6-08-考点强化：平行板电容器的动态问题分析

考点强化：平行板电容器的动态问题分析1.考点精讲2.典例剖析3.规律方法4.跟踪训练5.真题演练第六章静电场第2页2017版高三一轮物理教学实用课件结束放映返回目录1.考点精讲第3页2017版高三一轮物理教学实用课件结束放映返回目录平行板电容器的动态问题分析1.平行板电容器的动态分析(1)主要的理论依据①平行板电容器的电容C与极板间距d、正对面积S、介质的相对介电常数εr间的关系为:C＝εrS4πkd.②平行板电容器的内部是匀强电场，所以场强E＝Ud.③电容器所带电荷量Q＝CU.④由以上三式得E＝4kπQεrS，该式常用于Q保持不变的情况中．第4页2017版高三一轮物理教学实用课件结束放映返回目录2.对公式C＝Q/U的理解电容C＝Q/U的比值，不能理解为电容C与Q成正比、与U成反比，一个电容器电容的大小是由电容器本身的因素决定的，与电容器是否带电及带电多少无关．3.电容器两类问题的动态分析方法(1)电压不变―→电容器始终与直流电源相连，改变S、d某一个量，判定U、C、Q、E等物理量如何变化．(2)电荷量不变―→电容器充电后与电源断开，改变d或S，判定Q、C、U、E等物理量如何变化．第5页2017版高三一轮物理教学实用课件结束放映返回目录2.典例剖析第6页2017版高三一轮物理教学实用课件结束放映返回目录审题导析1.表明电容器电压始终保持不变，且下极板电势为零.2.油滴所受合力为零，且所受电场力方向向上，油滴带负电.3.板距减小，电压不变，电场强度增大，电容C增大，电容器带电量增大.【例1】(2015·江西南昌二模)如图示,平行板电容器与电动势为E的直流电源(内阻不计)连接,下极板接地。一带电油滴位于两板中央的P点且恰好处于平衡状态。现将平行板电容器的上极板竖直向下移动一小段距离,则()A．带电油滴将沿竖直方向向上运动B．带电油滴将沿竖直方向向下运动C．P点的电势将降低D．电容器的电容减小，电容器的带电量将减小解析根据电容器的决定式C＝εrS4πkd，当上极板向下移动时，d减小，电容变大，又C＝Q/U，电压U不变，因此电容器带电量增多，D错误；根据电容器内部电场强度E＝U/d可知，d减小，场强增大，油滴受到向上的电场力增大，将向上运动，A正确，B错误；由于场强增大，由U＝Ed可知，P与下极板电势差变大，P点电势升高，C错误。答案A解析显隐第7页2017版高三一轮物理教学实用课件结束放映返回目录【拓展延伸】在例1中,试分析带电油滴的电势能和重力势能之和如何变化。(2)在例1中，若电容器充电稳定后，断开电源，试分析当电容器下极板竖直向上移动一小段距离后，带电油滴将如何运动，其电势能如何变化。解析(1)带电油滴沿竖直方向向上运动的过程，只有电场力和重力做功，油滴的动能、重力势能和电势能的总和不变，油滴的动能增大，故电势能和重力势能之和减小。(2)电容器充电稳定后，断开电源，两极板所带电荷量保持不变。由C＝εrS4πkd、C＝QU、E＝Ud可得，E＝4πkQεrS，当电容器下极板竖直向上移动一小段距离时，场强不变，油滴受力情况不变，故油滴静止不动。由带电油滴受力情况可以判断油滴带负电，由U＝Ed知P与下极板电势差变小，P点电势降低，由Ep＝qφ可知带电油滴的电势能增加。答案(1)见解析(2)见解析解析显隐第8页2017版高三一轮物理教学实用课件结束放映返回目录审题设疑1.电容器充电后与电源断开，隐含了什么条件？2.根据哪些公式判定d增大时,C、U、E的变化情况？【备选】如图示,先接通S使电容器充电,然后断开S.当增大两极板间距离时,电容器所带电荷量Q、电容C、两极板间电势差U、两极板间场强E的变化情况是().A．Q变小，C不变，U不变，E变小B．Q变小，C变小，U不变，E不变C．Q不变，C变小，U变大，E不变D．Q不变，C变小，U变小，E变小解析电容器充电后再断开S,则电容器所带的电荷量Q不变，由C∝εrSd可知,d增大时,C变小；又U＝QC，所以U变大；由于E＝Ud,U＝QC＝4πkdQεrS,所以E＝4πkQεrS，故d增大时,E不变,选项C正确.答案C解析显隐第9页2017版高三一轮物理教学实用课件结束放映返回目录3.规律方法第10页2017版高三一轮物理教学实用课件结束放映返回目录规律方法两种类型的动态分析思路1.确定不变量，分析是电压不变还是所带电荷量不变.2.用决定式C＝εrS/4πkd分析平行板电容器电容的变化．3.用定义式C＝Q/U分析电容器所带电荷量或两极板间电压的变化．4.用E＝U/d分析电容器极板间场强的变化.第11页2017版高三一轮物理教学实用课件结束放映返回目录【变式训练1】(2015·合肥质检)如图示,M、N是两块水平放置的平行金属板,R0为定值电阻,R1、R2为可变电阻,开关S闭合。质量为m的带正电的微粒从P点以水平速度v0射入金属板间,沿曲线打在N板上的O点,若经下列调整后,微粒仍从P点以水平速度v0射入,则关于微粒打在N板上的位置说法正确的是()A.保持开关S闭合,增大R1,微粒打在O点左侧B.保持开关S闭合,增大R2,微粒打在O点左侧C.断开开关S,M极板稍微上移,微粒打在O点右侧D.断开开关S,M极板稍微下移,微粒打在O点右侧本题详细解析见教辅！第12页2017版高三一轮物理教学实用课件结束放映返回目录4.跟踪训练第13页2017版高三一轮物理教学实用课件结束放映返回目录【跟踪训练】如图,A、B为平行板电容器的金属板,G为静电计.开始时开关S闭合,静电计指针张开一定角度;为了使指针张开角度增大一些,应该采取的措施是()A.断开开关S后，将A、B两极板靠近一些B.断开开关S后，将A、B两极板分开一些C.保持开关S闭合，将A、B两极板靠近一些D.保持开关S闭合，将A、B两极板分开一些解析：使指针张开角度增大一些，就是增大静电计两端的电压，当开关S闭合时，电压一定，故C、D错误；断开开关S后，电容器所带电荷量一定，由C＝QU可知要增大电容器两极板之间的电压，需减小电容C，由平行板电容器电容的决定式C＝εrS4πkd知，保持S不变，增大d，电容C减小，故A错误，B正确．答案：B解析显隐第14页2017版高三一轮物理教学实用课件结束放映返回目录【跟踪训练】(多选)如图示,两块较大的金属板A、B相距为d,平行放置并与一电源相连,形关S闭合后,两板间恰好有一质量为m、带电荷量为q的油滴处于静止状态,以下说法正确的是()A．若将S断开，则油滴将做自由落体运动，G表中无电流B．若将A向左平移一小段位移，则油滴仍然静止，G表中有b→a的电流C．若将A向上平移一小段位移，则油滴向下加速运动，G表中有b→a的电流D．若将A向下平移一小段位移，则油滴向上加速运动，G表中有b→a的电流转解析第16页2017版高三一轮物理教学实用课件结束放映返回目录【跟踪训练】如图示甲图中电容器的两个极板和电源的两极相连,乙图中电容器充电后断开电源.在电容器的两个极板间用相同的悬线分别吊起完全相同的小球,小球静止时悬线和竖直方向的夹角均为θ,将两图中的右极板向右平移时,下列说法正确的是()A．甲图中夹角减小，乙图中夹角增大B．甲图中夹角减小，乙图中夹角不变C．甲图中夹角不变，乙图中夹角不变D．甲图中夹角减小，乙图中夹角减小转解析第18页2017版高三一轮物理教学实用课件结束放映返回目录5.真题演练第19页2017版高三一轮物理教学实用课件结束放映返回目录【真题】(2012·江苏单科，2)一充电后的平行板电容器保持两极板的正对面积、间距和电荷量不变，在两极板间插入一电介质，其电容C和两极板间的电势差U的变化情况是()．A．C和U均增大B．C增大，U减小C．C减小，U增大D．C和U均减小审题时关键要抓住“动”字，就是要确定“变量”，同时也要确定“不动”(即不变)的量.【解题思路】判断的思路为：不变量(Q、S、d)变量(εr)C的变化趋势(增大)不变量和变量跟目标量的关联(、C＝Q/U)目标量的变化趋势．C＝εrS4πkd解析由平行板电容器电容决定式C＝εrS4πkd知当插入电介质后，εr变大，则在S、d不变的情况下C增大；由电容定义式C＝QU得U＝QC，又电荷量Q不变，故两极板间的电势差U减小，选项B正确．答案B解析显隐