第八节-电容器的电容导学案

选修3-1静电场竹溪县一中高二物理导学案-31-第八节电容器的电容【学习目标】1、了解电容器的构造和常用电容器。2、知道电容器充电和放电过程是能量转化的过程。3、了解电容器的电容。4、经历影响平行板电容器电容因素的实验探究过程，知道决定平行板电容器电容大小的因素。一、了解电容器提问1、电容器的构造是怎样的？提问2、什么是电容器的充电、放电？提问3:电容器在充、放电的过程中的能量转化关系是什么?小结：充电——带电量Q,板间电压U,板间场强E,转化为能放电——带电量Q,板间电压U,板间场强E,能转化为能二、理解电容概念电容器与水容器类比：电容器的带电量相当于水容器的；电容器的的板间电压相当比水容器中水的；电容器的电容相当于水容器的；电容器的耐压值相当于水容器的。对于给定电容器，相当于给定柱形水容器，其电容C（类比于横截面积）不变。这是量度式，不是决定式。在C一定情况下，Q=CU，Q正比于U。1、定义：。2、公式：。3、单位：。4、电容的物理意义：。三、探究平行板电容器的电容1、静电计实质是一种验电器。如图，电容器的一个极板与静电计的金属球（金属杆、指针）相连，另一个极板与静电计的外壳相连（或都接地），则两极板间的电压就等于2、探究平行板电容器的电容（控制变量法）内容：（1）保持带电量Q、板间距d不变，改变两极板的正对面积现象：结论：（2）保持带Q、s不变，改变d现象：结论：（3）保持Q、s、d都不变，在两极板间插入电介质现象：结论：归纳总结：3、平行板电容器的电容公式：说明：电容的决定式，电容器的电容由其自身构造决定，与Q、U无关4、介电常数是反映介质的物理量。四、认识常见电容器1、常见的固定电容器有和，其符号分别是、2、可变电容器是改变从而改变其电容的，其符号是3、电容器的额定电压一般击穿电压五、电容器的两类动态变化过程分析1.主要的理论论据(1)平行板电容器的电容C与板距d、正对面积S、介质介电常数ε间的关系C=εS/4kd.(2)平行板电容器内部是匀强电场,所以场强E=U/d.(3)电容器所带电荷量Q=CU.选修3-1静电场竹溪县一中高二物理导学案-32-(4)由以上三式得E=4kQ/εS,该式常用于Q保持不变的情况中.2.电容器的动态分析的两种情况(1)定电压问题平行板电容器充电后,继续与电源的两极相连,因此两极板间的电压不变,当电容器的d、S、ε变化时,将引起电容器的C、Q、E的变化.(U不变)C=Q=E=(2)定电量问题平行板电容器充电后,切断与电源的连接,因此电容器带电荷量Q不变,当电容器的d、S、ε变化时,将引起电容器的C、U、E变化.(Q不变)C=U=E=【典型例题归类】一、对电容器电容的理解【例题1】、关于电容的说法中正确的是：（）A.由C＝Q／U可知．电容器的电容与它的带电量、两板间电压有关．B.电容器带电量多，说明它容纳电荷的本领大．C．由Q＝CU可知，当U增大时．Q可以无限增大．D.两个相互靠近彼此绝缘的人，虽然不带电，但它们之间有电容．【例题2】、有一电容器，带电量为10-5C时，两板间的电压为200V，如果使它带的电量再增加10-6C．这时，它的电容是_______法拉，两板间的电压是_______V二、平行板电容器的两类动态问题分析【例题3】、如图所示,一平行板电容器充电后与电源断开,负极板接地,在两极板间有一正电荷(电荷量很小)固定在P点.以E表示两极板间的场强,U表示电容器的电压,Ep表示正电荷在P点的电势能.若保持负极板不动,将正极板移到图中虚线所示位置,则：()A.U变小,E不变B.E变大,Ep不变C.U变大,Ep不变D.U不变,Ep不变【例题4】如图所示，平行板电容器竖直放置，A板上用绝缘线悬挂一带电小球，静止时绝缘线与固定的A板成θ角，移动B板，下列说法正确的是：()A．S闭合，B板向上平移一小段距离，θ角变大B．S闭合，B板向左平移一小段距离，θ角变大C．S断开，B板向上平移一小段距离，θ角变大D．S断开，B板向左平移一小段距离，θ角不变三、静电计问题【例题5】如图所示为研究平行板电容器电容的实验。电容器充电后与电源断开，电量Q将不变，与电容器相连的静电计用来测量电容器的____________。在常见的电介质中，由于空气的[______________是最小的，当极板间插入其它的电介质板时，电容器的电容将_________（填“增大”、“减小”或“不变”），于是我们发现，静电计指针偏角将__________。（填“增大”、“减小”或“不变”）四、电容器的实际应用问题选修3-1静电场竹溪县一中高二物理导学案-33-【例题6】传感器是自动控制设备中不可缺少的元件，已经渗透到宇宙开发、环境保护、交通运输以及家庭生活等各种领域．如下图所示为几种电容式传感器，其中通过改变电容器两极间距离而引起电容变化的是()习题1．关于电容器的充放电，下列说法中正确的是()A．充放电过程中外电路有瞬间电流B．充放电过程中外电路有恒定电流[来源:学科网ZXXK]C．充电过程中电源提供的电能全部转化为内能D．放电过程中电容器中的电场能逐渐减小2.两个电容，两极板间的电势差之比为2:3，带电量之比为3:2，则C1/C2等于：()A.2：3B．3：2C．4:9D.9:43．对于一个确定的电容器的电容正确的理解是()A．电容与带电量成正比B．电容与电势差成反比C．电容器带电量越大时，电容越大D．对确定的电容器,每板带电量增加,两板间电势差必增加6、对电容器C＝Q／U，以下说法正确的是：()．A．电容器充电量越大，电容增加越大B．电容器的电容跟它两极所加电压成反比C．电容器的电容越大，所带电量就越多D．对于确定的电容器，它所充的电量跟它两极板间所加电压的比值保持不变2．某一电容器标注的是“300V，5μF”，则下述说法正确的是：（）A.该电容器可在300V以下电压正常工作B．该电容器只能在300V电压时正常工作C．电压是200V时，电容仍是5μFD．使用时只需考虑工作电压，不必考虑电容器的引出线与电源的哪个极相连3．对于给定的电容器，描述其电容C、电量Q、电压U之间相应关系的图应是图1中的：（）4．关于电容器和电容的概念下列说法正确的是：（）A．任何两个彼此绝缘又互相靠近的导体都可以看成是一个电容器B．用电源对平板电容器充电后，两极板一定带有等量异种电荷C．某一电容器带电量越多，它的电容量就越大D．某一电容器两板间的电压越高，它的电容就越大7、如图所示，A、B为两块平行带电金属板，A带负电，B带正电且与大地相接，两板间P点处固定一负电荷，设此时两极间的电势差为U，P点场强大小为Ep,电势为P，负电荷的电势能为，现将A、B两板水平错开一段距离（两板间距不选修3-1静电场竹溪县一中高二物理导学案-34-变），则：A．U变大，Ep变大B．U变小，P变小C．P变小，变大D．P变大，变小4．一平行板电容器始终与电池相连，现将一块均匀的电介质板插进电容器恰好充满两极板间的空间，与未插电介质时相比：()．A．电容器所带的电荷量增大B．电容器的电容增大C．两极板间各处电场强度减小D．两极板间的电势差减小4．连接在电源两极板上的平行板电容器，当两极板间的距离减小时，电容器的电容C将____________，带电量Q将____________，电势差U将____________，极板间的电场强度E将____________。（填“增大”、“减小”或“不变”）．6、一个电容器，带了电量Q后，两极板电势差为U，若它带的电量减少Q/2，则：()．A．电容为原来的1/2，两极板电压不变B．电容为原来2倍，两极板电压不变C．电容不变，两极板电压是原来的1/2D．电容不变，两极板电压是原来的2倍7.将一个平行板电容器接上电源后再切断电源．然后使两极板间的距离增大一些，则关于电容器两极的电压U和两极间的场强E的变化，下列说法正确的是：()A.U增大，E增大，B.U增大，E不变C.U不变，E减小，D.U减小，E减小8.如图，两块平行正对的金属板M、N分别与电源相连，N板接地.在两板中的P点固定一正检验电荷.现保持M板不动，将N板向下平行移动，则在N板下移过程中，正检验电荷在P点的电势能变化情况是()A.不变B.变大C.变小D.无法确定9.如图所示，平行金属板A与B相距5cm，电源电压为10v，则与A板相距1cm的C点的场强为()A.1000V／mB.500V／mC.250V／mD.200V／m例：如图所示，平行板电容器经开关S与电池连接，a处有一电荷量非常小的点电荷，S是闭合的，φa表示a点的电势，F表示点电荷受到的电场力.现将电容器的B板向下稍微移动，使两板间的距离增大，则（）A．φa变大，F变大B．φa变大，F变小C．φa不变，F不变D．φa不变，F变小例：一平行板电容器充电后与电源断开,负极板接地.在两极板间有一正电荷(电量很小)固定在P点,如图所示.以E表示两极板间的场强,U表示电容器的电压,W表示正电荷在P点的电势能.若保持负极板不动,将正极板移到图中虚线所示的位置,则()A.U变小,E不变.B.E变大,W变.C.U变小,W不变.D.U不变,W不变.5．图2的电路中C是平行板电容器，在S先触1后又扳到2，这时将平行板的板间距拉大一点，下列说法正确的是图1-6-8图1-6-4选修3-1静电场竹溪县一中高二物理导学案-35-A.平行板电容器两板的电势差不变B.平行扳电容器两板的电势差变小C.平行板电容器两板的电势差增大D.平行板电容器两板间的的电场强度不变6．某平行板电容器的电容为C，带电量为Q，相距为d，今在板间中点放一电量为q的点电荷，则它所受到的电场力的大小为7．一平行板电容器的两个极板分别与电源的正、负极相连，如果使两板间距离逐渐增大，则A．电容器电容将增大B．两板间场强将减小C．每个极板的电量将减小D．两板间电势差将增大8．如图3所示，将平行板电容器与电池组相连，两板间的带电尘埃恰好处于静止状态．若将两板缓慢地错开一些，其他条件不变，则:A．电容器带电量不变B．尘埃仍静止C．检流计中有a→b的电流D．检流计中有b→a的电流123456789．电容是表征___________________的物理量，如果某电容器的电量每增加10-6C，两板之间的电势差就加1V，则该电容器的电容为______________．10．如图4所示，用静电计测量电容器两板间的电势差，不改变两板的带电量，把A板向右移，静电计指针偏角将________；把A板竖直向下移，静电计指针偏角将________；把AB板间插入一块电介质，静电计指针偏角将_________．11．图5为电容器C与电压U的电源连接成的电路．当电键K与1接通，电容器A板带_____电，B板带_____电，这一过程称电容器的________．电路稳定后，两板间的电势差为_______．当K与2接通，流过导体acb的电流方向为___________，这就是电容器的_______过程．12．一个电容器当带电量为Q时，板间电势差为U，当它的电量减少3×10-6C时，板间电势差降低2×102V，此电容器的电容为____________μF．13．有一电容器，带电量为1.0×10-5C，两板间电压力200V，如果使它的带电量再增加1.0×10-6C，这时它的电容是___________F，两板间电压是___________V．14.两平行板电容器的电容之比为C1:C2＝3:2,带电量之比为Q1:Q2＝3:1.若两个电子分别从两电容器的负极板运动到正极板,它们的动能增量之比△Ek1:△Ek2＝________.15．图6,平行板电容器两板间距为d,电源电压为6V.闭合S后将板间距离减为d／4,再断开S,又将两板间距离恢复到d,此时电容器两极间电压为____________V．16．如图7,平行的两选修3-1静电场竹溪县一中高二物理导学案-36-金属板M、N与电源相连,一个带负电的小球悬挂在两板间,闭合电键后,悬线偏离竖直方向的角度为θ,若N板向M板靠近,θ角将_________