高二物理人教版选修31 1.8平行板电容器的动态分析.docx

平行板电容器的动态分析重/难点重点：分析电容器动态过程的方法难点：分析电容器动态过程的方法重/难点分析重点分析：对平行板电容器的有关物理量Q、E、U、C进行讨论时 ,关键在于弄清哪些是变量 ,哪些是不变量 ,在变量中哪些是自变量 ,哪些是因变量 ,只有过程清晰 ,结果才会明朗准确我们可根据不变量 ,把这类问题分为两种情况来分析难点分析：电容器充电后断开电源 ,那么电容器所带电量Q保持不变 ,当极板距离d ,正对面积S变化时 ,有电容器充电后与电源相连 ,电容器两极板的电压等于电源电动势且始终保持不变当极板距离减小时 ,电容器电容C增大 ,带电量Q增加 ,极板间电场强度增大 ,反之亦然当极板的相对面积减小时 ,电容C减小 ,所带电量Q减小 ,但因极板间距离不变 ,极板间场强不变突破策略对平行板电容器的有关物理量Q、E、U、C进行讨论时 ,关键在于弄清哪些是变量 ,哪些是不变量 ,在变量中哪些是自变量 ,哪些是因变量 ,只有过程清晰 ,结果才会明朗准确我们可根据不变量 ,把这类问题分为两种情况来分析：一、电容器充电后断开电源电容器充电后断开电源 ,那么电容器所带电量Q保持不变 ,当极板距离d ,正对面积S变化时 ,有对于电场强度变化 ,我们还可以认为一定量的电荷对应着一定数目的电场线 ,假设电量不变 ,那么电场线数目不变 ,当两板间距离变化时 ,场强不变；当两板正对面积变化时 ,引起电场线的疏密程度发生了变化 ,如图1所示 ,电容器的电量不变 ,正对面积减小时 ,场强增大。

图1这样 ,越大 ,电场线就越密 ,E就越大 ,反之就越小；不变时 ,不管极板间距离如何变化 ,电场线的疏密程度不变 ,那么E不变那么此式可知 ,在电量保持不变的情况下 ,电场强度与板间的距离无关例1. 一平行板电容器充电后与电源断开 ,负极接地 ,在两极板间有一正电荷〔电量很小〕固定在P点 ,如图2所示 ,E表示两板间的场强 ,U表示电容器的电压 ,W表示正电荷在P点的电势能 ,假设保持负极板不动 ,将正极板移到虚线所示的位置 ,那么〔 〕A. U变小 ,E不变； B. E变大 ,W变大；C. U变小 ,W不变； D. U不变 ,W不变；解析：电容器充电后与电源断开 ,说明电容器带电量不变正极板向负极板移近 ,由可知电容增大 ,由可知 ,U变小 ,而 ,由此可看出 ,场强E不变因E不变 ,P点与负极板间的距离不变 ,可知P点的电势不变 ,那么正电荷的电势能就不变 ,综上所述 ,A、C选项正确例2. 平行板电容器两极板与静电计的连接如图3所示 ,对电容器充电 ,使静电计张开某一角度 ,撤去电源后以下说法正确的选项是〔 〕图3A. 增大两板间距离 ,静电计指针张角变大；B. 减小两板间距离 ,静电计指针张角变大；C. 将两板错开一些 ,静电计指针张角变大；D. 将某电介质插入极板间 ,静电计指针张开角度变大。

解析：静电计指针的张角反映的是两板之间的电势差的大小由题意可知 ,撤去电源后电容器所带电量不变由电容器的电容决定因素知：假设增大板间距离 ,那么C变小 ,由知U变大 ,故A正确 ,B错误假设减小极板正对面积S ,那么C变小 ,由知U变大 ,C正确假设插入电介质 ,那么电容C变大 ,故由知U变小 ,故D错 ,答案为A、C例3. 如图4所示的实验装置中 ,平行板电容器的极板B与一灵敏静电计相接 ,极板A接地假设极板A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4A. 两极板间的电压不变 ,极板上的电量变小；B. 两极板间的电压不变 ,极板上的电量变大；C. 极板上的电量几乎不变 ,两极板间的电压变小；D. 极板上的电量几乎不变 ,两极板间的电压变大解析：当电容器A板上移时 ,两板正对面积减小 ,由知 ,电容器电容减小 ,此时有少量电荷转移到灵敏静电计 ,极板上的电量事实上要发生变化 ,但由于静电计得到的电量远小于极板上的电量 ,因此可忽略不计静电计指针张角变大 ,说明A、B极板间电压变大而极板上的电量几乎不变 ,那么由可以判定电容器变小 ,故正确选项为D。

二、电容器始终和电源相连这类问题由于电容器始终连接在电源上 ,因此两板间的电压保持不变 ,根据以下几式讨论C、Q、E的变化情况可理解为电容器充电后与电源相连 ,电容器两极板的电压等于电源电动势且始终保持不变当极板距离减小时 ,电容器电容C增大 ,带电量Q增加 ,极板间电场强度增大 ,反之亦然当极板的相对面积减小时 ,电容C减小 ,所带电量Q减小 ,但因极板间距离不变 ,极板间场强不变例4. 如图5平行板电容器经开关K与电池连接 ,a处有一带电量非常小的点电荷 ,K是闭合的 ,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 ,使两极板间的距离增大 ,那么〔 〕图5A. 变大 ,F变大； B. 变大 ,F变小；C. 不变 ,F不变； D. 不变 ,F变小分析：平行板电容器充电后与电源两极相连接 ,那么两极板间的电势差UAB保持不变 ,B板向下移动 ,极板间距离d增大 ,根据公式知 ,场强E变小 ,那么a处的点电荷受的电场力变小B板接地 ,电势 ,a点与B板间电势差 ,又因 ,而a点距A极板间距d1不变 ,那么变小 ,可分析出变大 ,即变大应选项B正确例5. 平行板电容器的两极板A、B接于电池两极 ,一带正电小球悬挂在电容器内部 ,闭合电键K ,电容器充电 ,这时悬线偏离竖直方向的夹角为 ,如图6所示 ,那么〔 〕图6A. 保持开关S闭合 ,带正电的A板向B板靠近 ,那么角增大；B. 保持开关S闭合 ,带正电的A板向B板靠近 ,那么角不变；C. 开关S断开 ,带正电的A板向B板靠近 ,那么角增大；D. 开关S断开 ,带正电的A板向B板靠近 ,那么角不变。

解析：球在电场中平衡 ,那么所受电场力、重力及绳的拉力的合力为零由平衡条件得 ,故要判断的变化 ,只需判断电场强度E的变化即可K闭合时 ,U不变 ,A向B靠近 ,d减小 ,由 ,可知E增大 ,角增大 ,故A正确K断开 ,那么Q不变 ,A向B靠近 ,E不变 ,那么角不变 ,故D选项正确答案为A、D突破反思本节课在教学设计上预设了一些实际生活现象和演示实验 ,由浅入深的设置了一系列关联问题 ,使学生在简单的物理知识指引下 ,重新认识了“整体法〞和“整体法〞 ,在整个的教学过程中 ,学生积极参与 ,主动思考 ,很好的完成了各个教学活动和教学目标 ,真正感受到物理的魅力5 / 55 / 55 / 5。