電容器的電容高二物理人教版（2019）必修第三冊(cè)

人教版物理必修三第十章

靜電場(chǎng)中的能量第四節(jié)

電容器的容器（2）復(fù)習(xí)回顧電容器：兩個(gè)相互靠近但又彼此絕緣的導(dǎo)體就組成一個(gè)電容器。電容器的作用：儲(chǔ)存電荷，同時(shí)也儲(chǔ)存能量．電容器充電:將電容器兩個(gè)極板帶上等量異種電荷的過(guò)程電容器放電:兩極板失去電荷的過(guò)程，叫電容器的放電電容的定義式:C＝Q/UC＝ΔQ/ΔU電容是描述這種容器盛放電荷本領(lǐng)大小的一個(gè)物理量，大小是由電容器自身因素決定的，與所帶電荷量和電壓無(wú)關(guān)．平行板電容器的電容決定式：平行板電容器的電容C與極板的正對(duì)面積S及板間的電介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)εr成正比，與極板間距離d成反比，則C＝(εrS)/4πkd.(1)平行板電容器連接在電源兩端，電容器的d、S、εr發(fā)生變化時(shí)，將引起C、Q、U、E變化．平行板電容器的兩類問(wèn)題的分析方法：①條件：如圖所示，S閉合，電容器與電源保持連接，兩極板間的電勢(shì)差U保持不變．②方法：由決定式C＝(εrS)/4πkd判斷出C隨S、εr、d的變化．由Q＝CU＝(UεrS)/4πkd判斷出Q隨εr、S、d的變化．由E＝U/d判斷出E隨d的變化情況．(2)平行板電容器充電后，切斷與電源的連接，電容器的d、S、εr發(fā)生變化時(shí)，將引起電容的C、Q、U、E怎樣變化．①條件：電容器充電后與電源斷開，極板上所帶電荷量保持不變．由U＝Q/C＝Q/(εrS/4πkd)＝(4πkdQ)/εrS判斷出U隨d、εr、S的變化．由E＝U/d＝Q/dC＝Q/(dεrS/4πkd＝(4πkQ)/εrS判斷出E隨S、εr的變化情況．②方法：由C＝(εrS)/4πkd判斷出C隨S、εr、d的變化。電容器的電容C可以由Q/U或ΔQ/ΔU來(lái)度量，但平行板電容器的電容C的值卻是由εr、S、d決定的，與Q和U無(wú)關(guān)．電容器定義式與決定式的區(qū)別聯(lián)系1.關(guān)于電容的敘述正確的是(

)A．電容器充電時(shí)把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，放電時(shí)把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能B．任何兩個(gè)彼此絕緣而又相互靠近的導(dǎo)體就組成一個(gè)電容器，電容與電容器是否帶電無(wú)關(guān)C．電容器帶電量增加時(shí)電容增大D．電容器充電時(shí)電子流出正極板，流入負(fù)極板，放電時(shí)電子流出負(fù)極板，流入正極板BD解析:電容器內(nèi)儲(chǔ)存的不是化學(xué)能，而是電勢(shì)能．故A項(xiàng)錯(cuò)．電容由電容器自身結(jié)構(gòu)決定，與是否帶電無(wú)關(guān)，故B項(xiàng)對(duì)C項(xiàng)錯(cuò)．電容器充電過(guò)程是把電子從正極板轉(zhuǎn)移到負(fù)極板的過(guò)程，放電則相反，故D項(xiàng)對(duì)．2.下列關(guān)于C＝Q/U和C＝εrS/4πkd的說(shuō)法正確的是(

)A．電容器簡(jiǎn)稱電容B．由C＝Q/U可知電容器所帶電荷越多，電容越大C．由C＝εrS/4πkd可知電容C的值是由εr、S、d決定的D．Q＝CU可知電容器帶電量Q與U成正比，電壓越高，帶電量越大解析:電容是指電容器的電容量，故A項(xiàng)錯(cuò)．電容C與Q無(wú)關(guān)，故B項(xiàng)錯(cuò)，C項(xiàng)對(duì)．對(duì)于固定電容器C是常數(shù)，電壓越高，帶電量越大，故D項(xiàng)對(duì)．

CD3.如圖所示，四個(gè)圖像描述了對(duì)給定的電容器充電時(shí)，電容器電量Q、電壓U和電容C三者的關(guān)系，正確的圖像有(

)A．①②

B．①③C．②③ D．③④解析：電容器電容的大小是由其本身因素決定的，與電壓U及電量Q無(wú)關(guān)，故①、②錯(cuò)，④對(duì)；由公式Q＝CU可知，電量Q與電壓U成正比，故③對(duì)，正確答案為D項(xiàng)．

D4.有一充電的平行板電容器，兩板間電壓為3V，現(xiàn)使它的電荷量減少3×10－4C，于是電容器兩板間的電壓降為原來(lái)的1/3，此電容器的電容是多大？電容器原來(lái)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？解析：電容器兩極板間電勢(shì)差的變化量為ΔU＝(1-1/3)U＝（2/3）×3V＝2V，由C＝(ΔQ/ΔU)，得C＝(3×10－4/2)F＝1.5×10－4F＝150μF電容器的電容是由本身決定的，與是否帶電無(wú)關(guān)，所以電容器放掉全部電荷后，電容仍然是150μF.設(shè)電容器原來(lái)的電荷量為Q，則Q＝CU＝1.5×10－4×3C＝4.5×10－4C.5.關(guān)于電容器，下列說(shuō)法正確的是(

)A．在充電過(guò)程中電流恒定B．在放電過(guò)程中電容減小C．能儲(chǔ)存電荷，但不能儲(chǔ)存電能D．兩個(gè)彼此絕緣又靠近的導(dǎo)體可視為電容器解析：電容器的充電過(guò)程是瞬間的，電流是逐漸減小的，A選項(xiàng)錯(cuò)誤；電容器的電容與所帶電荷量無(wú)關(guān)，由電容器自身的因素決定，B選項(xiàng)錯(cuò)誤；電容器可以儲(chǔ)存電荷，即儲(chǔ)存了電能，C選項(xiàng)錯(cuò)誤；兩個(gè)彼此絕緣又靠近的導(dǎo)體是平行板電容器，D選項(xiàng)正確．D電容器的εr、S、d發(fā)生變化會(huì)導(dǎo)致C發(fā)生變化，而C的變化又會(huì)影響到Q、U和極板間電場(chǎng)強(qiáng)度E，在這里找對(duì)“自變量”與“因變量”很關(guān)鍵．(1)電容器一直與恒壓電源連通，此時(shí)電容器的電壓U保持不變.平行板電容器動(dòng)態(tài)分析類問(wèn)題(2)電容器充電完成后即斷開電路，此時(shí)電容器的帶電荷量Q不變．6.如圖先接通開關(guān)S，使電容器充電，然后斷開開關(guān)S.當(dāng)增大兩極板間距離d時(shí)，電容器所帶電荷量Q、電容C、兩板間電壓U、電容器兩極板間場(chǎng)強(qiáng)E的變化情況是(

)A．Q變小，C不變，U不變，E變小B．Q變小，C變小，U不變，E不變C．Q不變，C變小，U變大，E不變D．Q不變，C變小，U變小，E變小解析:電容器斷開開關(guān)后，其所帶電荷量Q不變．d增大，由C＝(εrS)4πkd/可知電容減小．由U＝Q/C可知電壓升高，而場(chǎng)強(qiáng)E＝U/d＝4πkdQ/(εrS/d)＝(4πkQ/εrS)可知場(chǎng)強(qiáng)不變．故選C項(xiàng)．C7.(多選)兩塊大小、形狀完全相同的金屬平板平行放置，構(gòu)成一平行板電容器，與它相連接的電路如圖所示．接通開關(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．?dāng)嚅_S，減小兩極板間的距離，則兩極板間的電勢(shì)差減小D．?dāng)嚅_S，在兩極板間插入一塊介質(zhì)，則兩極板間的電勢(shì)差增大BC解析:方法總結(jié)關(guān)于平行板電容器問(wèn)題分析的“二三一”：(1)區(qū)分兩種情況，是U不變還是Q不變；(2)活用三個(gè)公式，電容的決定式C＝εrS/4πkd、定義式C＝Q/U及E＝U/d；(3)記住一個(gè)結(jié)論，當(dāng)Q不變而僅改變d時(shí)，E不變．8.(多選)如圖所示的電路中，AB是兩金屬板構(gòu)成的平行板電容器．先將電鍵K閉合，等電路穩(wěn)定后再將K斷開，然后將B板向下平移一小段距離，并且保持兩板間的某點(diǎn)P與A板的距離不變．則下列說(shuō)法正確的是(

)A．電容器的電容變小B．兩板間電場(chǎng)強(qiáng)度變大C．兩板間電場(chǎng)強(qiáng)度不變D．P點(diǎn)電勢(shì)升高解析：等電路穩(wěn)定后再將K斷開，電荷量恒定，將B板向下平移一小段距離，根據(jù)C＝εrS/4πkd可知，電容減小，A選項(xiàng)正確；兩極板間的電荷量恒定，E＝4kπQ/εrS，電場(chǎng)強(qiáng)度大小恒定，B選項(xiàng)錯(cuò)誤，C選項(xiàng)正確；P點(diǎn)電勢(shì)φP＝UPB＝EdPB，PB間距增大，故P點(diǎn)電勢(shì)升高，D選項(xiàng)正確．ACD9.(多選)如圖所示，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，靜電計(jì)所帶電荷量很少，可被忽略．一帶負(fù)電油滴被固定于電容器中的P點(diǎn)．現(xiàn)將平行板電容器的下極板豎直向下移動(dòng)一小段距離，則(

)A．平行板電容器的電容值將變小B．靜電計(jì)指針張角變小C．帶電油滴的電勢(shì)能將減少D．若先將上極板與電源正極的導(dǎo)線斷開，再將下極板向下移動(dòng)一小段距離，則帶電油滴所受電場(chǎng)力不變ACD解析:根據(jù)平行板電容器電容的決定式C＝εrS/4πkd，將平行板電容器的下極板向下移動(dòng)一小段距離，板間距離d增大，電容值C變小，A正確．電容器與電源相連接，其極板間電勢(shì)差不變，靜電計(jì)指針張角不變，B錯(cuò)誤；板間場(chǎng)強(qiáng)E＝U/d，E減小，上極板與