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1、第二章第二章 静电场的应用静电场的应用学习目标STSE情境导学1知道电容器的概念和平行板电容器的主要构造2理解电容的概念及其定义式和决定式(重点)3掌握平行板电容器电容的决定式并能用其讨论有关问题(难点)知识点一识别电容器电容器的充放电1.电容器：由两个相互靠近又彼此绝缘的导体组成.2.电容器的充电和放电.（1）充电：使电容器的两极板上带等量异种电荷的过程.（2）放电：使电容器两极板上的电荷中和的过程.知识点三决定电容的因素1.实验探究.由于平行板电容器的电容与多种因素有关，故可以采用控制变量法探究.2.平行板电容器的电容.2.在如图所示实验中，关于平行板电容器的充、放电，下列说法正确的是（）
2、A.开关接1时，平行板电容器充电，且上极板带正电B.开关接1时，平行板电容器充电，且上极板带负电C.开关接2时，平行板电容器充电，且上极板带正电D.开关接2时，平行板电容器充电，且上极板带负电解析：A、B项开关接1时，电源给平行板电容器充电，形成充电电流，方向从电源正极流出，电容器上极板与电源正极相连，带正电，下极板带负电，故A正确，B错误；C、D项开关接2时，平行板电容器通过导线放电，故C、D错误.答案：A学习小结1.通过观察常见的电容器了解电容器的电容.2.结合探究影响平行板电容器电容因素的实验体会控制变量法探究一电容器的充电和放电1.电容器的充电.（1）电容器充电过程.如图甲所示，将开关
3、与电源接通，电容器的两极板带上等量的异号电荷，这一过程叫作充电.充电过程是将电能储存在电容器中的过程.（2）充电过程特点（如图乙）.充电电流方向为从电源的正极流出的电流的方向.电容器所带电荷量增加.电容器两极板间电压升高.电容器中电场强度增大.充电过程中电容器从电源获取的能量为电能.2.电容器的放电.（1）电容器放电过程.如图甲所示，将开关与电源断开，打到另一端，使充电后的电容器失去电荷的过程叫作放电.放电过程是将储存的电场能转化为其他形式能量的过程.（2）放电过程特点（如图乙）.放电电流方向是从正极板流出的电流的方向.电容器两极板上电荷量减少.电容器两极板间电压降低.电容器中电场强度减小.电
4、容器的电场能转化成其他形式的能量.【典例1】（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
5、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.答案：BD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，在两极板上聚集，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，电源形成放电电流，且电流由正极板流向用电器.1.图甲所示是观察电容器的充、放电现
6、象的实验装置.S是单刀双掷开关，G为灵敏电流计，C为平行板电容器.（1）当开关S接时（选填“1”或“2”），平行板电容器充电，在充电开始时电路中的电流比较（选填“大”或“小”）.电容器放电时，流经G表的电流方向与充电时（选填“相同”或“相反”）.（2）在电容器放电实验中，接不同的电阻放电，图乙中放电电流的I-t图线的a、b、c三条曲线中对应电阻最大的一条是（选填“a”“b”或“c”）.探究二对电容器电容的理解【典例2】如图为电容式话筒的原理图，E为电源，R为电阻，薄片P和Q为电容器两金属极板.人对着P说话，P振动而Q不动.在P、Q间距离减小的过程中（）A.电容器的电容不变B.通过R的电流为零C
7、.Q极板的带电量变大D.R中有从M流向N的电流解析：在P、Q间距离减小过程中，电容发生变化，而电容器直接与电源相连，电容器两端间的电压不变，从而可判断出电量的变化及电流的流向.在P、Q间距减小的过程中，根据电容决定式得电容增大，故A错误；因电容器直接与电源相连，电容器两端间的电压不变，根据电容定义式得电容器所带电量增大，电容器充电，电容器的充电电流通过R的方向由N到M，故B、D错误，C正确.答案：C2.电容器是一种重要的电学元件，它能储存电荷，电容器储存电荷Q的特性用电容C来表征.可用如图所示的电路对电容器进行充电.某电容器在充电过程中，其电压U与所带电荷量Q之间的关系是（）3.目前许多国产手
8、机都有指纹解锁功能，用的指纹识别传感器是电容式传感器，如图所示.指纹的凸起部分叫作“嵴”，凹下部分叫作“峪”，传感器上有大量面积相同的小极板，当手指贴在传感器上时，这些小极板和与之正对的皮肤表面就形成了大量的小电容器，由于距离不同，所以这些小电容器的电容不同.此时传感器给所有的小电容器充电达到某一电压值，然后开始放电，其中电容值较小的小电容器放电较快，于是根据放电快慢的不同，就可以探测到“嵴”和“峪”的位置，从而形成指纹的图像数据.根据以上信息，下列说法中正确的是（）A.在“峪”处形成的小电容器电容较小B.在“峪”处形成的小电容器放电较慢C.在“嵴”处形成的小电容器充电后带电量较小D.潮湿的手
9、指对指纹识别没有任何影响解析：在“峪”处形成的小电容器，极板与指纹间距离d较大，根据电容的决定式可知，电容较小，A正确；在“峪”处形成的小电容器，由于电容较小，所带电荷量较小，则放电较快，B错误；在“嵴”处形成的小电容器，极板与指纹间距离d较小，根据电容的决定式可知，电容较大，充电后带电量较大，C错误；潮湿的手指与传感器之间有水填充，改变了原来匹配成平行板电容器的电容，所以对指纹识别会产生影响，D错误；故选A.答案：A探究三平行板电容器的动态分析问题2.平行板电容器的两类典型问题.【典例3】（多选）如图为某一机器人上的电容式位移传感器工作时的简化模型图.当被测物体在左右方向移动时，电介质板随之
10、在电容器两极板之间移动，连接电容器的静电计会显示电容器电压的变化，进而能测出电容的变化，最后就能探测到物体位移的变化，若静电计上的指针偏角为，则被测物体（）A.向左移动时，增大 B.向右移动时，增大C.向左移动时，减小 D.向右移动时，减小4.（多选）两块大小、形状完全相同的金属平板平行放置，构成一平行板电容器，与它相连接的电路如图所示，接通开关S，电源即给电容器充电（）A.保持S接通，减小两极板间的距离，则两极板间电场的电场强度减小B.保持S接通，在两极板间插入一块介质，则极板上的电荷量增大C.断开S，减小两极板间的距离，则两极板间的电势差减小D.断开S，在两极板间插入一块介质，则两极板间的电势差增大5.随着生活水平的提高，电子秤已经成为日常生活中不可或缺的一部分.电子秤的种类有很多，如图所示是用平行板电容器制成的厨房用电子秤及其电路简图.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（）A.电容器储存的电能减少B.电容器的电容减小，带电荷量减小C.膜片下移过程中，电流表有a到b的电流D.电子秤是一个压力传感器，稳定后电容器两板间电压等于电源电动势
