确.] 2 101F=150F设电容器原来所带的电荷量为Q,则Q=CU=1.5×: 电场，小球向左偏，则说明小球带负电，故A错误：保持开关S闭 101×3C=4.5×101C电容器的电容是由电容器本身决定的，与是！ 否带电无关，所以电容器放掉全部电荷后，电容仍然是150F 合，仅将两板板阀的距高遂当增大，由E-号可如，电场接度减小， 小球所受静电力减小，则日角将减小，故B正确：断开开关S,电容 [答案]150F4.5×101C1504F 多的电待受保持不交，由C-品C=是和E-号得E-架 ES 针对训练 1.AC[电容反映电容器容纳电荷本领的大小，故A项正确：电容器A 则仅将两极板间的距高适当增大，电场强度不变，小球所受静电力 的电容比B的大，只能说明电容器A容纳电荷的本领比B强，与是否： 不变，日角将不变，仅将两极板间的正对面积适当减小，电场强度变 带电无关，B错误：电容在数值上等于使两极板间的电势差为1V时， 大，小球所受静电力变大，0角将变大，故C,D错误.] 电容器需要带的电荷量，故C项正确：电压为10V,电荷量为2× Q 5解析(1)根据电功率P=W知 105C时，电容C=号=2X106F,D错误.] 100 2,CD「电容器的电容是由电容器本身决定的，与电容器所带电荷！ B1=2×10=W=5x101w=50kw 量Q的大小和两极板间的电势差U的大小无关，不能认为C与Q: 成正比，与U成反比，故选项D正确，A、B错误；对给定的电容器， P2=2X10w=1.5×105w=150kw 其所带电荷量与极板间的电势差成正比，其比值即电容器的电容， 即电功率的范围为50kW150kW. 故选项C正确.] 要点2 (2)根据电容器储存的电能为E=号CU,知 (1)提示：电势差U增大，电容C减小， 2E (2)提示：电势差U增大，电容C减小. U=N=70×10V=2000V. (3)提示：电势差U减小，电容C增大， 答案(1)50kW-150kW(2)2000V 217第十章静电场中的能量 4电容器的电容 第1课时 电容器的电容 学习目标要求 核心素养和关键能力 1.知道什么是电容器及平行板电容器的主要构造. 2.理解电容的概念及定义式. 科学思维 3.知道平行板电容器电容的表达式 (1)类比法建立电容的概念，理解电容的定义式， 4.能够对电容器的两类动态变化问题进行分析. (2)在电容器的动态分析中培养分析推理能力， 5.能够处理平行板电容器的综合问题. 必备知识·自主梳理 预习新知夯实基础 一、电容器 2.定义式：C= 1.电容器：由两个彼此 又相距 的导3.物理意义：表征电容器储存电荷本领的特性。 体组成 4.单位：在国际单位制中，电容的单位是法拉(F), 2.平行板电容器：在两个相距很近的平行金属板 另外还有微法(F)和皮法(pF),1F=106F, 中间夹上一层绝缘物质—电介质（空气也是 1pF=10-12F. 种电介质)，就组成一个最简单的电容器，叫 作平行板电容器 !5.电容器的额定电压和击穿电压 3.电容器的充、放电现象 (1)额定电压：电容器能够长期正常工作时的 把直流电源、电阻、电容器、电流表、电压表以及 电压 单刀双掷开关组装成实验电路.如图所示， (2)击穿电压：电介质被 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.平行板电容器的电容 (1)电容的决定因素：电容C与两极板间的相对 电容器的充、放电 介电常数er成 ,跟极板的正对面积S成 (1)充电：把开关S接1，电源给电容器充电，电 ,跟极板间的距离d成 容器两极所带电荷量逐渐 ,电流表示数 ,电压表示数 ,当电流表示数为 ②)电容的决定式：C三，为电介质的相对 0,电压表示数 时，电容器充电结束， 介电常数.当两极板间是真空时，C (2)放电：把开关S接2，电容器对电阻R放电，电： 式中k为静电力常量 流表示数 ,电压表示数 ,当电流表示 三、常用电容器 数为 ,电压表示数为 时放电结束 :1.固定电容器 (3)电容器充、放电过程中能量的变化 (1)定义：电容固定不变的电容器. ①充电过程：电源的能量不断储存在电容器中. (2)分类：聚苯乙烯电容器和 电容器. 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. 2.可变电容器：由两组铝片组成，固定的一组铝片 二、电容 叫作定片，可以转动的一组铝片叫作动片.转动 1.定义：电容器所带的电荷量Q与电容器两极板 动片，使两组铝片的 发生变化，电容就 之间的 之比 随着改变 物理必修第三册 积减小，电容将减小 即学即用 (5)在平行板电容器极板间插入电介质，电容将 1.判断下列说法的正误 增大 () (1)电容器的电容跟它所带电荷量成正比.( )!2.某平行板电容器充电后所带电荷量为Q=2× (2)对于确定的电容器，它所带电荷量跟它两极： 106C,两极板间的电压U=4V,则该电容器 板间电压的比值保持不变。 ( 的电容为 F,若只将该电容器的板 (3)将平行板电容器两极板的间距加大，电容将 间距离增大，电容器的电容将 ,若只将 增大 ( 两极板错开，使极板正对面积减小，电容器的电 (4)将平行板电容器两极板平行错开，使正对面： 容将 关键能力·合作探究 讲练设计探究重点 要点1对电容器电容的理解 为两极板间的电势差，直线的斜率表示电容大 探究导入图甲是一个水杯，众所周知，我们用水 小因而电容器的电容也可以表示为C一器， AU 杯的容积表征水杯容纳水的本领.图乙是照相： 即电容的大小在数值上等于两极板间的电压增 机的电子闪光灯的重要部件电容器，电容器是： 加（或减小）1V所增加（或减少）的电荷量， 容纳电荷的一种装置.思考以下问题： :[典例1]有一充电的平行板电容器，两板间的电 势差为3V,现使它的电荷量减少3×10一4C,于是 电容器两板间的电势差降为原来的？，则此电容 器的电容是多大？电容器原来带的电荷量是多 少？若将电容器极板上的电荷全部放掉，电容器 乙 的电容是多大？ (1)我们如何表征电容器容纳电荷的本领呢？ [听课记录] (2)电容器所带电荷量越大，容纳电荷的本领一 定越大，这种说法对吗？ 探究归纳 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： 理址，用比值C-号来定义，但它却是由电容器 /名师点评/ 自身的构造决定的，与所带电荷量Q和所加电 求解电容器的电容的两点注意 压U无关.即使电容器不带电，其电容仍然存 ()电容界的危容可以根据C-8或C-品求 在，并且是一个确定的值， 出，但电容器的电容是电容器的属性，与电容 2.通过Q-U图像理解电容器的 04 器所带电荷量Q以及两极板间的电压U均 电容 无关. 如图所示，Q-U图像是一条过 原点的直线，其中Q为一个极 0 2)定义式的推广式C=器，在电压U变化问 板上所带电荷量的绝对值，U 题中求电容更快捷. 42 第十章静电场中的能量 针对训练 探究归纳 1.(多选)下列关于电容的说法正确的是 ( A.电容是反映电容器容纳电荷本领的物理量 1.公式C= a的比较 B.电容器A的电容比B的大，说明A的带电荷 量比B多 表达式 c-号 E,S C=Axkd C.电容在数值上等于使两极板间的电势差为 1V时电容器需要带的电荷量 特点 定义式 决定式 D.由公式C=号知，若电容器两极间电压为 对某电容器 平行板电容器，Ccer, 10V,极板带电荷量为2×105C,则电容器！ Qu,但号 -C 电容大小为5×105F 意义 CcS,Cc子反映了影响 2.(多选)如图所示的各图描述的是对给定的电容： 不变，反映电容器 电容大小的因素 器充电时其电荷量Q、电势差U、电容C之间相： 容纳电荷的本领 互关系的图像，其中正确的是 适用范围 任何电容器 平行板电容器 电容器容纳电荷的本领由号来量度，由本身 联系 的结构（如平行板电容器的e,、S、d等因素）》 要点2平行板电容器的电容及动态分析 来决定 探究导入平行板电容器由两块平行放置的金属：2.电容器的动态分析 板组成.利用平行板电容器进行如下实验： (1)两类情况：一类是平行板电容器始终与电源 (1)如图甲所示，保持Q和d不变，减小两极板 两极相连保持电压U不变，另一类是电容器充 的正对面积S,观察电势差U(静电计指针偏： 电后与电源断开保持电荷量Q不变. 角)的宽化，猴据C-号分折电客C的变化。 (2)分析思路： (2)如图乙所示，保持Q和S不变，增大两极板 讨论EE= C 7,E与d成正比，与Se,无关 间的距离d,观察电势差U(静电计指针偏角) 的变化，依据C-号分新电容C的变化， 如d变小C=s 时 讨论C.Q,或s变大 4πkd c-8 C变大 Q变大 (3)如图丙所示，保持Q、S、d不变，插入电介！ 或er变大 质，观察电势差U(静电计指针偏角)的变化，依 过论EE年CE与65成反比，与a无关 据C= ，分析电容C的变化 Q Q 变 如d变小c=:s c-号 讨论C,U 4πkd 或S变大 C变 U变小 或e,变大 : [典例2]如图所示，平行板电容器与一个恒压 直流电源连接，下极板通过A点接地，一带正 电小球被固定于P点，现将平行板电容器的下 极板竖直向下移动一小段距离，则 () 静电计 A.平行板电容器的电容值将变大 B.静电计指针张角变小 C.带电小球的电势能将减小 D.若先将下极板与A点之间的导线断开，再将 下极板向下移动一小段距离，则带电小球所 受静电力不变 43 物理必修第三册 [听课记录] 针对训练 3.(多选)对于水平放置的平行板电容器，下列说 法中正确的是 ( A.将电源与电容器的两极板相连，使电容器充 电，此过程电容将增大 B.将两极板平行错开，使正对面积减小，电容将 减小 C.在下极板的内表面上放置一面积和极板相等、 厚度小于极板间距的陶瓷板，电容将增大 /名师点评/ D.在下极板的内表面上放置一面积和极板相 分析电容器动态变化问题的思路 等、厚度小于极板间距的铝板，电容将增大 1.确定不变量，分析是电压不变还是电荷量 4.(多选)如图所示，电路中A、 不变 B为两块竖直放置的金属 2.用决定式C= 4k领分析平行板电容器电容 ErS 板，C是一只静电计，开关S 的变化 合上后，静电计指针张开一 个角度，下述做法可使静电 3.用定义式C= 分析电容器所带电荷量或 计指针张角增大的是 两极板间电压的变化 A.使A、B两板靠近一些 4.用E=V 分析电容器两极板间电场强度的 B.使A、B两板正对面积减小一些 C.断开S后，使B板向右平移一些 变化 D.断开S后，使A、B正对面积减小一些 素养演练·提升技能 达标训练素养提高 1.下列关于电容器及其电容的叙述正确的是( ):3.(多选)有一只电容器的规格是“1.5uF9V”, A.任何两个彼此绝缘而又相互靠近的导体，就： 则该电容器 ( 组成了电容器，跟这两个导体是否带电无关： A.正常工作时所带电荷量不能超过1.5× B.电容器所带的电荷量是指两个极板所带电荷 10-5C 量的代数和 B.正常工作时所带电荷量不能超过1.35× C.电容器的电容与电容器所带电荷量成反比 10-5C D.一个固定电容器的电荷量增加△Q=1.0×: C.额定电压为9V 10一6C时，两极板间电压升高10V,则电容： D.击穿电压为9V 器的电容无法确定 :4.如图所示，竖直放置的平行 2.一个平行板电容器，若增大加在它两极板间的 板电容器与电源相连，在两 电压，则电容器的 ( ) 极板A、B之间用绝缘细线 A.带电荷量增加，带电荷量与所加电压的比值： 悬挂一带电小球，闭合开关 增大 S,小球静止时，细线与竖直 B.带电荷量不变，带电荷量与所加电压的比值： 方向的夹角为0，则下列说 绝缘底座 变小 法正确的是 ) C.带电荷量增加，带电荷量与所加电压的比值 水平桌面 A.小球带正电 不变 B.保持开关S闭合，仅将两极板间的距离适当 D.带电荷量不变，带电荷量与所加电压的比值 增大，0角将减小 不变 44 第十章静电场中的能量 C.断开开关S,仅将两极板间的距离适当增大，： (2)要使除颤器的电容器储存140J的电能，充 0角将减小 电电压需达到多大？ D.断开开关S,仅将两极板间的正对面积适当： 减小，0角将减小 5.当病人发生心室纤颤时，必须要用除颤器及时进 行抢救，除颤器工作时的供电装置是一个C= 70F的电容器，它在工作时，一般是让100~ 300J的电能在2ms的时间内通过病人的心脏 部位.已知充电后电容器储存的电能为E= C0r,则： 温馨提示 请做课时分层检测（十） (1)除颤器工作时的电功率在什么范围？ 第2课时 实验：观察电容器的充、放电现象 实验必备·自主探究 一、实验目的 :三、实验器材 1.通过观察，了解电容器在充电和放电的过程中， 6V的直流电源、单刀双掷开关、平行板电容 两极板间电压和电路中电流的变化， 器、电流表、电压表、定值电阻、导线 2.判断电容器在充电和放电的过程中，两极板储： 四、实验步骤 1.按图连接好电路. 存电荷量的变化. 二、实验原理 1.电容器的充电过程 如图所示，当开关S接1时，电容器接通电源， 在静电力的作用下自由电子从正极板经过电源 向负极板移动，正极板因失去电子而带正电，负2.把单刀双掷开关S接1，观察电容器的充电现 极板因获得电子而带负电.正、负极板带等量的 象，并将结果记录在表格中 正、负电荷.电荷在移动的过程中形成电流.在3.将单刀双掷开关S接2，观察电容器的放电现 充电开始时电流比较大，以后随着极板上电荷： 象，并将结果记录在表格中. 的增多，电流逐渐减小，当电容器两极板间电压4.记录好实验结果，关闭电源。 等于电源电压时电荷停止移动，电流I=0. 实验记录和分析： 实验项目 实验现象 G 电流表 电流表的读数由大到小最后为零 充 电 电压表 电压表的读数由小到大最后为6V 2.电容器的放电过程 电 电流表 电流表的读数由大到小最后为零 如图所示，当开关S接 2时，将电容器的两极 放 E 电 电压表 电压表的读数由大到小最后为零 板直接用导线连接起 U=0 五、注意事项 来，电容器正、负极板上 :1.电流表要选用小量程的灵敏电流计. 电荷发生中和.在电子移动过程中，形成电流，2，要选择大容量的电容器。 放电开始电流较大，随着两极板上的电荷量逐：3.实验要在干燥的环境中进行。 渐减小，电路中的电流逐渐减小，两极板间的电4.在做放电实验时，在电路中串联一个电阻，以免 压也逐渐减小到零. 烧坏电流表， 45