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1、 ：10.4 电容器的电容学习目标：1.知道什么是电容器及电容器的主要构造.2.理解电容的概念及其定义式.3.了解电容器充电和放电现象及能量转换.4.通过探究得出影响平行板电容器电容的因素，会应用平行板电容器的电容公式分析有关问题重难点：理解电容的概念及其定义式.会应用平行板电容器的电容公式分析有关问题教学流程：一、电容器1基本构造：任何两个彼此 又相距很近的导体，都可以看成一个电容器2充电、放电：使电容器两个极板分别带上 ，这个过程叫充电使电容器两极板上的电荷 ，电容器不再带电，这个过程叫放电3从能量的角度区分充电与放电：充电是从电源获得能量储存在电容器中，放电是把电容器中的 转化为其他形式
2、的能量4电容器的电荷量：其中 极板所带电荷量的绝对值二、电容1定义：电容器所带 与电容器两极板之间的 之比2定义式：C.3单位：电容的国际单位是 ，符号为F，常用的单位还有 和 ，1 F F pF.4物理意义：电容器的电容是表示电容器容纳电荷本领的物理量，在数值上等于使两极板之间的电势差为 时，电容器所带的电荷量5击穿电压与额定电压(1)击穿电压：电介质不被 时加在电容器两极板上的极限电压，若电压超过这一限度，电容器就会损坏(2)额定电压：电容器外壳上标的工作电压，也是电容器正常工作所能承受的最大电压，额定电压比击穿电压低(1)把电容器的两个极板分别与电源两极相连，对电容器进行充电，该过程中能
3、量是如何转化的？当把电容器两极相接，使电容器放电，该过程中能量是如何转化的？(2)当电容器的带电荷量增加时，电容器两极板间的电势差如何变化？带电荷量Q和板间电势差U的比值是否发生变化？有一充电的平行板电容器，两板间的电势差为3 V，现使它的电荷量减少3104 C，于是电容器两板间的电势差降为原来的，则此电容器的电容是多大？电容器原来带的电荷量是多少？若将电容器极板上的电荷量全部放掉，电容器的电容是多大？三、平行板电容器1结构：由两个平行且彼此绝缘的金属板构成2电容的决定因素：电容C与两极板间电介质的相对介电常数r成 ，跟极板的正对面积S成 ，跟极板间的距离d成 3电容的决定式：C，r为电介质的
4、相对介电常数，k为静电力常量当两极板间是真空时，C.四、常用电容器1分类：分为 电容器和 电容器两类2固定电容器有： 电容器、 电容器等3可变电容器由两组铝片组成，固定的一组叫 ，可动的一组叫 转动动片，两组铝片的 发生变化，电容就随着变化平行板电容器由两块平行放置的金属板组成利用平行板电容器进行如下实验：(1) 如图1所示，保持Q和d不变，减小两极板的正对面积S，观察电势差U(静电计指针偏角)的变化，依据C，分析电容C的变化图1(2)如图2所示，保持Q和S不变，增大两极板间的距离d，观察电势差U(静电计指针偏角)的变化，依据C，分析电容C的变化图2(3)如图3所示，保持Q、S、d不变，插入电
5、介质，观察电势差U(静电计指针偏角)的变化，依据C，分析电容C的变化图3知识深化1C与C的比较(1)C是电容的定义式，对某一电容器来说，QU 但C不变，反映电容器容纳电荷本领的大小；(2)C是平行板电容器电容的决定式，Cr，CS，C，反映了影响电容大小的因素2平行板电容器动态问题的分析方法抓住不变量，分析变化量，紧抓三个公式：C、E和C3平行板电容器的两类典型问题(1)开关S保持闭合，两极板间的电势差U恒定，QCU，E.(2)充电后断开S，电荷量Q恒定，U，E.(多选)如图4所示，用静电计可以测量已充电的平行板电容器两极板之间的电势差U，现使B板带电，则下列判断正确的是()图4A增大两极板间的
6、距离，静电计指针张角变大B将A板稍微上移，静电计指针张角变大C若将玻璃板插入两板之间，则静电计指针张角变大D若将A板拿走，则静电计指针张角变为零应用练习考点一电容的理解1下列关于电容器及其电容的叙述正确的是()A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B电容器所带的电荷量是指每个极板所带电荷量的代数和C电容器的电容与电容器所带电荷量成反比D一个固定电容器的电荷量增加Q1.0106 C时，两板间电压升高10 V，则电容器的电容无法确定2对电容C，以下说法正确的是()A电容器充电电荷量越多，电容增加越大B电容器的电容跟它两极板间所加电压成反比C电容器的电容越大，
7、所带电荷量就越多D对于确定的电容器，它所充的电荷量跟它两极板间所加电压的比值保持不变3(多选)下列关于电容的说法正确的是()A电容是反映电容器容纳电荷本领的物理量B电容器A的电容比B的大，说明A的带电荷量比B多C电容在数值上等于使两极板间的电势差为1 V时电容器需要带的电荷量D由公式C知，若电容器两极板间电压为10 V，极板带电荷量为2105 C，则电容器电容大小为5105 F考点二电容的计算4一个电容器带电荷量为Q时，两极板间电压为U，若使其带电荷量增加4.0107 C时，它两极板间的电势差增加20 V，则它的电容为()A1.0108 F B2.0108 FC4.0108 F D8.0108
8、 F5如图1所示，为某一电容器中所带电荷量和两端电压之间的关系图线，若将该电容器两端的电压从 40 V降低到36 V，对电容器来说正确的是()图1A是充电过程B是放电过程C该电容器的电容为5102 FD该电容器的电荷量变化量为0.2 C考点三电容器的动态分析6.如图2所示的实验装置中，平行板电容器的极板A与一灵敏静电计相接，极板B接地若极板B稍向上移动一点，由观察到的静电计指针变化作出平行板电容器电容变小的结论的依据是()图2A两极板间的电压不变，极板上的电荷量变小B两极板间的电压不变，极板上的电荷量变大C极板上的电荷量几乎不变，两极板间的电压变小D极板上的电荷量几乎不变，两极板间的电压变大7
9、极板间距为d的平行板电容器所带电荷量为Q时，两极板间电势差为U1，两极板间场强为E1.现将电容器所带电荷量变为2Q，极板间距变为d，其他条件不变，这时两极板间电势差为U2，两极板间场强为E2，下列说法正确的是()AU2U1，E2E1 BU22U1，E24E1CU2U1，E22E1 DU22U1，E22E18.利用电容传感器可检测矿井渗水，及时发出安全警报，从而避免事故的发生如图3所示是一种通过测量电容器电容的变化来检测矿井中液面高低的仪器原理图，A为位置固定的导体芯，B为导体芯外面的一层绝缘物质，C为导电液体(矿井中含有杂质的水)，A、B、C构成电容器若矿井渗水(导电液体深度h增大)，则电流(
10、)图3A从b向a，A、B、C构成的电容器放电B从a向b，A、B、C构成的电容器放电C从b向a，A、B、C构成的电容器充电D从a向b，A、B、C构成的电容器充电9.如图4所示，一平行板电容器的两极板与电压恒定的电源相连，极板水平放置，在下极板上放置一定厚度的金属板，有一带电粒子静止在电容器内部空间的P点，当把金属板从电容器中快速抽出的瞬间，下列说法正确的是()图4A电容器的电容减小 B电容器极板上的电荷量增多C极板间的电场强度不变 DP点的电势升高10.(多选)如图5所示，两块水平放置的平行正对的金属板a、b分别与电池两极相连，开始时开关S闭合，发现在距两板距离相等的P点有一个带电液滴处于静止状
11、态，然后断开开关，并将b板向下平移一小段距离，稳定后，下列说法中正确的是()图5A液滴将加速向下运动B液滴将保持不动CP点电势升高，液滴在P点时电势能减小DP点电势升高，液滴在P点时电势能增大11.如图6所示，一平行板电容器接在U12 V的直流电源上，电容C3.01010 F，两极板间距离d1.20103 m，g取10 m/s2，求：图6(1)该电容器所带电荷量；(2)若板间有一带电微粒，其质量m2.0103 kg，恰在板间处于静止状态，则该微粒带电荷量为多少？带何种电荷？12.如图7所示，平行板电容器的两个极板A、B水平放置且接在电压为60 V的恒压电源正、负极上，两极板间距离为3 cm，电
12、容器带电荷量为6108 C，A极板接地求：图7(1)平行板电容器的电容；(2)平行板电容器两极板之间的电场强度；(3)距B板2 cm的M点处的电势13.一平行板电容器充电后与电源断开，负极板接地两极板间有一个正试探电荷固定在P点，如图8所示以C表示电容器的电容、E表示两极板间的电场强度、表示P点的电势，Ep表示正电荷在P点的电势能若正极板保持不动，将负极板缓慢向右平移一小段距离x0的过程中，各物理量与负极板移动距离x的关系图像正确的是()图8 10.4 电容器的电容 答案教学流程：一、电容器1绝缘2等量异种电荷，中和3电场能4一个二、电容1电荷量Q 电势差U3法拉，微法和皮法，1 F106 F
13、1012 pF.41_V5(1)击穿答案(1)充电过程中电源内的化学能转化为电容器内的电场能；放电过程中电容器的电场能转化为电路中其他形式的能量(2)增大，不变答案150 F4.5104 C150 F解析电容器两极板间的电势差的变化量为UU3 V2 V，由C，得C F1.5104 F150 F.设电容器原来所带的电荷量为Q，则QCU1.51043 C4.5104 C电容器的电容是由电容器本身决定的，与是否带电无关，所以电容器放掉全部电荷后，电容仍然是150 F.三、平行板电容器2正比，正比，反比四、常用电容器1固定 可变2聚苯乙烯、电解3定片，动片正对面积答案(1)实验结论：S减小，电势差U增
14、大，电容C减小(2)实验结论：d增大，电势差U增大，电容C减小(3)实验结论：插入电介质，电势差U减小，电容C增大答案AB解析电势差U变大(小)，静电计指针张角变大(小)电容器所带电荷量一定，由公式C知，当d变大时，C变小，再由C得U变大；当A板稍微上移时，两极板正对面积S变小，C也变小，U变大；当插入玻璃板时，C变大，U变小；当将A板拿走时，相当于使d变得更大，C更小，故U应更大，正确选项为A、B.应用练习1答案A解析电容器是储存电荷的容器，它里面有无电荷不影响其储存电荷的能力，A正确；电容器所带电荷量指任一极板所带电荷量的绝对值，B错误；电容器的电容由电容器本身决定，不随所带电荷量的变化而
15、变化，C错误；由C可求电容器的电容，D错误2答案D解析电容是描述电容器容纳电荷本领的物理量，一旦电容器确定了，电容C便不再变化C是定义式，不是决定式，无论带电荷量Q和电压U如何变化，其比值始终不变，故D正确，A、B、C错误3答案AC解析电容反映电容器容纳电荷本领的大小，A对；电容器A的电容比B的大，只能说明电容器A容纳电荷的本领比B强，与带电荷量多少无关，B错；根据电容的定义式可知C对；电压为10 V，电荷量为2105 C时，电容C2106 F，D错4答案B解析C F2.0108 F故选B.5答案B解析由QCU知，U降低，则Q减小，故为放电过程，A错，B对；C F5103 F，C错；QCU51
16、034 C0.02 C，D错6答案D解析静电计指针指示的不是电容器带电荷量Q的大小，而是电容器两极板间的电压U，当静电计指针变化时表示电容器上的电压变化，当极板B稍向上移动一点时，实验表明静电计指针的偏角变大，即两极板间的电压变大，由于极板上的电荷量几乎不变，由电容定义式C可知，平行板电容器的电容将减小，故D正确7答案C解析由公式E、C和C可得E，所以Q加倍，E也加倍，再由UEd可得U相等，C正确8答案D9答案A解析下极板上放置一定厚度的金属板，金属板出现静电感应，相当于减小了两极板间距离，抽出金属板，相当于两极板间距离变大，由电容的决定式C，可知电容C减小，故A正确；根据电荷量QCU，电压不
17、变，电容减小，所以电容器极板上的电荷量减小，故B错误；由于电容器与电源相连，因此极板间的电压U不变，由E，知极板间的电场强度变小，故C错误；P点与上极板之间的电压变小，P与下极板之间的电势差变大，故P点电势降低，D错误10答案BC解析断开S后，电容器带电荷量Q不变，由E知E不变，则液滴受到的静电力不变，液滴将保持不动，B正确，A错误；由PUPbEdPb知，因dPb增大，所以P点电势升高，液滴带负电，故液滴在P点的电势能减小，C正确，D错误11答案(1)3.6109 C(2)2.0106 C负电荷解析(1)由公式C得QCU3.0101012 C3.6109 C.(2)带电微粒恰在极板间静止，则带
18、电微粒带负电，并且有qEmg，而E，解得q C2.0106 C.12答案(1)1109 F(2)2103 V/m方向竖直向下 (3)20 V解析(1)平行板电容器的电容C F1109 F.(2)两极板之间为匀强电场，则EV/m2103 V/m，方向竖直向下(3)M点与A板间距离为dAMddBM1 cm0.01 mA与M间电势差UAMEdAM20 V又UAMAM，A0，可得M20 V.13答案C解析由平行板电容器的电容C可知d减小时，C变大，但不是一次函数，即Cx图像不可能为直线，A错误；在电容器两极板所带电荷量一定的情况下，U，E，E与d无关，即与x无关，Ex图像为平行于横轴的直线，B错误；在负极板接地的情况下，设P点最初到负极板的距离为l，则平移后P点的电势为E(lx)，即x图像为向下倾斜的直线，C正确；正电荷在P点的电势能EpqqE(lx)，即Epx图像为向下倾斜的直线，D错误无所畏惧，坚持到底，绝不放弃 不与别人相比，但求超越自己第 7 页 共 7 页 学科网（北京）股份有限公司