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1、2014新新课程高中物理程高中物理总复复习第一第一轮福建省福建省鲁科版科版电电场场4 4电容器电容器 电容器的电压、电容器的电压、电荷量和电容的关系电荷量和电容的关系第七章第七章一、一、电容器容器两两个个彼彼此此又又相相互互靠靠近近的的构构成成一一个个电容器容器.常常用用电容容器器：有有固固定定电容容器器和和可可变电容容器器.固固定定电容容器器有有：和和，使使用用电解解电容容器器时不不能能接接错其其两两极极，不不能能接接电流流；可可变电容容器器通通常常采采用用改改变来改来改变电容大小容大小.绝缘导体体纸质电容器容器电解解电容器容器交交变导体正体正对面面积电容容器器的的充充放放电使使电容容器器两
2、两极极板板带上上等等量量异异种种电荷荷的的过程程称称为，充充电后后在在两两极极间就就存存在在，两两极极间就就存存在在电势差差，此此电势差差叫叫电容容器器的的，电容容器器上上所所带电荷荷量量的的绝对值叫做叫做电容器的容器的电荷量荷量.电容容器器充充电后后，两两极极间用用导体体接接通通，使使两两板板电荷荷相相互互，电容容器器的的带电量逐量逐渐减小的减小的过程叫程叫.充充电电场电压一个极板一个极板中和中和放放电二、二、电容容定定义：电容容器器所所带与与两两个个极板极板间的的的比的比值.公式公式.单位：位：，单位符号位符号.*平行板平行板电容器的容器的电容决定公容决定公式：式：.电荷量荷量电势差差C=
3、Q/U法拉法拉F 电容容器器定定义式式和和决决定定式式的的应用用 传感感器器是是把把非非电学学物物理理量量(如如位位移移、速速度度、压力力、角角度度等等)转换成成电学学物物理理量量(如如电压、电流流、电阻阻等等)的的一一种种元元件件.如如图741所所示示中中的的甲甲、乙乙、丙丙、丁丁是是四四种种常常见的的电容容式式传感感器器，下下列列说法正确的是法正确的是( )图741A.甲甲图中中两两极极间的的电荷荷量量不不变，若若电压减少，可判断出减少，可判断出h变小小B.乙乙图中中两两极极间的的电荷荷量量不不变，若若电压增加，可判断出增加，可判断出变小小C.丙丙图中中两两极极间的的电压不不变，若若有有电
4、流流向流流向传感器的感器的负极，极，则x变小小D.丁丁图中中两两极极间的的电压不不变，若若有有电流流向流流向传感器的正极，感器的正极，则F变大大 在在图(甲甲)中中，导电液液和和金金属属棒棒彼彼此此之之间绝缘相相当当电容容器器两两极极.电容容器器两两极极间距距和和带电量量不不变.当当h减减小小时，两两极极之之间正正对面面积S减减小小，电容容器器电容容减减小小，因因而而两两极极之之间电压增增大大，此此时传感感器器显示示电压值应增增大大，故故选项A错误；在在图(乙乙)中中，动片片和和定定片片彼彼此此之之间绝缘相相当当电容容器器两两极极.电容容器器两两极极间距距和和带电量量不不变,当当动片片旋旋转角
5、角越越大大，两两极极之之间正正对面面积S越越小小，同同理理得得两两极极之之间电压增增大大，此此时传感感器器显示示电压值应增大，故增大，故选项B错误；在在图(丙丙)中中，插插入入电介介质材材料料，电容容器器电容容增增大大，而而两两极极间的的电压不不变，因因而而电容容器器带电量量增增多多，即即正正极极板板失失去去电子子，电流流方方向向由由外外电路路指指向向正正极极，选项C错误；在在图(丁丁)中中，两两极极之之间距距离离减减小小，电容容器器电容容增增大大，而而两两极极之之间电压不不变，故故电容容器器充充电，即即正正极极板板失失去去电子子，电流方向由外流方向由外电路指向正极，路指向正极，选项D正确正确
6、. 解解决决本本题时首首先先要要理理解解以以上上四四种种情情况况中中电容容器器的的两两极极在在哪哪里里？电容容的的大大小小取取决决于于装装置置中中哪哪些些因因素素？解解决决了了这些些跨跨度度问题才才能能顺利利应用用知知识进行行分分析析.因因此此，运运用用物物理理知知识解解决决实际问题时，首首先先要要识别“庐山山真真面面目目”，即即在在实际现象象与与物物理理知知识之之间搭搭上上“桥梁梁”，从从而而建建立立物物理理情情景景和和物物理理模模型型.如如涉涉及及静静电场的的传感感器器、示示波波管管原原理理、静静电分分选、尖尖端端放放电和和避避雷雷针等等问题都都存存在在知知识与与实际之之间的的跨跨度度，复
7、复习时应作作针对性思考性思考. 如如下下图所所示示，关关于于给定定的的电容容器器电容容C、带电量量Q、极极板板间电压U之之间的关系，下列正确的是的关系，下列正确的是( )电容器容器电容决定于极板正容决定于极板正对面面积大小大小S、两极板两极板间距离及极板距离及极板间介介质材料的种材料的种类，而与极板而与极板带电量量Q、极板、极板间电压U等无关等无关因此因此选项B、D错误，选项C正确正确在在电容器容器电压发生改生改变情况下，情况下，电容器容器电容不容不变，根据，根据Q=CU知，知，电容器容器带电量量Q与极板与极板间电压U成正比，成正比，选项A错误*平平行行板板电容容器器的的电压、电容容、电荷量、
8、荷量、场强的关系的关系 平平行行板板电容容器器的的电容容C，两两板板间的的电压U，两两板板间场强E和和带电量量Q在在下下列列情情况况下下怎怎样变化？化？(1)保保持持两两板板与与电源源相相连，只只增增大大两两板板间距距离，离，则C，U，Q，E.(2)给电容容器器充充电后后与与电源源断断开开，再再增增大大两两板板间距离，距离，则C，U，Q，E.(1)由由于于电容容器器与与电源源接接通通，所所以以U不不变(U=E)，,所以所以C变小，小，Q=CU，所以，所以Q变小，小，E=，所以，所以E变小小.(2)充充电后断开后断开电源，所以源，所以Q不不变，所以，所以C变小，小，U=，所以，所以U变大，大，E
9、=,保持不保持不变. 常用三个公式：、常用三个公式：、来来讨论电容容器器问题，关关键要要弄弄清清哪哪些些是是变量量，哪哪些些是是不不变量量；当当Q不不变而而d改改变时，内内部部场强不不变，这是是个个很很有有用用的的结论.同同理理，同同学学们也也可可以以思思考考一一下下，若若上上题中中将将“增增大大板板的的距距离离”改改为“减减小小两两板板的的正正对面面积”，各各量量又又是是如如何何变化的？化的？ 带有有等等量量异异种种电荷荷的的两两块等等大大的的平平行行金金属属板板M、N水水平平正正对放放置置.如如图742所所示示，两两板板间有有一一带电微微粒粒以以速速度度v0沿沿直直线运运动，当当微微粒粒运
10、运动到到P点点时，将将M板板迅迅速速向向上上平平移移一一小小段段距距离离后后，则此此后后微微粒粒的的可能运可能运动情况是情况是( ) 图742A.沿沿轨迹迹运运动B.沿沿轨迹迹运运动C.沿沿轨迹迹运运动D.沿沿轨迹迹运运动两极板两极板带电量不量不变，只减小两板，只减小两板间距离，距离，则两极两极间场强不不变，即，即电场力不力不变*1.*1.对于水平放置的平行板电容器，下列说对于水平放置的平行板电容器，下列说法正确的是法正确的是( ( ) )A A将两极板间距加大，电容将增大将两极板间距加大，电容将增大B B将两极板平行错开，电容将减小将两极板平行错开，电容将减小C C在两极板间放入陶瓷板，电容
11、将减小在两极板间放入陶瓷板，电容将减小D D在两极板间放入一厚度小于两极间距的在两极板间放入一厚度小于两极间距的铝板，电容将减小铝板，电容将减小【解析解析】放入陶瓷板相当于介电常数放入陶瓷板相当于介电常数 增增大；放入铝板，相当于两极板间距减小大；放入铝板，相当于两极板间距减小B B*2.*2.如图如图7 7 4 4 3 3所示，让平行板电容器带电所示，让平行板电容器带电后，静电计指针偏转到一定角度，若不改后，静电计指针偏转到一定角度，若不改变变A A、B B两极板带电量而减小两极板之间距两极板带电量而减小两极板之间距离，同时在极板之间插入电介质，那么静离，同时在极板之间插入电介质，那么静电计
12、指针偏转角度电计指针偏转角度( ( ) )A A一定减小一定减小B B一定增大一定增大C C一定不变一定不变D D可能不变可能不变A A图图7 7 4 4 3 3【解析解析】静电计指针偏角大小显示电容器静电计指针偏角大小显示电容器两极板之间电压的大小，偏角越大，表示两极板之间电压的大小，偏角越大，表示两极间电压越大两极间电压越大C C图图7 7 4 4 4 4*4.*4.如图如图7 7 4 4 5 5所示，两板间距所示，两板间距为为d的的平行板电容器与平行板电容器与一电源连接，开关闭合，电容器两板间有一质量为一电源连接，开关闭合，电容器两板间有一质量为m，电荷量为，电荷量为q的微粒静止不动下列
13、叙述正确的是的微粒静止不动下列叙述正确的是( ( ) )A A微粒带正电微粒带正电B B断开开关，微粒将向下加速运动断开开关，微粒将向下加速运动C C保持开关闭合，将电容器两极板间的距离拉大，保持开关闭合，将电容器两极板间的距离拉大，微粒将向下加速运动微粒将向下加速运动D D保持开关闭合，将电容器两极板错开，使正对面保持开关闭合，将电容器两极板错开，使正对面积减小，微粒向下加速运动积减小，微粒向下加速运动图图7 7 4 4 5 5C C【解析解析】粒子处于静止状态，说明粒子所受到粒子处于静止状态，说明粒子所受到的电场力与重力方向相反，而电容器内部场强的电场力与重力方向相反，而电容器内部场强方向
14、向下，故该粒子带负电；若断开开关而不方向向下，故该粒子带负电；若断开开关而不调节电容器，则电容器内部场强不变，故此时调节电容器，则电容器内部场强不变，故此时粒子仍静止；若保持开关闭合，则电容器极板粒子仍静止；若保持开关闭合，则电容器极板间电压不变；当将电容器极板间距拉大时，极间电压不变；当将电容器极板间距拉大时，极板间场强大小减小，故此时粒子将加速向下运板间场强大小减小，故此时粒子将加速向下运动；若保持开关闭合，仅减小两板间正对面积动；若保持开关闭合，仅减小两板间正对面积时，则板间场强不变，此时粒子仍静止时，则板间场强不变，此时粒子仍静止5.5.有两个平行板电容器，它们的电容之比为有两个平行板
15、电容器，它们的电容之比为4343，带电量之比为，带电量之比为13.13.如果有两个电子如果有两个电子都从静止状态分别从两个电容器的负极板出都从静止状态分别从两个电容器的负极板出发，飞向正极板，则两个电子达到正极板时发，飞向正极板，则两个电子达到正极板时的速度之比为的速度之比为( ( ) )A A1 1 B B1212C C2 2 D D2323B B6.(20106.(2010北京卷北京卷) )用控制变量法，可以研究影响平用控制变量法，可以研究影响平行板电容器电容的因素行板电容器电容的因素( (如图如图746)设两极板正对设两极板正对面积为面积为S，极板间的距离为，极板间的距离为d，静电计指针
16、偏角为，静电计指针偏角为q.实验中，极板所带电荷量不实验中，极板所带电荷量不变，若变，若( ( ) )图图7 7 4 4 6 6A A7.7.如图如图747所示，所示，A、B为平行金属板，两极相距为为平行金属板，两极相距为d，分别与电源两极相连，两板的中央各有一个小孔，分别与电源两极相连，两板的中央各有一个小孔M和和N.今有一带电质点，自今有一带电质点，自A板上方相距为板上方相距为d的的P点由静点由静止自由下落止自由下落(P、M、N在同一竖直线上在同一竖直线上)，空气阻力忽，空气阻力忽略不计，到达略不计，到达N孔时速度恰好为零，然后沿原路返回孔时速度恰好为零，然后沿原路返回若保持两极板间若保持
17、两极板间的电压不变，则的电压不变，则( ( ) )图图7 7 4 4 7 7A把把A板向上平移一小段距离，质点自板向上平移一小段距离，质点自P点自由点自由下落后仍能返回下落后仍能返回B把把A板向下平移一小段距离，质点自板向下平移一小段距离，质点自P点自由点自由下落后将穿过下落后将穿过N孔继续下落孔继续下落C把把B板向上平移一小段距离，质点自板向上平移一小段距离，质点自P点自由点自由下落后将穿过下落后将穿过N孔继续下落孔继续下落D把把B板向下平移一段距离，质点自板向下平移一段距离，质点自P点自由下点自由下落后仍能返回落后仍能返回答案：答案：A A【解析解析】电场力做的功数值上等于重力做的功时带电
18、场力做的功数值上等于重力做的功时带电质点恰好返回，电质点恰好返回，A A板上移后重力做的功与克服电板上移后重力做的功与克服电场力做的功仍相等场力做的功仍相等( (电压不变电压不变) )，A A正确正确；同理；同理B B错误；错误；B B板上移后，带电质点还未到达板上移后，带电质点还未到达B B板前重力做的功已板前重力做的功已经等于克服电场力做的功了，所以经等于克服电场力做的功了，所以C C错误；错误；B B板下移板下移后，带点质点到达后，带点质点到达B B板时重力做的功将大于克服电板时重力做的功将大于克服电场力做的功，粒子将穿过场力做的功，粒子将穿过N N孔，孔，D D错误错误8.8.如图如图
19、748(a)所示是用高电阻放电法测电容器电容所示是用高电阻放电法测电容器电容的实验装置图其原理是测出电容器在充电电压为的实验装置图其原理是测出电容器在充电电压为U时所带电荷量，从而求出电容时所带电荷量，从而求出电容C.实验器材有带输实验器材有带输出电压显示的学生直流电源、秒表、待测电容器出电压显示的学生直流电源、秒表、待测电容器(约约1000F左右左右)、高值电阻、高值电阻(10kw)、微安表、还有开、微安表、还有开关、导线若干关、导线若干图图7 7 4 4 8 8该实验该实验操作步骤如下：操作步骤如下：按电路图接好电路；按电路图接好电路；接接通开关通开关S，调节电阻箱，调节电阻箱R的阻值，使
20、微安表的指针接的阻值，使微安表的指针接近满刻度，记下这时的电压表读数近满刻度，记下这时的电压表读数U0=6.2V和微安和微安表读数表读数I0=490A；断开开关断开开关S使电容器开始放电，使电容器开始放电，在断开开关的同时开始计时，每隔在断开开关的同时开始计时，每隔5秒读一次微安秒读一次微安表的读数表的读数i，将读数记录在预先设计的表格中；，将读数记录在预先设计的表格中；根根据表格中的据表格中的12组数据，以时间组数据，以时间t为横坐标，电流为横坐标，电流i为为纵坐标，在图纵坐标，在图748(b)中的坐标纸上描点中的坐标纸上描点(图中用图中用“”表示表示)，则：则：(1)试根据图示试根据图示(b)中的描点作出中的描点作出i-t图像；图像；(2)试分析图示试分析图示(b)中的中的i-t图线下所围的图线下所围的“面积面积”所表示的物理意义；所表示的物理意义；(3)根据以上实验结果和图线，估算当电容器两根据以上实验结果和图线，估算当电容器两端电压为端电压为U0时所带的电荷量时所带的电荷量Q0，并计算电容器，并计算电容器的电容的电容【解析解析】(1)(1)根据描点绘出圆滑的曲线如下图所示；根据描点绘出圆滑的曲线如下图所示；
