江苏专版高考物理总复习电容器讲义

江苏专版高考物理总复习电容器讲义

第27讲　电容器 考情剖析 考查内容 考纲要求 考查年份 考查详情 能力要求 电容 电容器 Ⅰ ‎13年 T8—选择，考查电容器电容对电路的影响 T15—计算，以带电粒子在匀强场中运动为背景，计算粒子做匀变速直线运动的速度 分析综合、推理、‎ 应用数学 处理物理问题 ‎14年 T9—选择，考查霍尔效应、电功率 分析综合、推理 ‎17年 T4—选择，考查电容器的两类动态变化 分析综合、推理 弱项清单,1.电容器定义式及决定式；‎ ‎2．电容器的动态分析．‎ 知识整合 ‎1．电容器 ‎　　　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ ‎(1)构成：两个彼此________又互相靠近的________可构成电容器．‎ ‎(2)极板带电荷量：________极板所带电荷量的绝对值．‎ ‎2．电容器的充、放电 ‎(1)充电：使电容器带电的过程，充电后电容器两极板带上等量的__________，电容器中储存__________．‎ ‎(2)放电：使充电后的电容器失去电荷的过程，放电过程中________能转化为________能．‎ ‎3．电容 ‎(1)定义：电容器所带的________与电容器两极板间的________的比值．‎ ‎(2)意义：表示电容器________________的物理量．‎ ‎(3)定义式：C＝________＝________.‎ ‎(4)单位：________.‎ ‎4．平行板电容器 电容决定式：C＝________，________为两板的正对面积，________为极板间的距离，其中________是介电常数．‎ 方法技巧考点1　两个公式的理解 ‎1．定义式C＝适用于一切电容器，采用比值定义法定义，电容C只由电容器本身决定，与两板间的电压U和电量Q均无关．‎ ‎　　　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ ‎2．决定式C＝只适用于平行板电容器，是平行板电容器电容的决定式，与绝缘物质即电介质的介电常数、两板的正对面积和两板间的距离有关．‎ ‎【典型例题1】　如图为一只“极距变化型电容式传感器”部分构件的示意图，当动极板和定极板之间的距离d变化时，电容C便发生变化，通过测量电容C的变化就可知道两极板之间距离d的变化情况．在如图选项中能正确反映电容C与距离d之间变化规律的是(　　)‎ A ‎　　B C ‎　　D 考点2　平行板电容器的动态问题分析 ‎1．运用电容器定义式和决定式分析电容器相关量变化的思路 ‎(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＝分析平行板电容器电容的变化．‎ ‎(3)用定义式C＝分析电容器所带电荷量或两极板间电压的变化．‎ ‎(4)用E＝分析平行板电容器极板间匀强电场场强的变化．‎ ‎2．两类动态问题分析比较 ‎(1)第一类动态变化：两极板间电压U恒定不变．‎ ‎(2)第二类动态变化：电容器所带电荷量Q恒定不变．‎ ‎【典型例题2】　用控制变量法，可以研究影响平行板电容器的因素，如图所示．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θ.实验中，极板所带电荷量不变，若(　　)‎ ‎ A．保持S不变，增大d，则θ变大 ‎ B．保持S不变，增大d，则θ变小 ‎ C．保持d不变，减小S，则θ变小 ‎ D．保持d不变，减小S，则θ不变 ‎　1.静电计是在验电器的基础上制成的，用其指针张角的大小来定性显示其金属球与外壳之间的电势差大小．如图所示，A、B是平行板电容器的两个金属板，G为静电计．开始时开关S闭合，静电计指针张开一定角度，为了使指针张开的角度增大些，下列采取的措施可行的是(　　)‎ ‎ A．断开开关S后，将A、B分开些 ‎ B．保持开关S闭合，将A、B两极板分开些 ‎ C．保持开关S闭合，将A、B两极板靠近些 ‎ D．保持开关S闭合，将变阻器滑动触头向右移动 ‎【典型例题3】　(多选)传感器是一种采集信息的重要器件，如图所示的是一种测定压力的电容式传感器，当待测压力F作用于可动膜片电极上时，以下说法中正确的是(　　)‎ ‎ A．若F向上压膜片电极，电路中有从a到b的电流 ‎ B．若F向上压膜片电极，电路中有从b到a的电流 ‎ C．若F向上压膜片电极，电路中不会出现电流 ‎ D．若电流表有示数，则说明压力F发生变化 ‎【典型例题4】　如图所示，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(　　)‎ ‎　　　　　　　甲　　　　　　　 　 乙 ‎ 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 ‎　2.(多选)如图所示，两块平行带电金属板，带正电的极板接地，两板间P点处固定着一个负电荷(电荷量很小)．现让两板保持距离不变而水平错开一段距离，则(　　)‎ ‎ A．两板间电压变大，P点场强变大 ‎ B．两板间电压变小，P点场强变小 ‎ C．P点电势变大，负电荷的电势能变小 ‎ D．P点电势变小，负电荷的电势能变大当堂检测　　1.根据电容器电容的定义式C＝，可知(　　)‎ ‎　　　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ ‎ A．电容器所带的电荷量Q越多，它的电容就越大，C与Q成正比 ‎ B．电容器不带电时，其电容为零 ‎ C．电容器两极板之间的电压U越高，它的电容就越小，C与U成反比 ‎ D．以上说法均不对 ‎2．(多选)美国物理学家密立根通过研究平行板间悬浮不动的带电油滴，比较准确地测定了电子的电荷量．如图所示，平行板电容器两极板M、N相距d，两极板分别与电压为U的恒定电源两极连接，极板M带正电．现有一质量为m的带电油滴在极板中央处于静止状态，且此时极板带电荷量与油滴带电荷量的比值为k，则(　　)‎ 第2题图 ‎ A．油滴带负电 ‎ B．油滴带电荷量为 ‎ C．电容器的电容为 ‎ D．将极板N向下缓慢移动一小段距离，油滴将向上运动 ‎3．如图所示，用导线将静电计与已经充电的平行板电容器极板连接，保持B极板位置不动，向右沿水平方向移动A极板．下列判断正确的是(　　)‎ 第3题图 ‎ A．电容器电容减小 ‎ B．两极板间电压不变 ‎ C．静电计指针偏角变大 ‎ D．两极板间电场强度不变 ‎4．如图所示，M、N是平行板电容器的两个极板，R0为定值电阻，R1、R2为可调电阻，用绝缘细线将质量为m、带正电的小球悬于电容器内部．闭合开关S，小球静止时受到悬线的拉力为F.调节R1、R2，关于F的大小判断正确的是(　　)‎ 第4题图 ‎ A．保持R1不变，缓慢增大R2时，F将变大 ‎ B．保持R1不变，缓慢增大R2时，F将变小 ‎ C．保持R2不变，缓慢增大R1时，F将变大 ‎ D．保持R2不变，缓慢增大R1时，F将变小 ‎5．某电容式话筒的原理示意图如图所示，E为电源，R为电阻，薄片P和Q为两相互绝缘的金属极板．当对着话筒说话时，P振动而Q可视为不动，在P、Q间距增大过程中(　　)‎ 第5题图 ‎ A．P、Q两板构成电容器的电容增大 ‎ B．P板电荷量增大 ‎ C．M点的电势比N点低 ‎ D．M点的电势比N点高 第27讲　电容器 知识整合 基础自测 ‎1．(1)绝缘　导体　(2)一个　2. (1)异种　电能　(2)电　其他形式的　3.(1)电荷量Q电势差U　(2)容纳电荷本领　(3)　(4)法拉　4.　S　d　εr 方法技巧 ‎·典型例题1·A ‎·典型例题2·A　【解析】　静电计指针偏转角θ反映电容器两板间电压的大小，根据电容的决定式C＝，保持S不变，增大d，电容C减小，再根据定义式C＝，知U增大，所以θ变大，故A正确，B错误；保持d不变，减小S，电容减小，再根据定义式C＝，知U增大，所以θ变大．故C、D错误．故选A.‎ ‎·变式训练1·A　【解析】　断开电键，电容器带电量不变，将AB分开一些，则d增大，根据C＝知，电容减小，根据U＝知，电势差增大，指针张角增大．故A正确．保持开关闭合，电容器两端的电势差不变，则指针张角不变知，故B错误．保持开关闭合，电容器两端的电势差不变，则指针张角不变．故C错误．保持开关闭合，电容器两端的电势差不变，变阻器仅仅充当导线功能，滑动触头滑动不会影响指针张角，故D错误．故选A.‎ ‎·典型例题3·BD　【解析】　向上压膜片，使得两板间距离d减小，根据C＝知，电容增大，始终跟电源相连，两板间电压不变，根据C＝知，Q增大，电容器处于充电状态，电路中有b到a的电流，所以B正确；若F变化，则距离d变化，电容C变化，导致Q变化，电路中有电流通过，电流表有示数，所以D正确．‎ ‎·典型例题4·B　【解析】　甲图中的电容器和电源相连，所以电容器两极板间的电压不变，当极板间的距离增大时，根据公式E＝可知，板间的电场强度减小，电场力减小，所以悬线和竖直方向的夹角将减小．当电容器充电后断开电源，电容器的极板所带的电荷量不变；根据平行板电容器的电容公式C＝，极板间的电压U＝＝，极板间的电场强度E＝＝，当两个极板电荷量不变，距离改变时，场强与两板间距离无关，故乙图中夹角不变．综上分析，选项B正确．‎ ‎·变式训练2·AD　【解析】　由S减小，致使C减小，E变大，由于Q不变，根据定义式可知U变大；根据－φP＝Ed′，Ep＝(－q) φP＝ qEd′，负电荷在此电场中具有的电势能是正的．‎ 当堂检测 ‎1．D ‎2．AC　【解析】　由题意知油滴受到的电场力方向竖直向上，又上极板带正电，故油滴带负电，设油滴带电荷量为q，则极板带电荷量为Q＝kq，由于qE＝mg，E＝，C＝，解得q ‎＝，C＝，将极板N向下缓慢移动一小段距离，U不变，d增大，则电场强度E减小，重力将大于电场力，油滴将向下运动，只有选项A、C正确．‎ ‎3．D　【解析】　A板右移，距离d减小，电容C变大；因为充好电的电容器带电荷量一定，根据定义式C＝ 可知U减小， 静电计指针偏角变小；再由E＝，得E＝，由于Q与S都不变，故电场强度E不变；故ABC错误，D正确．‎ ‎4．B　【解析】　据题图可知电容器两端电压UMN即R0两端电压，而R0和R2是串联关系，两者电压的和为电源的电动势，因此R2↑→UR0↓‎ UMN↓→电场强度E↓→F电↓→F↓，A错误，B正确；R2不变，缓慢增大R1时，R0两端电压不变，电容器两端电压不变，故F不变，C、D均错．‎ ‎5．D　【解析】　电容式话筒与电源串联，其电压保持不变，在P、Q间距增大的过程中，根据电容决定式C＝可知电容减小；又根据电容定义式C＝ 可知电容器所带电量减小，P板上电荷量减小，电容器放电，放电电流通过R的方向由M到N，则M点电势高于N点，故B、A、C错误，D正确