新教材同步辅导2023年高中物理第二章静电场的应用第一节电容器与电容课件粤教版必修第三册.pptx

第二章第二章 静电场的应用静电场的应用学习目标STSE情境导学1知道电容器的概念和平行板电容器的主要构造2理解电容的概念及其定义式和决定式(重点)3掌握平行板电容器电容的决定式并能用其讨论有关问题(难点)某种心脏除颤器，通 通过旋转旋轴改变电过一个充电的电容器 容器的正对面积引起对心颤患者皮肤上的 电容器电容的变化两个电极板放电，让一部分电荷通过心脏，使心脏完全停止跳动，再刺激心颤患者的心脏恢复正常跳动知识点一识别电容器电容器的充放电1.电容器：由两个相互靠近又彼此绝缘的导体组成.2.电容器的充电和放电.（1）充电：使电容器的两极板上带等量异种电荷的过程.（2）放电：使电容器两极板上的电荷中和的过程.知识点二电容器的电容学习小结1.通过观察常见的电容器了解电容器的电容.2.结合探究影响平行板电容器电容因素的实验体会控制变量法探究一电容器的充电和放电1.电容器的充电.(1)电容器充电过程.如图甲所示，将开关与电源接通，电容器的两极板带上等量的异号电荷，这一过程叫作充电.充电过程是将电能储存在电容器中的过程.(2)充电过程特点（如图乙）.充电电流方向为从电源的正极流出的电流的方向.电容器所带电荷量增加.电容器两极板间电压升高.电容器中电场强度增大.充电过程中电容器从电源获取的能量为电能.2.电容器的放电.(1)电容器放电过程.如图甲所示，将开关与电源断开，打到另一端，使充电后的电容器失去电荷的过程叫作放电.放电过程是将储存的电场能转化为其他形式能量的过程.(2)放电过程特点（如图乙）.放电电流方向是从正极板流向负极板.电容器两极板上电荷量减少.电容器两极板间电压降低.电容器中电场强度减小.电容器的电场能转化成其他形式的能量.【典例1】如图为研究电容器充、放电现象的实验电路图，开始电容器不带电.实验开始时，首先将开关S合向1，这时观察到灵敏电流计G有短暂的示数，这说明电路中有电流流过，这个过程叫作，经过这一过程，电容器的两极板就会带上等量的异号电荷，其上极板带电荷(选填“正”或“负”)，电路稳定后灵敏电流计G的示数为零.当把开关S由1合向2时，有(选填“自左向右”或“自右向左”)流过灵敏电流计G的短暂电流，这个过程叫_.解析：将开关S合向1，电源与电容器连通，电路中有电流流过，说明电源在给电容器储存电荷，这个过程叫作充电；经过这一过程，电容器的两极板就会带上等量的异号电荷，其上极板带正电荷；当把开关S由1合向2时，从电势高的正极板能形成电流到电势低的负极板，则有自右向左流过灵敏电流计G的短暂电流，这个过程叫放电.答案：充电正自右向左放电充电电流与放电电流(1)电容器两极板间的电介质是绝缘物质，所以充电结束后的电容器相当于断路.(2)充电过程中电荷由电源定向移动，在两极板上聚集，形成充电电流，且流向正极板.(3)放电过程中，电荷由正极板流向用电器，电源形成放电电流，且电流由正极板流向用电器.1.图甲所示是观察电容器的充、放电现象的实验装置.S是单刀双掷开关，G为灵敏电流计，C为平行板电容器.(1)当开关S接(选填“1”或“2”)时，平行板电容器充电，在充电开始时电路中的电流比较(选填“大”或“小”).电容器放电时，流经G表的电流方向与充电时(选填“相同”或“相反”).(2)在电容器放电实验中，接不同的电阻放电，图乙中放电电流的It图线的a、b、c三条曲线中对应电阻最大的一条是(选填“a”“b”或“c”).探究二对电容器电容的理解【典例2】如图为电容式话筒的原理图，E为电源，R为电阻，薄片P和Q为电容器两金属极板.人对着P说话，P振动而Q不动.在P、Q间距离减小的过程中（）A.电容器的电容不变B.通过R的电流为零C.Q极板的带电量变大D.R中有从M流向N的电流解析：在P、Q间距离减小过程中，电容发生变化，而电容器直接与电源相连，电容器两端间的电压不变，从而可判断出电量的变化及电流的流向.在P、Q间距减小的过程中，根据电容决定式得电容增大，故A错误；因电容器直接与电源相连，电容器两端间的电压不变，根据电容定义式得电容器所带电量增大，电容器充电，电容器的充电电流通过R的方向由N到M，故B、D错误，C正确.答案：C2.（多选）对于给定的电容器，下面四幅图像中，能正确描述其电容C、电荷量Q、电压U之间相应关系的是（）3.目前许多国产都有指纹解锁功能，用的指纹识别传感器是电容式传感器，如图所示.指纹的凸起部分叫作“嵴”，凹下部分叫作“峪”，传感器上有大量面积相同的小极板，当手指贴在传感器上时，这些小极板和与之正对的皮肤表面就形成了大量的小电容器，由于距离不同，所以这些小电容器的电容不同.此时传感器给所有的小电容器充电达到某一电压值，然后开始放电，其中电容值较小的小电容器放电较快，于是根据放电快慢的不同，就可以探测到“嵴”和“峪”的位置，从而形成指纹的图像数据.根据以上信息，下列说法中正确的是（）A.在“峪”处形成的小电容器电容较小B.在“峪”处形成的小电容器放电较慢C.在“嵴”处形成的小电容器充电后带电量较小D.潮湿的手指对指纹识别没有任何影响解析：在“峪”处形成的小电容器，极板与指纹间距离d较大，根据电容的决定式可知，电容较小，A正确；在“峪”处形成的小电容器，由于电容较小，所带电荷量较小，则放电较快，B错误；在“嵴”处形成的小电容器，极板与指纹间距离d较小，根据电容的决定式可知，电容较大，充电后带电量较大，C错误；潮湿的手指与传感器之间有水填充，改变了原来匹配成平行板电容器的电容，所以对指纹识别会产生影响，D错误；故选A.答案：A4.如图是某次心脏除颤器的模拟治疗，该心脏除颤器的电容器电容为15 F，充电至4.0 kV电压，如果电容器在3.0 ms时间内放电至两极板之间的电压为零，下列说法正确的是（）A.放电之后，电容器的电容为零B.该电容器的击穿电压为4 kVC.该次放电前，电容器存储的电荷量为0.6 CD.该次通过人体的平均电流是20 A探究三平行板电容器的动态分析问题2.平行板电容器的两类典型问题.【典例3】如图为某同学制作的风力传感器，一平行金属板充电后与电源断开，正极板固定且与静电计连接，可动极板与静电计外壳均接地，两极板间有一个负检验电荷固定在P点.风力越大，可动极板向右移动的距离越大（可动极板始终在P点左侧），则（）A.电容器的电容越小B.静电计的指针张角越小C.极板间的电场强度越大D.P点的负检验电荷的电势能越小4.（多选）两块大小、形状完全相同的金属平板平行放置，构成一平行板电容器，与它相连接的电路如图所示，接通开关S，电源即给电容器充电（）A.保持S接通，减小两极板间的距离，则两极板间电场的电场强度减小B.保持S接通，在两极板间插入一块介质，则极板上的电荷量增大C.断开S，减小两极板间的距离，则两极板间的电势差减小D.断开S，在两极板间插入一块介质，则两极板间的电势差增大5.（2023广东汕尾高二期末）计步是通过内置的电容式加速度传感器实现的.其原理如图所示，M和N为电容器两极板，M极板固定在上，N极板两端与固定在上的两轻弹簧连接.当加速度变化时，由于惯性，N极板只能按图中标识的“上、下”或“左、右”方向运动.下列说法正确的是（）A.匀速运动，定值电阻R中有电流B.N极板向左运动时，电容器的电容增大C.N极板向上运动时，电流由a向b流过电流表D.N极板向上运动时，电流由b向a流过电流表。