2022高三物理一轮复习学案(人教版)64电容与电容器.docx

2022高三物理一轮复习学案〔人教版〕：6.4电容与电容器.
导学目标 1.理解有关电容器的根本概念.2.掌握电容器的两类动态分析．
电容器与电容
[根底导引]
判断下面关于电容器及其电容的表达的正误：
(1)任何两个彼此绝缘而又相互靠近的导体，就组成了电容器，跟这两个导体是否带电无关．(　　)
(2)电容器所带的电荷量是指每个极板所带电荷量的代数和．(　　)
(3)电容器的电容与电容器所带电荷量成反比．(　　)
(4)一个电容器的电荷量增加ΔQ＝1.0×10－6 C时，两板间电压升高10 V，那么电容器的电容无法确定．(　　)
[知识梳理]
1．电容器
(1)组成：由两个彼此________又相互________的导体组成．
(2)带电量：每个极板所带电荷量的__________．
(3)电容器的充电和放电
充电：使电容器带电的过程，充电后电容器两极板带上等量的____________，电容器中储存__________．
放电：使充电后的电容器失去电荷的过程，放电过程中__________转化为其他形式的能．
2．电容
(1)定义：电容器所带的____________与电容器两极板间的电势差U的比值．
(2)定义式：____________
(3)物理意义：表示电容器____________本领大小的物理量．
3．平行板电容器
(1)影响因素：平行板电容器的电容与____________成正比，与介质的____________成正比，与________________成反比．
(2)决定式：C＝____________，k为静电力常量．
：电容器的电容、电容器带电荷量的变化量以及对应两极板电压的变化量，三者
之间有什么关系
考点一　关于电容两个公式的意义
考点解读
1．电容的定义式C＝，反映了电容器容纳电荷量的本领，但平行板电容器的电容C的大小与Q、U都无关，仅由两个导体板的大小和形状、两导体板的相对位置以及极板间的电介质来决定．
2．平行板电容器电容的决定式C＝，反映了电容C的大小与两极板正对面积成正比，与两极板间距离成反比，与极板间电介质的介电常数成正比．
典例剖析
图1
如图1所示为一只“极距变化型电容式传感器〞的局部构件示
意图．当动极板和定极板之间的距离d变化时，电容C便发生变化，
通过测量电容C的变化就可知道两极板之间距离d的变化情况．在
以下列图中能正确反映C与d之间变化规律的图象是(　　)
思维突破
1．C＝是电容的定义式，C与Q、U均没有关系，C是由公式C＝决定的．
2．而Q＝CU，那么Q与C、U有关，C一定时，C与U成正比．
跟踪训练1　根据电容器电容的定义式C＝，可知(　　)
A．电容器所带的电荷量Q越多，它的电容就越大，C与Q成正比
B．电容器不带电时，其电容为零
C．电容器两极板之间的电压U越高，它的电容就越小，C与U成反比
D．以上说法均不对
考点二　电容器两类动态问题的分析方法
考点解读
电容器动态分析的思路
(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．
特别提醒　有一种情况我们应当作为结论记住：当电容器充电后与电源断开，即电容器所带电荷量不变时，无论怎样改变板间距离，板间的场强是不变的．
典例剖析
一平行板电容器充电后与电源断开，负极板接地．两板间
有一个正试探电荷固定在P点，如图2所示，以C表示电容器
的电容、E表示两板间的场强、φ表示P点的电势，W表示正
图2
电荷在P点的电势能，假设正极板保持不动，将负极板缓慢向右
平移一小段距离l0的过程中，各物理量与负极板移动距离x的
关系图象中正确的选项是(　　)
思维突破
1．此题中l0的意义要认识清楚，l0是负极板向右移动的距离，而不是两极板间距离．
2．求与平行板电容器有关的问题时，应从平行板电容器的电容决定式入手，首先确定不变量，然后根据电容决定式C＝进行推导讨论，找出各物理量之间的关系，从而得出正确结论．
跟踪训练2　如图3甲所示为某同学设计的电容式位移传感器原理图，其中右板为固定极板，左板为可动极板，待测物体固定在可动极板上．假设两极板所带电荷量Q恒定，极板两端电压U将随待测物体的左右移动而变化，假设U随时间t的变化关系为U＝at＋b(a、b为大于零的常数)，其图象如图乙所示，那么图丙、丁中反映极板间场强大小E和物体位移x随时间t变化的图线是(设t＝0时物体位移为零)(　　)
图3
A．①和③ B．②和④ C．②和③ D．①和④
A组　与电容相关的概念类问题
1．对于给定的电容器，描述其电容C、电荷量Q、电压U之间的相应关系的图象正确的选项是(　　)
2．某电容器上标有“25 μF、450 V〞字样，以下对该电容器的说法中正确的选项是(　　)
A．要使该电容器两极板之间电压增加1 V，所需电荷量为2.5×10－5 C
B．要使该电容器带电荷量1 C，两极板之间需加电压2.5×10－5 V
C．该电容器能够容纳的电荷量最多为2.5×10－5 C
D．该电容器能够承受的最大电压为450 V
B组　电容器的动态分析
3．一平行板电容器两极板间距为d、极板面积为S，电容为，其中ε0是常量．对此电容器充电后断开电源．当增加两板间距时，电容器极板间(　　)
A．电场强度不变，电势差变大
B．电场强度不变，电势差不变
C．电场强度减小，电势差不变
D．电场强度减小，电势差减小
4．(2022·北京·18)用控制变量法，可以研究影响平行板电容器电容的因素(如图4所示)．设两极板正对面积为S，极板间的距离为d，静电计指针偏角为θ.实验中，极板所带电荷量不变，假设(　　)
图4
A．保持S不变，增大d，那么θ变大
B．保持S不变，增大d，那么θ变小
C．保持d不变，减小S，那么θ变小
D．保持d不变，减小S，那么θ不变
课时标准训练
(限时：60分钟)
一、选择题
1．如图1所示的电容式键盘，是通过改变电容器的哪个因素来改变电容的(　　)
图1
A．两板间的距离 B．两板间的电压
C．两板间的电介质 D．两板的正对面积
2．以下关于电容器的说法中正确的选项是(　　)
A．电容器是储存电荷和电能的器件
B．互相绝缘、相互靠近的两个导体构成电容器的电极，电容跟这两个导体是否带电无关
C．电容器所带电荷量是指每个极板所带电荷量
D．电容器的充电过程是将其他形式的能转化为电场能的过程，电容器的放电过程是将
电场能转化为其他形式的能
3．(2022·天津理综·5)板间距为d的平行板电容器所带电荷量为Q时，两极板间电势差为U1，板间场强为E1.现将电容器所带电荷量变为2Q，板间距变为d，其他条件不变，这时两极板间电势差为U2，板间场强为E2，以下说法正确的选项是(　　)
A．U2＝U1，E2＝E1 B．U2＝2U1，E2＝4E1
C．U2＝U1，E2＝2E1 D．U2＝2U1，E2＝2E1
图2
4．如图2所示是测定液面高度h的电容式传感器示意图，E为电源，
G为灵敏电流计，A为固定的导体芯，B为导体芯外面的一层绝缘
物质，C为导电液体．灵敏电流计指针偏转方向与电流方向的
关系为：电流从左边接线柱流进电流计，指针向左偏．如果在导电
液体的深度h发生变化时观察到指针正向左偏转，那么(　　)
A．导体芯A所带电荷量在增加，液体的深度h在增大
B．导体芯A所带电荷量在减小，液体的深度h在增大
C．导体芯A所带电荷量在增加，液体的深度h在减小
D．导体芯A所带电荷量在减小，液体的深度h在减小
图3
5．如图3所示，两块较大的金属板A、B相距为d，平行放置并与一电
源相连，S闭合后，两板间恰好有一质量为m、带电荷量为q的油
滴处于静止状态，以下说法正确的选项是(　　)
A．假设将S断开，那么油滴将做自由落体运动，G表中无电流
B．假设将A向左平移一小段距离，那么油滴仍然静止，G表中有b→a的电流
C．假设将A向上平移一小段距离，那么油滴向下加速运动，G表中有b→a的电流
D．假设将A向下平移一小段距离，那么油滴向上加速运动，G表中有b→a的电流
6．(2022·安徽理综·18)如图4所示，M、N是平行板电容器的两个极
板，R0为定值电阻，R1、R2为可调电阻，用绝缘细线将质量为
m、带正电的小球悬于电容器内部．闭合开关S，小球静止时受
到悬线的拉力为F.调节R1、R2，关于F的大小判断正确的选项是
(　　)
A．保持R1不变，缓慢增大R2时，F将变大
图4
B．保持R1不变，缓慢增大R2时，F将变小
C．保持R2不变，缓慢增大R1时，F将变大
D．保持R2不变，缓慢增大R1时，F将变小
7．静电计是在验电器的根底上制成的，用其指针张角的大小来定性显示其金属球与外壳之间的电势差大小．如图5所示，A、B是平行板电容器的两个金属板，G为静电计．开始时开关S闭合，静电计指针张开一定角度，为了使指针张开的角度增大些，以下采取的措施可行的是(　　)
图5
A．断开开关S后，将A、B分开些
B．保持开关S闭合，将A、B两极板分开些
C．保持开关S闭合，将A、B两极板靠近些
D．保持开关S闭合，将滑动变阻器滑动触头向右移动
8．(2022·重庆·18)某电容式话筒的原理示意图如图6所示，E为电
源，R为电阻，薄片P和Q为两金属极板．对着话筒说话时，
P振动而Q可视为不动．在P、Q间距增大过程中(　　)
A．P、Q构成的电容器的电容增大
图6
B．P上电荷量保持不变
C．M点的电势比N点的电势低
D．M点的电势比N点的电势高
图7
9．如图7所示，平行板电容器与电动势为E的直流电源(内阻不计)连
接，下极板接地．一带电油滴位于容器中的P点且恰好处于平衡状
态．现将平行板电容器的上极板竖直向上移动一小段距离(　　)
A．带电油滴将沿竖直方向向上运动
B．P点的电势将降低
C．带电油滴的电势能将减少
D．假设电容器的电容减小，那么极板带电量将增大
图8
10．如图8所示的电路，水平放置的平行板电容器中有一个带电液滴
正好处于静止状态．为了使液滴竖直向上运动，以下操作可行的
是(　　)
A．断开开关，将两板间的距离拉大一些
B．断开开关，将两板水平地向相反方向移开一些
C．保持开关闭合，将两板间的距离减小一些
D．保持开关闭合，以两板各自的左侧板沿为轴，同时向上(即逆时针方向)转过一个小
角度
二、非选择题
11．如图9所示，水平放置的两平行金属板A、B接在U＝4 000 V的
直流电源上，两极板间距离为2 cm，A极板接地，电场中a点距
B极板1 cm，b点和c点均距A极板0.5 cm，求：
图9
(1)a点的电场强度；
(2)a、c之间的电势差；
(3)电子在b点的电势能；
(4)电子从a点运动到c点，电场力做的功．
图10
12．如图10所示，一平行板电容器水平放置，板间距离为d，上极板
开有一小孔，质量均为m，带电荷量均为＋q的两个带电小球(视
为质点)，其间用长为L的绝缘轻杆相连，处于竖直状态，d
＝2L，今使下端小球恰好位于小孔中，由静止释放，让两球竖直下落．当下端
的小球到达下极板时，速度刚好为零．试求：
(1)两极板间匀强电场的电场强度；
(2)两球运动过程中的最大速度．
复习讲义
根底再现
根底导引　(1)√　(2)×　(3)×　(4)×
知识梳理　1.(1)绝缘　靠近　(2)绝对值
(3)异种电荷　电场能　电场能　2.(1)电荷量Q　(2)C＝　(3)容纳电荷
3．(1)正对面积　介电常数　两板间的距离
(2)
思考：设电容器开始带电荷量Q1，两板电压U1，改变后电压为U2，带电量为Q2，那么ΔQ＝Q1－Q2，ΔU＝U1－U2，因为C＝＝，那么C＝＝.
课堂探究
例1　A　
跟踪训练1　D
例2　C　
跟踪训练2　D　
分组训练
1．BC
2．A　
3．A　
4．A　
课进标准训练
1．A　
2．ABD　
3．C　
4．D　
5．BC　
6．B　
7．A　
8．D　
9．B　
10．BC　
11.(1)2×105 V/m　(2)－1 000 V
(3)1.6×10－16 J　(4)1.6×10－16 J
12．(1)　(2)