【步步高 學(xué)案導(dǎo)學(xué)設(shè)計(jì)】高中物理 第一章 第6節(jié) 電容器和電容課時(shí)作業(yè) 教科版選修31.doc

第6節(jié)電容器和電容1任何兩個(gè)彼此絕緣又互相靠近的導(dǎo)體都可以看成一個(gè)電容器使電容器兩個(gè)極板分別帶上等量異種電荷的過程叫做充電；兩極板同時(shí)失去電荷的過程叫做放電電容器的帶電荷量是指任意一塊極板所帶電荷量的絕對(duì)值2電容器的電容是這樣定義的，電容器所帶的電荷量q與電容器兩極板間的電勢(shì)差u的比值它的物理意義是表示電容器儲(chǔ)存電荷能力的物理量在國際單位制中的單位是法拉，符號(hào)用f表示電容的定義式是c，但電容的大小與定義它的q和u無關(guān)3平行板電容器的電容與兩平行板的正對(duì)面積成正比，與有無電介質(zhì)有關(guān)，與電介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)成正比，與兩平行板間的距離成反比4下列關(guān)于電容器和電容的說法中，正確的是()a根據(jù)cq/u可知，電容器的電容與其所帶電荷量成正比，跟兩板間的電壓成反比b對(duì)于確定的電容器，其所帶電荷量與兩板間的電壓成正比c無論電容器的電壓如何變化(小于擊穿電壓且不為零)，它所帶的電荷量與電壓的比值都恒定不變d電容器的電容是表示電容器容納電荷本領(lǐng)的物理量，其大小與加在兩板間的電壓無關(guān)答案bcd解析由于電容器的電容是表征電容器儲(chǔ)存電荷能力的物理量，是電容器的一種特性一個(gè)電容器對(duì)應(yīng)惟一的電容值，不能說電容器的電容與其所帶電荷量成正比，與兩極板間的電壓成反比因此，a錯(cuò)誤，c、d正確由于電容是定值，由qcu知，其所帶電荷量與兩板間的電壓成正比，故b正確5下列關(guān)于電容器的敘述中正確的是()a電容器是儲(chǔ)存電荷和電能的容器，只有帶電的容器才稱為電容器b任何兩個(gè)彼此絕緣而又相互靠近的導(dǎo)體都能組成電容器，而且跟這兩個(gè)導(dǎo)體是否帶電無關(guān)c電容器所帶的電荷量是指其中一個(gè)極板所帶電荷量的絕對(duì)值d電容器充電過程是將其他形式的能轉(zhuǎn)化成電容器的電能并儲(chǔ)存起來；電容器放電過程是將電容器儲(chǔ)存的電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能答案bcd6如下圖所示是描述對(duì)給定的電容器充電時(shí)電荷量q、電壓u、電容c之間相互關(guān)系的圖象，其中正確的是()答案bcd【概念規(guī)律練】知識(shí)點(diǎn)一電容器的電容1根據(jù)電容的定義式c知()a電容器的電容越大，則電容器所帶電荷量應(yīng)越多b電容器兩極板間電壓越大，電容越大c電容器與電荷量成正比，與電壓成反比d電容器的電容不隨帶電荷量及兩極板間電壓的變化而變化答案d解析認(rèn)識(shí)到電容器的電容是由電容器本身決定，與所帶電荷量、兩極板間的電壓無關(guān)公式c是定義式，它可以適用于任何電容器，但絕不能說c與q成正比，或c與u成反比2對(duì)于水平放置的平行板電容器，下列說法正確的是()a將兩極板的間距加大，電容將增大b將兩極板平行錯(cuò)開，使正對(duì)面積減小，電容將減小c在下極板的內(nèi)表面上放置一面積和極板相等、厚度小于極板間距的陶瓷板，電容將增大d在下極板的內(nèi)表面上放置一面積和極板相等、厚度小于極板間距的鋁板，電容將增大答案bcd解析影響平行板電容器電容大小的因素有：隨正對(duì)面積的增大而增大；隨兩極板間距離的增大而減?。辉趦蓸O板間放入電介質(zhì)，電容增大據(jù)上面敘述可直接看出b、c選項(xiàng)正確，對(duì)d選項(xiàng)，實(shí)際上是減小了平行板的間距所以本題正確選項(xiàng)為b、c、d.知識(shí)點(diǎn)二電容器的電容、電荷量、電壓之間的關(guān)系3有一充電的平行板電容器，兩板間電壓為3 v，現(xiàn)使它的電荷量減少3104 c，于是電容器兩板間的電壓降為原來的，此電容器的電容是多大？電容器原來的帶電荷量是多少？若電容器極板上的電荷量全部放掉，電容器的電容是多大？答案150 f4.5104 c150 f解析電容器兩極板間電勢(shì)差的變化量為：u(1)u3 v2 v，由c，有c f1.5104 f150 f.設(shè)電容器原來的電荷量為q，則qcu1.51043 c4.5104 c.電容器的電容是由本身決定的，與是否帶電無關(guān)，所以電容器放掉全部電荷后，電容仍然是150 f.點(diǎn)評(píng)(1)電容器的定義式c中的q為電容器的帶電荷量，是其中一個(gè)極板上帶電荷量的絕對(duì)值，不是兩個(gè)極板上的電荷量總和或絕對(duì)值總和(2)電容器的電容也可用公式：c，q表示電荷量的變化，u表示電壓的變化4. 計(jì)算機(jī)鍵盤上的每一個(gè)按鍵下面都有一個(gè)電容傳感器，如圖1所示電容的計(jì)算公式是cr，其中常量r9.01012 fm1，s表示兩金屬片的正對(duì)面積，d表示兩金屬片間的距離當(dāng)某一鍵被按下時(shí)，d發(fā)生改變，引起電容器的電容發(fā)生改變，從而給電子線路發(fā)生相應(yīng)的信號(hào)已知兩金屬片的正對(duì)面積為50 mm2，鍵未被按下時(shí)，兩金屬片間的距離為0.60 mm.只要電容變化達(dá)0.25 pf，電子線路就能發(fā)生相應(yīng)的信號(hào)，那么為使按鍵得到反應(yīng)，至少需要按下多大距離？圖1答案0.15 mm解析先求得未按下時(shí)的電容c10.75 pf，再由，得和c21.00 pf，得d0.15 mm.【方法技巧練】一、平行板電容器動(dòng)態(tài)問題的處理方法5如圖2所示，用靜電計(jì)可以測(cè)量已充電的平行板電容器兩極板之間的電勢(shì)差u，現(xiàn)使b板帶電，則下列判斷正確的是()圖2a增大兩極板之間的距離，指針張角變大b將a板稍微上移，靜電計(jì)指針張角將變大c若將玻璃板插入兩板之間，則靜電計(jì)指針張角將變大d若將a板拿走，則靜電計(jì)指針張角變?yōu)榱愦鸢竌b解析電容器上所帶電荷量一定，由公式c，當(dāng)d變大時(shí)，c變小再由c得u變大；當(dāng)a板上移時(shí)，正對(duì)面積s變小，c也變小，u變大；當(dāng)插入玻璃板時(shí)，c變大，u變??；當(dāng)將a板拿走時(shí)，相當(dāng)于使d變得更大，c更小，故u應(yīng)更大，故選a、b.方法總結(jié)電容器充電后斷開電源，則電容器所帶電荷量q保持不變，當(dāng)極板距離d，正對(duì)面積s變化時(shí)，有：cue本題中兩板間的電壓增大時(shí)，靜電計(jì)指針張角變大，兩板間的電壓變小時(shí)，靜電計(jì)指針張角變小. 電容器的動(dòng)態(tài)變化分兩大類：一類是電荷量不變，一類是電壓不變，解題時(shí)一定弄清楚6如圖3所示電路中，a、b為兩塊豎直放置的金屬板，g是一只靜電計(jì)，開關(guān)s合上后，靜電計(jì)指針張開一個(gè)角度，下述做法可使靜電計(jì)指針張角增大的是()圖3a使a、b兩板靠近一些b使a、b兩板正對(duì)面積錯(cuò)開一些c斷開s后，使b板向右平移拉開一些d斷開s后，使a、b正對(duì)面積錯(cuò)開一些答案cd解析圖中靜電計(jì)的金屬桿接a極，外殼和b板均接地，靜電計(jì)顯示的是a、b兩極板間的電壓，指針張角越大，表示兩板間的電壓越高，當(dāng)合上s后，a、b兩板與電源兩極相連，板間電壓等于電源電壓，不變，靜電計(jì)指針張角不變；當(dāng)斷開s后，板間距離增大，正對(duì)面積減小，都將使a、b兩板間的電容變小，而電容器電荷量不變，由c可知，板間電壓u增大，從而使靜電計(jì)指針張角增大正確選項(xiàng)為c、d.方法總結(jié)當(dāng)電容器始終連接在電源上時(shí)，兩極板間的電壓保持不變，根據(jù)下列幾式討論c、q、e的變化情況cquce二、電容器的綜合問題的分析方法7一平行板電容器充電后與電源斷開，負(fù)極板接地在兩極板間有一正電荷(電荷量很小)固定在p點(diǎn)，如圖4所示，以e表示電容器兩極板間的電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)，u表示電容器兩極板間的電壓，ep表示正電荷在p點(diǎn)的電勢(shì)能若保持負(fù)極板不動(dòng)，將正極板移到圖中虛線所示的位置則()圖4au變小，e不變 be變大，ep變大cu變小，ep不變 du不變，ep不變答案ac解析當(dāng)平行板電容器充電后與電源斷開時(shí)，對(duì)有關(guān)物理量變化的討論，要注意板間電場(chǎng)強(qiáng)度的一個(gè)特點(diǎn)：e，即對(duì)于介質(zhì)介電常數(shù)為r的平行板電容器而言，兩板間的電場(chǎng)強(qiáng)度只與極板上單位面積的帶電荷量成正比帶電荷量q不變，兩板間的電場(chǎng)強(qiáng)度e保持不變，由于板間距離d減小，據(jù)ued可知，電容器兩極板間的電壓u變小由于場(chǎng)強(qiáng)e保持不變，因此，p點(diǎn)與接地的負(fù)極板間的電勢(shì)差保持不變，即p點(diǎn)的電勢(shì)保持不變，因此電荷在p點(diǎn)的電勢(shì)能ep保持不變，所在本題的正確選項(xiàng)是a、c.8平行板電容器的兩極板a、b接于電池兩極，一帶正電小球懸掛在電容器內(nèi)部，閉合開關(guān)s，電容器充電，這時(shí)懸線偏離豎直方向的夾角為，如圖5所示，則()圖5a保持開關(guān)s閉合，帶正電的a極板向b極板靠近，則角增大b保持開關(guān)s閉合，帶正電的a極板向b極板靠近，則角不變c開關(guān)s斷開，帶正電的a極板向b極板靠近，則角增大d開關(guān)s斷開，帶正電的a極板向b極板靠近，則角不變答案ad解析球在電場(chǎng)中平衡，則所受電場(chǎng)力、重力及繩的拉力的合力為零由平衡條件得tan ，故要判斷的變化，只需判斷電場(chǎng)強(qiáng)度e的變化即可s閉合時(shí)，u不變，a向b靠近， d減小，由e，可知e增大，角增大，故a正確；s斷開，則q不變，a向b靠近，e不變，則角不變，故d選項(xiàng)正確1關(guān)于電容器和電容的概念下列說法正確的是()a任何兩個(gè)彼此絕緣又互相靠近的導(dǎo)體都可以看成是一個(gè)電容器b用電源對(duì)平行板電容器充電后，兩極板一定帶有等量異種電荷c某一電容器帶電荷量越多，它的電容就越大d某一電容器兩板間的電壓越高，它的電容就越大答案ab2有一個(gè)正充電的電容器，若使它帶的電荷量減少了3106 c，則其電壓降為原來的，則()a電容器原來帶的電荷量是9106 cb電容器原來帶的電荷量是4.5106 cc電容器原來的電壓可能是5 vd電容器原來的電壓可能是5107 v答案bc解析由題意知解得q4.5106 c當(dāng)u15 v時(shí)，c1 f0.9 f；當(dāng)u25107 v時(shí)，c2 f9 f電線線路上電器的電容不可能達(dá)到(f)數(shù)量級(jí)，故原電壓值不可能是5107v.3一個(gè)空氣平行板電容器，極板間相距d，正對(duì)面積s，充以電荷量q后，兩極板間電壓為u，為使電容器的電容加倍，可采用的辦法是()a將電壓變?yōu)閡/2b將帶電荷量變?yōu)?qc將極板間的距離變?yōu)閐/2d兩板間充滿介電常數(shù)為2的電介質(zhì)答案cd解析電容器的電容與電容器極板上的電荷量、電壓無關(guān)，所以選項(xiàng)a、b不正確；根據(jù)公式c，可以知道選項(xiàng)c、d正確4用控制變量法，可以研究影響平行板電容器電容的因素(如圖6所示)設(shè)若兩極板正對(duì)面積為s，極板間的距離為d，靜電計(jì)指針偏角為.實(shí)驗(yàn)中，極板所帶電荷量不變，若()圖6a保持s不變，增大d，則變大b保持s不變，增大d，則變小c保持d不變，減小s，則變小d保持d不變，減小s，則不變答案a解析靜電計(jì)指針偏角體現(xiàn)電容器兩板間電壓大小在做選項(xiàng)所示的操作中，電容器電荷量q保持不變，c.保持s不變，增大d，則c減小，u增大，偏角增大，選項(xiàng)a正確，b錯(cuò)誤；保持d不變，減小s，則c減小，偏角也增大，故選項(xiàng)c、d均錯(cuò)5一平行板電容器兩極板間距為d、極板面積為s，電容為0s/d，其中0是常量對(duì)此電容器充電后斷開電源當(dāng)增加兩板間距時(shí)，電容器極板間()a電場(chǎng)強(qiáng)度不變，電勢(shì)差變大b電場(chǎng)強(qiáng)度不變，電勢(shì)差不變c電場(chǎng)強(qiáng)度減小，電勢(shì)差不變d電場(chǎng)強(qiáng)度減小，電勢(shì)差減小答案a解析由c和c，電容器充電后斷開電源，極板所帶電荷量不變因?yàn)閐增大，所以c減小，u增大而由e可知，e不變，a正確6. 如圖7所示，平行板電容器與電動(dòng)勢(shì)為e的直流電源(內(nèi)阻不計(jì))連接，下極板接地一帶電油滴位于電容器中的p點(diǎn)且恰好處于平衡狀態(tài)現(xiàn)將平行板電容器的上極板豎直向上移動(dòng)一小段距離()a帶電油滴將沿豎直方向向上運(yùn)動(dòng)bp點(diǎn)的電勢(shì)將降低c帶電油滴的電勢(shì)能將減小d若電容器的電容減小，則極板帶電荷量將增大答案b解析上極板向上移動(dòng)一小段距離后，板間電壓不變，仍為e，故電場(chǎng)強(qiáng)度將減小，油滴所受電場(chǎng)力減小，故油滴將沿電場(chǎng)線向下運(yùn)動(dòng)，電勢(shì)將減小，a錯(cuò)，b對(duì)；油滴向下運(yùn)動(dòng)時(shí)電場(chǎng)力做負(fù)功，油滴的電勢(shì)能應(yīng)增加，c錯(cuò)；電容器的電容c，由于d增大，電容c應(yīng)減小，極板帶電荷量qce將減小，d錯(cuò)7如圖8所示的實(shí)驗(yàn)裝置中，極板a接地，平行板電容器的極板b與一個(gè)靈敏的靜電計(jì)相接. 將a極板向左移動(dòng)，增大電容器兩極板間的距離時(shí)，電容器所帶的電荷量q、電容c、兩極間的電壓u，電容器兩極板間的場(chǎng)強(qiáng)e的變化情況是()圖8aq變小，c不變，u不變，e變小bq變小，c變小，u不變，e不變cq幾乎不變，c變小，u變大，e不變dq幾乎不變，c變小，u變大，e變小答案c8. 如圖9所示，是一個(gè)由電池、電阻r、電鍵s與平行板電容器組成的串聯(lián)電路，電鍵s閉合一帶電液滴懸浮在兩板間p點(diǎn)不動(dòng)，下列說法正確的是()圖9a帶電液滴可能帶正電b增大兩極板距離的過程中，電阻r中有從a到b的電流，電容器中負(fù)電荷通過電容器從b運(yùn)動(dòng)到ac斷開s，減小兩極板正對(duì)面積的過程中，液滴將加速下降d斷開s，減小兩極板距離過程中，液滴靜止不動(dòng)答案d解析帶電液滴受電場(chǎng)力和重力作用，可知電場(chǎng)力方向?yàn)樨Q直向上，液滴帶負(fù)電，a錯(cuò)；增大兩極板間距離的過程中，u不變，由c知c減小，qcu減小，r中的電流從a到b，但負(fù)電荷不會(huì)通過電容器從b到a，b錯(cuò)；斷開s，減小極板間距過程中e，e與d無關(guān)，e不變，液滴將靜止不動(dòng)，d對(duì)；s減小，e增大，液滴將加速上升，c錯(cuò)9預(yù)測(cè)，21世紀(jì)智能機(jī)器人將進(jìn)入家庭各種各樣的傳感器是智能機(jī)器人的核心部分，傳感器是一種將感受到的物理量(如光、熱、力、聲等)轉(zhuǎn)化成便于測(cè)量的量(一般是電學(xué)量)的轉(zhuǎn)化裝置如圖10所示是一種測(cè)量壓力的電容式傳感器，當(dāng)待測(cè)壓力f作用于可動(dòng)膜片電極上時(shí)，可使膜片產(chǎn)生壓力發(fā)生形變，引起電容的變化，將電容器、靈敏電流計(jì)、直流電源串聯(lián)接成閉合電路，那么圖10當(dāng)f向上壓膜片電極時(shí)，電容將減小當(dāng)f向上壓膜片電極時(shí)，電容將增大若電流計(jì)有示數(shù)，則壓力f發(fā)生變化若電流計(jì)有示數(shù)，則壓力f不發(fā)生變化a b c d答案b10如圖11所示，c為中間插有電介質(zhì)的電容器，a和b為其兩極板，a板接地；p和q為兩豎直放置的平行金屬板，在兩板間用絕緣線懸掛一帶電小球；p板與b板用導(dǎo)線相連，q板接地開始時(shí)懸線靜止在豎直方向，在b板帶電后，懸線偏轉(zhuǎn)了角度在以下方法中，能使懸線的偏角變大的是()圖11a縮小a、b間的距離b加大a、b間的距離c取出a、b兩極板間的電介質(zhì)d換一塊形狀大小相同、介電常數(shù)更大的電介質(zhì)答案bc解析本題考查的知識(shí)點(diǎn)是電容器、電場(chǎng)力設(shè)pq兩金屬板構(gòu)成的電容器電容為c0，帶電荷量為q0，由題意知b板與p板的電勢(shì)相等，所以兩電容器的電勢(shì)差u相等設(shè)電容c的帶電荷量為q，根據(jù)題意知兩個(gè)電容器帶的總電荷量不變，設(shè)為q，所以q0qq.根據(jù)qcu，所以c0ucuq，對(duì)小球要使角增大，根據(jù)力的平衡可得小球受到的電場(chǎng)力要增大，即需兩極板間的電勢(shì)差增大，因此根據(jù)c0ucuq，只有c0減小才能使u增大根據(jù)c，電介質(zhì)減小、正對(duì)面積減小、極板距離增大都能使電容減小，