电容器__电容器的电压、电荷量和电容的关系

2014新课程高中物理总复习第一轮福建省鲁科版电场4电容器电容器的电压、电荷量和电容的关系第七章一、电容器两个彼此又相互靠近的构成一个电容器.①常用电容器：有固定电容器和可变电容器.固定电容器有：和，使用电解电容器时不能接错其两极，不能接电流；可变电容器通常采用改变来改变电容大小.绝缘导体纸质电容器电解电容器交变导体正对面积②电容器的充放电使电容器两极板带上等量异种电荷的过程称为，充电后在两极间就存在，两极间就存在电势差，此电势差叫电容器的，电容器上所带电荷量的绝对值叫做电容器的电荷量.电容器充电后，两极间用导体接通，使两板电荷相互，电容器的带电量逐渐减小的过程叫.充电电场电压一个极板中和放电二、电容①定义：电容器所带与两个极板间的的比值.公式.②单位：，单位符号.*③平行板电容器的电容决定公式：.电荷量电势差C=Q/U法拉F4SCkd电容器定义式和决定式的应用传感器是把非电学物理量(如位移、速度、压力、角度等)转换成电学物理量(如电压、电流、电阻等)的一种元件.如图7-4-1所示中的甲、乙、丙、丁是四种常见的电容式传感器，下列说法正确的是()图7-4-1A.甲图中两极间的电荷量不变，若电压减少，可判断出h变小B.乙图中两极间的电荷量不变，若电压增加，可判断出θ变小C.丙图中两极间的电压不变，若有电流流向传感器的负极，则x变小D.丁图中两极间的电压不变，若有电流流向传感器的正极，则F变大在图(甲)中，导电液和金属棒彼此之间绝缘相当电容器两极.电容器两极间距和带电量不变.当h减小时，两极之间正对面积S减小，电容器电容减小，因而两极之间电压增大，此时传感器显示电压值应增大，故选项A错误；在图(乙)中，动片和定片彼此之间绝缘相当电容器两极.电容器两极间距和带电量不变,当动片旋转θ角越大，两极之间正对面积S越小，同理得两极之间电压增大，此时传感器显示电压值应增大，故选项B错误；在图(丙)中，插入电介质材料，电容器电容增大，而两极间的电压不变，因而电容器带电量增多，即正极板失去电子，电流方向由外电路指向正极，选项C错误；在图(丁)中，两极之间距离减小，电容器电容增大，而两极之间电压不变，故电容器充电，即正极板失去电子，电流方向由外电路指向正极，选项D正确.解决本题时首先要理解以上四种情况中电容器的两极在哪里？电容的大小取决于装置中哪些因素？解决了这些跨度问题才能顺利应用知识进行分析.因此，运用物理知识解决实际问题时，首先要识别“庐山真面目”，即在实际现象与物理知识之间搭上“桥梁”，从而建立物理情景和物理模型.如涉及静电场的传感器、示波管原理、静电分选、尖端放电和避雷针等问题都存在知识与实际之间的跨度，复习时应作针对性思考.点评如下图所示，关于给定的电容器电容C、带电量Q、极板间电压U之间的关系，下列正确的是()电容器电容决定于极板正对面积大小S、两极板间距离及极板间介质材料的种类，而与极板带电量Q、极板间电压U等无关．因此选项B、D错误，选项C正确．在电容器电压发生改变情况下，电容器电容不变，根据Q=CU知，电容器带电量Q与极板间电压U成正比，选项A错误．*平行板电容器的电压、电容、电荷量、场强的关系平行板电容器的电容C，两板间的电压U，两板间场强E和带电量Q在下列情况下怎样变化？(1)保持两板与电源相连，只增大两板间距离，则C，U，Q，E.(2)给电容器充电后与电源断开，再增大两板间距离，则C，U，Q，E.(1)由于电容器与电源接通，所以U不变(U=E)，,所以C变小，Q=C↓U，所以Q变小，E=，所以E变小.4SCkdUd(2)充电后断开电源，所以Q不变，所以C变小，U=，所以U变大，E==,保持不变.4SCkdUdQC4·QkQCdS常用三个公式：、来讨论电容器问题，关键要弄清哪些是变量，哪些是不变量；当Q不变而d改变时，内部场强不变，这是个很有用的结论.同理，同学们也可以思考一下，若上题中将“增大板的距离”改为“减小两板的正对面积”，各量又是如何变化的？4SQCkdUUEd点评带有等量异种电荷的两块等大的平行金属板M、N水平正对放置.如图7-4-2所示，两板间有一带电微粒以速度v0沿直线运动，当微粒运动到P点时，将M板迅速向上平移一小段距离后，则此后微粒的可能运动情况是()图7-4-2A.沿轨迹①运动B.沿轨迹②运动C.沿轨迹③运动D.沿轨迹④运动两极板带电量不变，只减小两板间距离，则两极间场强不变，即电场力不变．*1.对于水平放置的平行板电容器，下列说法正确的是()A．将两极板间距加大，电容将增大B．将两极板平行错开，电容将减小C．在两极板间放入陶瓷板，电容将减小D．在两极板间放入一厚度小于两极间距的铝板，电容将减小【解析】放入陶瓷板相当于介电常数增大；放入铝板，相当于两极板间距减小．B*2.如图743所示，让平行板电容器带电后，静电计指针偏转到一定角度，若不改变A、B两极板带电量而减小两极板之间距离，同时在极板之间插入电介质，那么静电计指针偏转角度()A．一定减小B．一定增大C．一定不变D．可能不变A图743【解析】静电计指针偏角大小显示电容器两极板之间电压的大小，偏角越大，表示两极间电压越大．22 744.2 4 .2.3.CQdqQqAkdQqBkdQqCCdQqDCd如图所示，平行板电容器的电容为，极板带电量为，极板间距为今在两板间正中央放一带电量为的点电荷，则它所受到的电场力大小为（）．．C图744*4.如图745所示，两板间距为d的平行板电容器与一电源连接，开关闭合，电容器两板间有一质量为m，电荷量为q的微粒静止不动．下列叙述正确的是()A．微粒带正电B．断开开关，微粒将向下加速运动C．保持开关闭合，将电容器两极板间的距离拉大，微粒将向下加速运动D．保持开关闭合，将电容器两极板错开，使正对面积减小，微粒向下加速运动图745C【解析】粒子处于静止状态，说明粒子所受到的电场力与重力方向相反，而电容器内部场强方向向下，故该粒子带负电；若断开开关而不调节电容器，则电容器内部场强不变，故此时粒子仍静止；若保持开关闭合，则电容器极板间电压不变；当将电容器极板间距拉大时，极板间场强大小减小，故此时粒子将加速向下运动；若保持开关闭合，仅减小两板间正对面积时，则板间场强不变，此时粒子仍静止．5.有两个平行板电容器，它们的电容之比为4∶3，带电量之比为1∶3.如果有两个电子都从静止状态分别从两个电容器的负极板出发，飞向正极板，则两个电子达到正极板时的速度之比为()A．1∶B．1∶2C．2∶D．2∶3B6.(2010×北京卷)用控制变量法，可以研究影响平行板电容器电容的因素(如图746)．设两极板正对面积为S，极板间的距离为d，静电计指针偏角为q.实验中，极板所带电荷量不变，若()ASdBSdCdSDdS．保持不变，增大，则变大．保持不变，增大，则变小．保持不变，减小，则变小．保持不变，减小，则不变图746A4SdSQCCCQUkdUQdSCCUQUA静电计测的是电压，保持不变，增大，由知减小，由知不变，要变【大，则变大；保持解析】不变，减小，则减小，由知不变，要变大，则变大；只有正确．7.如图747所示，A、B为平行金属板，两极相距为d，分别与电源两极相连，两板的中央各有一个小孔M和N.今有一带电质点，自A板上方相距为d的P点由静止自由下落(P、M、N在同一竖直线上)，空气阻力忽略不计，到达N孔时速度恰好为零，然后沿原路返回．若保持两极板间的电压不变，则()图747A．把A板向上平移一小段距离，质点自P点自由下落后仍能返回B．把A板向下平移一小段距离，质点自P点自由下落后将穿过N孔继续下落C．把B板向上平移一小段距离，质点自P点自由下落后将穿过N孔继续下落D．把B板向下平移一段距离，质点自P点自由下落后仍能返回答案：A【解析】电场力做的功数值上等于重力做的功时带电质点恰好返回，A板上移后重力做的功与克服电场力做的功仍相等(电压不变)，A正确；同理B错误；B板上移后，带电质点还未到达B板前重力做的功已经等于克服电场力做的功了，所以C错误；B板下移后，带点质点到达B板时重力做的功将大于克服电场力做的功，粒子将穿过N孔，D错误．8.如图748(a)所示是用高电阻放电法测电容器电容的实验装置图．其原理是测出电容器在充电电压为U时所带电荷量，从而求出电容C.实验器材有带输出电压显示的学生直流电源、秒表、待测电容器(约1000μF左右)、高值电阻(10kw)、微安表、还有开关、导线若干．图748该实验操作步骤如下：①按电路图接好电路；②接通开关S，调节电阻箱R的阻值，使微安表的指针接近满刻度，记下这时的电压表读数U0=6.2V和微安表读数I0=490μA；③断开开关S使电容器开始放电，在断开开关的同时开始计时，每隔5秒读一次微安表的读数i，将读数记录在预先设计的表格中；④根据表格中的12组数据，以时间t为横坐标，电流i为纵坐标，在图748(b)中的坐标纸上描点(图中用“×”表示)，则：(1)试根据图示(b)中的描点作出i-t图像；(2)试分析图示(b)中的i-t图线下所围的“面积”所表示的物理意义；(3)根据以上实验结果和图线，估算当电容器两端电压为U0时所带的电荷量Q0，并计算电容器的电容．【解析】(1)根据描点绘出圆滑的曲线如下图所示；000033332.33233()800108.2510129101.3310itRUQUQCCQCCUFF图中图线下所围的“面积”表示断开开关后通过电阻的电荷量，即电容器两端电压为时带电量为根据绘出的图线，估算“面积”的格数约为～格此范围内均算正确因此，电容器两端电压为时，带电量约为：．～由得，电容器电容约为：．～