10-11學(xué)年高中物理第一章第7-8節(jié)靜電現(xiàn)象的應(yīng)用電容器(精)

1、1第 7 節(jié)靜電現(xiàn)象的應(yīng)用- 要點(diǎn)歸納 -要點(diǎn)一 處理靜電平衡的“觀點(diǎn)”1 遠(yuǎn)近觀“遠(yuǎn)近觀”是指處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體，離場(chǎng)電荷較近和較遠(yuǎn)的兩端將感應(yīng)出等量的 異種電荷，而導(dǎo)體的中間部分可認(rèn)為無(wú)感應(yīng)電荷產(chǎn)生.2.整體觀“整體觀”是指把兩個(gè)或多個(gè)原來(lái)彼此絕緣的導(dǎo)體接觸或用導(dǎo)線連接時(shí)，就可把它們看 作是一個(gè)大導(dǎo)體，再用“遠(yuǎn)近觀”判斷它們的帶電情況.要點(diǎn)二靜電平衡兩種情況的實(shí)現(xiàn)方法和其本質(zhì)是什么？1 兩種情況(1) 導(dǎo)體內(nèi)空腔不受外界影響，如圖1-7 2 甲所示.(2) 接地導(dǎo)體空腔外部不受內(nèi)部電荷影響，如圖乙所示.圖 1-7-22.實(shí)現(xiàn)過(guò)程(1) 如圖甲，因場(chǎng)源電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)與導(dǎo)體球殼表面上感應(yīng)電

2、荷在空腔內(nèi)的合場(chǎng)強(qiáng)為零, 達(dá)到靜電平衡狀態(tài)，對(duì)內(nèi)實(shí)現(xiàn)了屏蔽.(2) 如圖乙，當(dāng)空腔外部接地時(shí)，外表面的感應(yīng)電荷將因接地傳給地球，外部電場(chǎng)消失, 對(duì)外起到屏蔽作用.3 本質(zhì)：靜電感應(yīng)與靜電平衡 .疑難解答為什么可以把導(dǎo)體的帶電情況看成“面分布”？我們知道導(dǎo)體達(dá)到靜電平衡后，電荷是分布在它的表面的，下面我們通過(guò)一個(gè)帶電金屬 球的案例計(jì)算，說(shuō)明把金屬導(dǎo)體看成“面分布”的理由.設(shè)金屬球的半徑為R,從手冊(cè)上查得空氣的擊穿場(chǎng)強(qiáng)為Em= 3X106V/m,空氣中該金屬球所能帶的最大電荷量為Q,可以從公式Em=kRm來(lái)計(jì)算，這樣Q= En-R5 2=2.65X10 C/m .原子直徑d約為 2X10-10m,

3、 個(gè)原子在金屬球表面所占的面積為.210 2ndn X(2X10)2-202=m=3.14X10 m44一個(gè)表面原子的帶電荷量為金屬球表面每單位面積帶電荷量 o=呂=4nmk，把數(shù)據(jù)代入得6c3X10Q=94n X9X109C/m22一個(gè)電子電荷量e= 1.6X1019C,當(dāng)金屬球帶電荷量最多時(shí)(此時(shí)球外表面場(chǎng)強(qiáng)為空氣=2.65X105X3.14X1020C=8.3X10-25C3擊穿場(chǎng)強(qiáng)），與表面一個(gè)原子相關(guān)大小面積所帶電荷量只有8.3X10一25C,連一個(gè)電子電荷量都不到，由此我們有充分理由把金屬導(dǎo)體帶電看成“面分布”.H 典例剖析 Yf1、靜電平衡下的導(dǎo)體【例 1】如圖 1 7- 3 所

4、示,圖 1 73一導(dǎo)體球A帶有正電荷，當(dāng)只有它存在時(shí)，它在空間P點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度的大小為EA在A球球心與P點(diǎn)連線上有一帶負(fù)電的點(diǎn)電荷B,當(dāng)只有它存在時(shí)，它在空間P點(diǎn)產(chǎn)生的電 場(chǎng)強(qiáng)度大小為EB.當(dāng)A、B同時(shí)存在時(shí)，根據(jù)場(chǎng)強(qiáng)疊加原理，P點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小應(yīng)為（ ）A.EBB.呂+ 曰C. I EEBID.以上說(shuō)法都不對(duì)答案 D解析 當(dāng)帶電導(dǎo)體球周圍無(wú)其他導(dǎo)體或帶電體存在時(shí)，導(dǎo)體球上的電荷將均勻分布在導(dǎo)體球表面.根據(jù)題意，均勻分布在導(dǎo)體球上的電荷在P點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)為 E,當(dāng)把點(diǎn)電荷放在B點(diǎn)后，雖然導(dǎo)體球所帶的總電荷量未變，但因靜電感應(yīng)，導(dǎo)體球上的電荷將重新分布，直 到達(dá)到靜電平衡.這時(shí)，導(dǎo)體球上的電荷在P點(diǎn)

5、產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)EC不等于EA.由于點(diǎn)電荷不涉及電荷如何分布的問(wèn)題，它在P點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)與周圍是否存在其他電荷無(wú)關(guān)，所以仍為EB,當(dāng)點(diǎn)電荷與導(dǎo)體球A同時(shí)存在時(shí)，P點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)應(yīng)由Ex與EB疊加而成，而不是由EA與EB疊加， 這樣就能立即斷定AB C 三個(gè)選項(xiàng)都是不對(duì)的.二、靜電平衡【例 2】將懸掛在細(xì)線上的帶正電的小球A放在不帶電的金屬空心球C內(nèi)（不和球壁接觸），另有一個(gè)懸掛在細(xì)線上的帶負(fù)電的小球B向C靠近，如圖1 7 4 所示，說(shuō)法正確的有（）A. A往左偏離豎直方向，B往右偏離豎直方向B. A的位置不變，B往右偏離豎直方向C. A往左偏離豎直方向，B的位置不變D. A和B的位置都不變答案 B解析 帶正

6、電的小球A放在不帶電的空心球C內(nèi)，通過(guò)靜電感應(yīng)，空心球外殼帶正電， 內(nèi)壁帶負(fù)電因此，金屬空心球C和帶電小球B帶異種電荷，所以B受C球的吸引往右偏離 豎直方向而由于空心球C能屏蔽小球B所產(chǎn)生的外部電場(chǎng)，使小球A不受外電場(chǎng)的作用， 所以A的位置不變.效果自測(cè) Yf1.下列措施中，屬于防止靜電危害的是（）A. 油罐車后有一條拖在地上的鐵鏈條B. 小汽車上有一根露在車面上的小天線C. 在印染廠中保持適當(dāng)?shù)臐穸菵. 在地毯上夾雜 0.050.07 mm 的不銹鋼絲導(dǎo)電纖維4答案 ACD解析 B 選項(xiàng)屬于防止靜電平衡.2.下圖中P是一個(gè)帶電體，N是一個(gè)不帶電的金屬空腔，在哪些情況下，放在絕緣板上 的小紙屑

7、（圖中S）不會(huì)被吸引（）答案 AD3.如圖 1 7 5 所示,A.A、B兩點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)均為零B.EAEBECC.如果A C和球心在一條直線上，則A、C兩點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向相同D. B 點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)方向指向球心答案 C解析 +Q放在球殼內(nèi)，由于靜電感應(yīng)，內(nèi)壁感應(yīng)出負(fù)電荷，外壁感應(yīng)出等量的正電荷. 如 下圖所示，是+Q與感應(yīng)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)線形狀，球殼壁內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)為零，其他地方的場(chǎng)強(qiáng)與 僅存在點(diǎn)電荷+Q時(shí)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)相同，故HECEB;如果A、C和球心在一條直線上，則A C兩點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)方向相同.4.處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體的特點(diǎn)是什么？ 答案（1）處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)處處為零（2）導(dǎo)體表面任一點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向與該處的表面

8、垂直（3）凈電荷只能分布在導(dǎo)體的外表面上，電荷在導(dǎo)體的外表面上的分布往往是不均勻的, 越尖的地方，電荷分布的密度越大，附近的電場(chǎng)也越強(qiáng).對(duì)一孤立的帶電導(dǎo)體，可視為導(dǎo)體處于自己所帶電荷的電場(chǎng)中，達(dá)到靜電平衡時(shí)，也有 以上特點(diǎn)在球殼內(nèi)部球心放置帶電荷量+點(diǎn)，則下列說(shuō)法正確的是（）Q的點(diǎn)電荷，球殼內(nèi)有A點(diǎn)，殼壁中有B點(diǎn)，殼外有C圖 1 755講練洋案郡分題型一靜電現(xiàn)象的應(yīng)用題型探究6WMiBS在絕緣板上放有一個(gè)不帶電的金箔驗(yàn)電器A和一個(gè)帶正電荷的空腔導(dǎo)體B下列實(shí)驗(yàn)方法中能使驗(yàn)電器箔片張開(kāi)的是（）A.用取電棒（帶絕緣柄的導(dǎo)體棒）先跟B的內(nèi)壁接觸一下后再跟A接觸B.用取電棒先跟B的外壁接觸一下后再跟A接

9、觸C.用絕緣導(dǎo)線把驗(yàn)電器跟取電棒的導(dǎo)體部分相連，再把取電棒與B 的內(nèi)壁接觸D.使驗(yàn)電器A靠近B思維步步高】空腔導(dǎo)體的特點(diǎn)是什么？空腔導(dǎo)體的外壁和內(nèi)壁的帶電情況如何？使驗(yàn)電 器金屬箔片張開(kāi)的方法有幾種？解析 在 A 選項(xiàng)中先和B的內(nèi)壁接觸后，由于B的內(nèi)壁本身沒(méi)有電荷，所以再接觸A時(shí)驗(yàn)電器箔片不張開(kāi).答案 BCD拓展探究】在一個(gè)導(dǎo)體球殼內(nèi)放一個(gè)電荷量為+Q的點(diǎn)電荷，用Ep表示球殼外任一點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)，則（）A.當(dāng)+Q在球殼中央時(shí)，巳=0B.不論+Q在球殼內(nèi)何處，Ep一定為零C.只有當(dāng)+Q在球心且球殼接地時(shí)，EP=0D.只要球殼接地，不論+Q在球殼內(nèi)何處，Ep一定為零 答案 D解析 如果球殼不接地，球殼內(nèi)

10、部放入的電荷會(huì)產(chǎn)生電場(chǎng)，這個(gè)電場(chǎng)周圍的導(dǎo)體會(huì)感應(yīng) 出電荷，形成新的電場(chǎng).方法總結(jié)帶電球殼的特點(diǎn)是：所有電荷都分布在球外表面上，球殼內(nèi)部沒(méi)有凈電荷.球殼內(nèi) 場(chǎng)強(qiáng)為零如果在球殼內(nèi)部放入電荷，則電場(chǎng)線在球殼上中斷題型二靜電平衡一個(gè)不帶電的空心金屬球，在它的球心處放一個(gè)正電荷，其電場(chǎng)分布是下圖中的哪一個(gè)（）思維步步高】在金屬球內(nèi)部的電場(chǎng)分布情況如何？球殼起到什么作用？在球殼外還有沒(méi) 有電場(chǎng)存在？如果有，電場(chǎng)指向什么方向？解析 在球殼內(nèi)、外表面之間不會(huì)有電場(chǎng)存在，球殼的內(nèi)表面上應(yīng)該分布的是負(fù)電荷， 外表面上應(yīng)該分布的是正電荷，所以B 選項(xiàng)正確.答案 B【拓展探究丨如果把該電荷移到球殼外，請(qǐng)敘述一下電場(chǎng)的

11、分布情況.答案 當(dāng)電荷移動(dòng)到球殼以外之后，球殼對(duì)電場(chǎng)產(chǎn)生屏蔽，球殼內(nèi)部沒(méi)有電場(chǎng)線.方法總結(jié)導(dǎo)電體放在導(dǎo)體內(nèi)部，導(dǎo)體內(nèi)壁感應(yīng)出電荷，根據(jù)電荷守恒定律，外壁和內(nèi)壁所帶電荷 性質(zhì)相反；當(dāng)電荷放在導(dǎo)體外部，靠近導(dǎo)體處感應(yīng)出異種電荷，根據(jù)電荷守恒定律，遠(yuǎn)離導(dǎo) 體處感應(yīng)出同種電荷一、選擇題1人們?cè)谕砩厦撘路r(shí)，有時(shí)會(huì)看到火花四濺，并伴有“劈啪”聲，這是因?yàn)锳.衣服由于摩擦而產(chǎn)生了靜電7B. 人體本身是帶電體C. 空氣帶電，在衣服上放電所致D. 以上說(shuō)法均不正確答案 A解析 若我們身穿含有化纖成分的衣服，且始終在運(yùn)動(dòng)，使衣服與衣服之間、衣服和皮 膚之間不停地摩擦，在摩擦中會(huì)使衣服上帶有異種電荷.在脫衣服時(shí)正

12、電荷和負(fù)電荷碰到一 起就產(chǎn)生放電現(xiàn)象，于是我們聽(tīng)到“劈啪”的放電聲音，若是晚上還可以看見(jiàn)火花四濺的現(xiàn) 象.2.一金屬球，原來(lái)不帶電,把一個(gè)架在絕緣支架上的枕形導(dǎo)體放在正電荷形成的電場(chǎng)中.導(dǎo)體處于靜電平衡時(shí)，下 列說(shuō)法正確的是（）A.A、B兩點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)相等，且都為零B.A、B兩點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)不相等C. 感應(yīng)電荷產(chǎn)生的附加電場(chǎng)EA dU LB. .當(dāng)用導(dǎo)線將C棒的x端與D棒的y端連接的瞬間，將有自由電子從電勢(shì)低的D棒流向電勢(shì)高的C棒，這時(shí)C與D已通過(guò)導(dǎo)線連接為一個(gè)導(dǎo)體了，靜電平衡后，它們的電勢(shì)相等，C的x端仍帶負(fù)電，D的y端仍帶正電，而C的右端及D的左端均不帶電，即C右端的正電荷與D左端的負(fù)電荷中 和掉了.當(dāng)

13、將B球接地時(shí)，一部分自由電子從低于大地電勢(shì)的B球上流向大地，而一部分電子受到D棒y端正電荷的吸引而保留在靠近y的近端處，如果把帶正電的A球移走，接地的B球上的負(fù)電荷才全部流入大地.故選項(xiàng)A、B、D 正確.二、計(jì)算論述題&在正點(diǎn)電荷Q附近有兩個(gè)絕緣導(dǎo)體M N,由于靜電感應(yīng)發(fā)生了如圖6 所示的電荷分布，當(dāng)用導(dǎo)線將a、d兩點(diǎn)連接起來(lái)時(shí)，導(dǎo)線中是否有電流流過(guò)，如果有電流，電流的方向是 怎樣的？圖 6答案有d的電流9.如圖 7 所示，10在孤立點(diǎn)電荷+Q形成的電場(chǎng)中，金屬圓盤A處于靜電平衡狀態(tài).若金屬圓盤平面與點(diǎn)電荷在同一平面內(nèi)，試在圓盤內(nèi)作出由盤上感應(yīng)電荷形成的附加電場(chǎng)的三條電場(chǎng)線(用實(shí)線表示

14、，要求嚴(yán)格作圖)答案見(jiàn)解析圖解析 畫出感應(yīng)電荷形成的附加電場(chǎng)在圓盤內(nèi)的三條電場(chǎng)線(實(shí)線)，如下圖所示.圓盤 A 處于靜電平衡狀態(tài)，因此內(nèi)部每點(diǎn)的合場(chǎng)強(qiáng)都為零，即圓盤A 內(nèi)的每一點(diǎn)，感應(yīng)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度都與點(diǎn)電荷Q 在那點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等、方向相反，即感應(yīng)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)線與點(diǎn)電荷Q 產(chǎn)生的電場(chǎng)線重合，且方向相反(注意圖中的虛線是為了確定A 內(nèi)的實(shí)線而畫出的，它并不表示A 外部的電場(chǎng)線).10.為研究靜電除塵，有人設(shè)計(jì)了一個(gè)盒狀容器，容器側(cè)面是絕緣的透明有機(jī)玻璃，它 的上下底面是面積S= 0.04 m2的金屬板，間距L= 0.05 m，當(dāng)連接到U= 2 500 V 的高壓電源 正、負(fù)兩極時(shí)

15、，能在兩金屬板間產(chǎn)生一個(gè)勻強(qiáng)電場(chǎng)，如圖 8 所示現(xiàn)把一定量均勻分布的煙塵顆粒密閉在容器內(nèi)，每立方米有煙塵顆粒1013個(gè)，假設(shè)這些顆粒都處于靜止?fàn)顟B(tài)，每個(gè)顆粒帶電荷量為q=+ 1.0 x10 T7C,質(zhì)量為m=2.0 x1015kg，不考慮煙塵顆粒之間的相互作 用和空氣阻力，并忽略煙塵顆粒所受重力求合上電鍵后：(1) 經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間煙塵顆粒可以被全部吸附？(2) 除塵過(guò)程中電場(chǎng)對(duì)煙塵顆粒共做了多少功？(3) 經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間容器中煙塵顆粒的總動(dòng)能達(dá)到最大？答案(1)0.02 s (2)2.5x10一4J (3)0.014 s解析(1)由題可知，只要上板表面的煙塵能被吸附到下板時(shí)，煙塵即被認(rèn)為全部吸收.

16、煙2塵所受靜電力為F=ql/L,L= at2=1Ft2=22m2mL/口/2m得t=qi|-=0.02 s(2)由于板間煙塵顆粒均勻分布，可以認(rèn)為煙塵的質(zhì)心位于板間中點(diǎn)位置，因此，除塵過(guò)14程中靜電力對(duì)煙塵所做總功為W= 2NSLql=2.5x10 J.設(shè)煙塵顆粒下落距離為h，則板內(nèi)煙塵總動(dòng)能E= *mVNSLh) = %hNSLh).tL丄當(dāng)h= 時(shí)，(3)解法E達(dá)最11, 1又據(jù)h= ati則t1=解法二假定所 有煙塵集 中于板中央，當(dāng)煙塵運(yùn)動(dòng)到下板時(shí)，系統(tǒng)總動(dòng)能最大.小L12則 2 = 2at 1所以t1=iqU_= 0.014 s第8節(jié)電容器的電容要點(diǎn)一平行板電容器的基本認(rèn)識(shí)1 .電荷

17、量和場(chǎng)強(qiáng)(1) 兩極板電荷量數(shù)量相同， 帶電性質(zhì)相反.電容器所帶的電荷量是指一個(gè)極板帶電荷量 的絕對(duì)值.(2) 平行板電容器的電容與極板距離d,正對(duì)面積S,電介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)Sr間的關(guān)系CSrS系C=4nkd.(3) 平行板電容器內(nèi)部是勻強(qiáng)電場(chǎng)，E= .d(4) 電容器所帶電荷量Q= CU2.動(dòng)態(tài)變化的兩種基本情況(1) 電容器兩板電勢(shì)差U保持不變(與電源連接).(2) 電容器的帶電荷量Q保持不變(與電源斷開(kāi)).(3) 結(jié)論：在帶電荷量不變的條件下，改變板間距離，場(chǎng)強(qiáng)不變?cè)赨不變條件下，改變正對(duì)面積，場(chǎng)強(qiáng)不變.3平行板電容器兩極板之間電場(chǎng)強(qiáng)度的兩個(gè)公式(1) 已知平行板電容器兩極板間的距離d

18、和兩極板之間的電壓U,可用下式計(jì)算兩極板間U1的電場(chǎng)強(qiáng)度E= -,即電壓不變時(shí)E與d成反比.d d(2) 由C=令口。=產(chǎn)總求出U,再代入E=U,可得平行板電容器兩極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度為U4nkddE=4nkQ1，即Q不變時(shí)，E與S成反比.SrSS(3) 可以用平行板電容器極板上電荷密度(電場(chǎng)線密度)是否變化來(lái)判斷極板間電場(chǎng)強(qiáng)度E的變化.要點(diǎn)二關(guān)于平行板電容器的兩類典型問(wèn)題(1)平行板電容器連接在電源兩端時(shí)，電容器的d、SSr發(fā)生變化，將引起電容器的CQ U E怎樣變化？由于電容器始終接在電源上，因此兩板間電勢(shì)差U保持不變.“表示增大，B”表示減小.212E埒-E疑難解答一兩個(gè)公式C=U和C=4n

19、kd的區(qū)別是什么？C=Q是電容的定義式，適用于所有的電容器. 式中Q U是變量，而對(duì)確定的電容器來(lái)說(shuō)，QC是不變的，Q與U成正比電容的定義式也可理解為C=HUrSC= -是平行板電容器的電容決定式其中r為板間的電介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)，S4nkd為極板的正對(duì)面積，d為兩板間的距離，k為靜電常數(shù)只要 r、S、d不變，其電容就保持 不變此式告訴我們，平行板電容器電容的大小由r、S和d共同決定.QS在分析平行板電容器的有關(guān)物理量的變化情況時(shí)，往往需要將C-+，8于和U= EdUd結(jié)合在一起加以考慮，其中C=U反映了電容器本身的屬性，是定義式（或量度式），適用于各rS種電容器；Od-表明了平行板電容器的電

20、容決定于哪些因素，僅適用于平行板電容器；另QrSQrS根據(jù)C=pU=Ed,可以推出 U、2=CL/不變 t廣二 tQ=cut不變1（2）平行板電容器充電后，切斷與電源的連接，電容器的 E 怎樣變化？（Q 保持不變）S 變化，將引起 C、QfC=4OT |=半 +t Q不磴E_t/ -里.4 翊 廠疋礫變外，平行板電容器兩板間的電場(chǎng)是勻強(qiáng)電場(chǎng)，有關(guān)系式E=U對(duì)于平行板電容器間的電場(chǎng),E*_QrS13UdEd d典例剖析、電容器的基本知識(shí)【例 1】 電容器是一種常用的電子元件對(duì)電容器認(rèn)識(shí)正確的是（）A. 電容器的電容表示其儲(chǔ)存電荷的能力B. 電容器的電容與它所帶的電荷量成正比C. 電容器的電容與它

21、兩極板間的電壓成正比D.電容的常用單位有卩 F 和 pF,1 卩 F= 103pF 答案 A解析 電容是表示電容器儲(chǔ)存電荷本領(lǐng)大小的物理量.電容的大小是由電容器本身結(jié)構(gòu)決定的，與兩板間電壓及電容器所帶電荷量無(wú)關(guān).單位卩 F 與 pF 的換算關(guān)系為 1 卩 F= 106pF.二、影響電容大小的因素【例 2】如圖 1-8-2 所示是一種通過(guò)測(cè)量電容器電容的變化來(lái)檢測(cè)液面高低的儀器原 理圖.電容器的兩個(gè)電極分別用導(dǎo)線接到指示器上，指示器可顯示出電容的大小.下列關(guān)于 該金屬芯柱電介質(zhì)圖 1-8-2儀器的說(shuō)法中正確的是（）A. 該儀器中電容器的電極分別是芯柱和導(dǎo)電液體B. 芯柱外套的絕緣層越厚，該電容器

22、的電容越大C. 如果指示器顯示出電容增大，則說(shuō)明容器中液面升高D. 如果指示器顯示出電容減小，則說(shuō)明容器中液面升高答案 AC解析 由電容器的定義可知，該儀器中的芯柱和導(dǎo)電液體相當(dāng)于電容器的兩個(gè)極板，故erS選項(xiàng) A 正確；設(shè)芯柱的半徑為r,芯柱外套的絕緣層厚度為d,則該裝置的電容值為24nkder2 nrher4nkd2kd效果自測(cè)1.有一只電容器的規(guī)格是“ 1.5 卩 F,9 V ”，那么（）A.這只電容器上的電荷量不能超過(guò)1.5X10-5CB.這只電容器上的電荷量不能超過(guò)1.35X10-5CC. 這只電容器的額定電壓為 9 VD. 這只電容器的擊穿電壓為 9 V答案 BC解析 9 V 為電

23、容器的額定電壓（或工作電壓），故 C 正確；正常工作時(shí)的帶電荷量Q= CU=1.5X10-6X9 C = 1.35X10-5C,選項(xiàng) B 亦正確.Q2 .由電容器電容的定義式C=匚，可知（）A. 若電容器不帶電，則電容C為零14B. 電容C與所帶的電荷量Q成正比，與電壓U成反比C. 電容C與所帶的電荷量Q多少無(wú)關(guān)D.電容在數(shù)值上等于使兩極板間的電壓增加 1 V時(shí)所需增加的電荷量答案 CD解析 公式C=U是用比值來(lái)定義電容的表達(dá)式；而電容只取決于電容器本身，與電容器儲(chǔ)存多少電荷，有無(wú)電荷都無(wú)關(guān)，故A、B 錯(cuò)，C 對(duì)；又由C=Q=#Q知 D 對(duì)電容表征的是電容器容納電荷本領(lǐng)的大小，是電容器本身的一

24、種屬性，即欲改變電容需改變電容器本身.3.絕緣金屬平行板電容器充電后，靜電計(jì)的指針偏轉(zhuǎn)一定角度，若減小兩極板a、b間的距離，同時(shí)在兩極板間插入電介質(zhì)，如圖1 8-3 所示，則（）A. 電容器的電勢(shì)差會(huì)減小B. 電容器的電勢(shì)差會(huì)增大C. 靜電計(jì)指針的偏轉(zhuǎn)角度會(huì)減小D. 靜電計(jì)指針的偏轉(zhuǎn)角度會(huì)增大答案 AC解析 絕緣金屬平行板電容器充電后電荷量Q不變，若減小兩極板a、b間的距離，同時(shí)在兩極板間插入電介質(zhì)，電容變大，由g 曙卩U變小；靜電計(jì)指針的偏轉(zhuǎn)角度會(huì)減小.4平行板電容器充電后，繼續(xù)保持電容器兩極板與電源兩極相連接，電容器的d、S、r發(fā)生變化，將引起電容器的C Q U、E怎樣變化？答案 由于電容

25、器始終接在電源上，因此兩板間電勢(shì)差U保持不變，可根據(jù)下列幾式討論C Q E的變化情況.S由C- 丄可知C隨d、S、r變化而變化.4nkdrSU由Q= CU=可知Q也隨d、S、r變化而變化.4nkdU由E=：可知E隨d的變化而變化.鉗練學(xué)案部分題型探究 Y題型一電容的定義式與決定式的綜合應(yīng)用圖 1（1）是某同學(xué)設(shè)計(jì)的電容式速度傳感器原理圖，其中上板為固定極板，下板為待測(cè)物體，在兩極板間電壓恒定的條件下，極板上所帶電荷量Q將隨待測(cè)物體的上下運(yùn)b動(dòng)而變化，若Q隨時(shí)間t的變化關(guān)系為Q=（a、b為大于零的常數(shù)），其圖象如圖所示,t十a(chǎn)那么圖（3）、（4）中分別反映極板間場(chǎng)強(qiáng)大小E和物體速率v隨t變化的圖

26、線可能是（）15A.和B.和 C.和D.和【思維步步高丨題目考查的是哪兩個(gè)物理量的變化情況？這兩個(gè)物理量與之有關(guān)的因素是 什么？怎樣把它們和已知量（電荷量的變化）聯(lián)系起來(lái)？寫出最終的表達(dá)式.U Q解析本題考查速度傳感器的有關(guān)知識(shí)，本題為較難題目由題意可知：E,=d Cd所以d=4nSU+SUa又因 4nSb為一定值，所以是勻速移動(dòng)，所以速度圖象為，綜上 所述 C 正確.答案 C【拓展探究】如圖 2 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;連，Q板接地.開(kāi)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a.

27、在以下方法A. 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 本題考查有關(guān)電容器的兩個(gè)公式.a板與Q板電勢(shì)恒定為零，b板和P板電勢(shì)總相同，故兩個(gè)電容器的電壓相等，且兩板電荷量q視為不變要使懸線的偏角增大，即電壓U增大，即減小電容器的電容C對(duì)電容器c,由公式C-q尸產(chǎn)名，可以通過(guò)增大板間距d、U4nkd減小介電常數(shù)r、減小兩極板的正對(duì)面積SQrS，所以E的變化規(guī)律與Q的變化規(guī)律相似,Sb所以E的圖象為，由Q=CU=4kndU=芹P板與b板用導(dǎo)線相中，能使懸線的偏角1(2)a變大的是（圖 216有關(guān)電容器

28、的計(jì)算是高考中?？嫉念愋?，主要是兩個(gè)公式之間的相互聯(lián)系，其中定義式 中電荷量和電壓隨著外界條件的變化而變化，一般情況為和電源相連是電壓不變，充電后切17斷電源是電荷量不變；決定式中面積和板間距離的變化會(huì)影響電容的變化；其它物理量如場(chǎng) 強(qiáng)與電荷面密度有關(guān).題型二 帶電粒子在電容器中的運(yùn)動(dòng)-一平行板電容器的兩個(gè)極板水平放置，兩極板間有一帶電荷量不變的小油滴，油滴在極板間運(yùn)動(dòng)時(shí)所受空氣阻力的大小與其速率成正比若兩極板間電壓為零，經(jīng)一段時(shí) 間后，油滴以速率v勻速下降；若兩極板間的電壓為U,經(jīng)一段時(shí)間后，油滴以速率v勻速上升若兩極板間電壓為-U,試求油滴再一次做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)速度的大小和方向？思維步步高】不

29、加電壓，帶電粒子受力情況和運(yùn)動(dòng)情況是怎樣的？加正向電壓時(shí)，勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的受力關(guān)系是什么？加反向電壓后，受力情況發(fā)生了什么變化？解析 當(dāng)不加電場(chǎng)時(shí)，油滴勻速下降，即f=kv=mg當(dāng)兩極板間電壓為U時(shí)，油滴向 上勻速運(yùn)動(dòng)，即F電=kv+mg解之得F電=2mg當(dāng)兩極板間電壓為一U時(shí)，靜電力方向反向， 大小不變，油滴向下運(yùn)動(dòng)，當(dāng)勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，F(xiàn)電+mg= kv，解之得：v= 3v.答案 3v向下【拓展探究】?jī)蓚€(gè)較大的平行金屬板A、B相距為d,分別接在電壓為U的電源正、負(fù)極上，這時(shí)質(zhì)量為m,帶電荷量為一q的油滴恰好靜止在兩板之 間，如圖3 所示，在其他條件不變的情況下，如果將兩板非常緩慢地水平錯(cuò)開(kāi)一些，那么

30、在 錯(cuò)開(kāi)的過(guò)程中（）A.油滴將向上加速運(yùn)動(dòng)，電流計(jì)中的電流從b流向aB.油滴將向下加速運(yùn)動(dòng)，電流計(jì)中的電流從a流向bC.油滴靜止不動(dòng)，電流計(jì)中的電流從b流向aD.油滴靜止不動(dòng)，電流計(jì)中的電流從a流向b答案 D解析 根據(jù)平行板之間的正對(duì)面積減小，但是兩個(gè)極板分別和電源的正負(fù)極相連，電壓 保持不變，電場(chǎng)強(qiáng)度不變，油滴受到的靜電力和重力仍然平衡，保持靜止面積減小，電容 減小，電壓不變，所以帶電荷量減小，電流計(jì)中的電流從a流向b.帶電粒子在平行板電容器中的平衡情況或者運(yùn)動(dòng)情況，實(shí)際上就是在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的兩種 情況，分析粒子的受力情況，根據(jù)平衡條件或者牛頓運(yùn)動(dòng)定律進(jìn)行求解課時(shí)作業(yè) 一-一、選擇題1 .如圖

31、 4 所示,要使靜電計(jì)的指針偏角變小，可采用的方法是（）A. 使兩極板靠近B. 減小正對(duì)面積C. 插入電介質(zhì)圖 3圖 418D. 用手碰一下負(fù)極板答案 AC2連接在電池兩極上的平行板電容器，當(dāng)兩板間的距離減小時(shí)A. 電容器的電容C變大B. 電容器極板的帶電荷量Q變大C.電容器兩極板間的電勢(shì)差U 變大D.電容器兩極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度E 變大答案 ABD解析 平行板電容器的電容C=S4nkd.當(dāng)兩極板間距離d減小時(shí)，電容C變大，選 項(xiàng) A 正確.平行板電容器連接在電池兩極上，兩極板間的電壓為定值，選項(xiàng)C 錯(cuò)誤.根據(jù)電容定義式，C= QU, Q= CU U不變，C變大，所以Q變大，選項(xiàng) B 正確.平行板

32、電容器兩極板間的電場(chǎng)是勻強(qiáng)電場(chǎng)，E=l/d,U不變，d減小，所以E增大，選項(xiàng)D 正確.3.關(guān)于水平放置的平行板電容器， 下列說(shuō)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(kāi)，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??；在兩極板間放入電介質(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

33、以本題正確選項(xiàng)應(yīng)為B、C、D.4.一個(gè)電容器帶電荷量為Q時(shí)，兩極板間的電勢(shì)差為U,若使其帶電荷量增加 4X107C, 電勢(shì)差則增加 20 V，則它的電容是（）A.1X10一FB.2X10一F一8一8C. 4X10一FD. 8X10一F圖 5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(kāi)關(guān)S,電容器充電，這時(shí)懸線偏離豎直方向的夾角為0，如圖 5 所示，則（）A.保持開(kāi)關(guān) S 閉合，帶正電的A板向B板靠近，則0增大B.保持開(kāi)關(guān) S 閉合，帶正電的A板向B板靠近，則0不變C. 開(kāi)關(guān) S 斷開(kāi)，帶正電的A板向B板靠近，則0增大D. 開(kāi)關(guān) S 斷開(kāi)，帶正電的A板向B板靠近，

34、則0不變答案 AD解析 小球受重力、水平向右的靜電力和懸線的拉力而平衡.當(dāng)開(kāi)關(guān)S 始終閉合時(shí)，電容器兩板間電勢(shì)差始終保持不變，當(dāng)兩板間距離d減小時(shí)，由E=扌知E變大，小球所受靜電d力變大，則0增大；當(dāng)電容器充電后 S 斷開(kāi)時(shí)，電容器所帶電荷量Q不變，兩板間距離dB衣二一一一二Affi* 4 +土19U Q4nkQ、一、減小時(shí)，E=：=H=,E與d無(wú)關(guān)，可見(jiàn)E不變，小球所受靜電力不變，0不變.故 Ad CdrSD 選項(xiàng)正確.6.如圖 6 所示，Am-ns1圖 6兩塊較大的金屬板A B相距為d,平行放置并與一電源相連，S 閉合后，兩板間恰好有一質(zhì)量為m帶電荷量為q的油滴處于靜止?fàn)顟B(tài)以下說(shuō)法正確的是

35、（）A 若將上板 A 向左平移一小段位移，則油滴向下加速運(yùn)動(dòng)，G 中有 b 的電流 B 若將上板 A 向上平移一小段位移,則油滴向下加速運(yùn)動(dòng),G中有 a 的電流C 若將下板 B 向下平移一小段位移,則油滴向上加速運(yùn)動(dòng),G中有 a 的電流D.若將 S 斷開(kāi)，則油滴將做自由落體運(yùn)動(dòng)，G 中無(wú)電流通過(guò)答案 B解析 因 A 板與電池的負(fù)極相連,故 A 板帶負(fù)電,由 Cx仝、Q=CU 和 E=U,可以得出將ddA 板向左平移一小段，則電容器的電容減小,A 板帶電荷量減少,U 不變,板間電場(chǎng)強(qiáng)度不變，則 板間的油滴仍平衡；A 板上移，則電容減小,A 板帶電荷量減小,U 不變,板間的電場(chǎng)強(qiáng)度減小，所 以油滴向下加速運(yùn)動(dòng)，G 中有 bTa 的電流，B 對(duì)，C 錯(cuò)；將 S 斷開(kāi)，電容器的帶電荷量不變，則油滴仍平衡，所以 D錯(cuò).7 兩塊大小、形狀完全相同的金屬平板平行放置，圖 7構(gòu)成一平行板電容器，與它相連接的電路如圖7 所示，接通開(kāi)關(guān) S,電源即給電容器充電則（）A. 保持 S 接通，減小兩極板間的距離，則兩極板間電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度減小B. 保持 S 接通，在兩極板間插入一塊介質(zhì)，則極板上的電荷量增大.C. 斷開(kāi) S,減小兩極板間的距離，則兩極板間的電勢(shì)差減小D. 斷開(kāi)