新教材高中物理必修第三册分层提升讲义07 C电容器的电容 提升版（含解析）.doc

电容器的电容知识点：电容器的电容一、电容器1．电容器：储存电荷和电能的装置．任何两个彼此绝缘又相距很近的导体，都可以看成一个电容器．2．电容器的充放电(1)充电：把电容器的两极板分别与电池组的两极相连，两个极板分别带上等量的异种电荷的过程，充电过程中，由电源获得的能量储存在电容器中．(2)放电：用导线把充电后的电容器的两极板接通，两极板上的电荷中和的过程，放电过程中，电容器把储存的能量通过电流做功转化为电路中其他形式的能量．二、电容1．定义：电容器所带电荷量Q与电容器两极板间的电势差U的比值．2．定义式：C＝.3．单位：电容的国际单位是法拉，符号为F，常用的单位还有微法和皮法，1 F＝106 μF＝1012 pF.4．物理意义：电容器的电容是表示电容器容纳电荷本领的物理量，在数值上等于使两极板间的电势差为1 V时电容器需要带的电荷量．5．击穿电压与额定电压(1)击穿电压：电介质不被击穿时加在电容器两极板上的极限电压，若电压超过这一限度，电容器就会损坏．(2)额定电压：电容器外壳上标的工作电压，也是电容器正常工作所能承受的最大电压，额定电压比击穿电压低．三、平行板电容器1．结构：由两个平行且彼此绝缘的金属板构成．2．电容的决定因素：电容C与两极板间电介质的相对介电常数εr成正比，跟极板的正对面积S成正比，跟极板间的距离d成反比．3．电容的决定式：C＝，εr为电介质的相对介电常数，k为静电力常量．当两极板间是真空时，C＝.四、常用电容器1．分类：分为固定电容器和可变电容器两类．2．固定电容器有：聚苯乙烯电容器、电解电容器等．3．可变电容器由两组铝片组成，固定的一组叫定片，可动的一组叫动片．转动动片，两组铝片的正对面积发生变化，电容就随着变化．五、实验：观察电容器的充、放电现象1．实验原理(1)电容器的充电过程如下图所示，当开关S接1时，电容器接通电源，在电场力的作用下自由电子从正极板经过电源向负极板移动，正极板因失去电子而带正电，负极板因获得电子而带负电．正、负极板带等量的正、负电荷．电荷在移动的过程中形成电流．在充电开始时电流比较大(填“大”或“小”)，以后随着极板上电荷的增多，电流逐渐减小(填“增大”或“减小”)，当电容器两极板间电压等于电源电压时电荷停止移动，电流I＝0 .(2)电容器的放电过程如下图所示，当开关S接2时，相当于将电容器的两极板直接用导线连接起来，电容器正、负极板上电荷发生中和．在电子移动过程中，形成电流，放电开始电流较大(填“大”或“小”)，随着两极板上的电荷量逐渐减小，电路中的电流逐渐减小(填“增大”或“减小”)，两极板间的电压也逐渐减小到零．2．实验器材：6 V的直流电源、 单刀双掷开关 、平行板电容器、电流表、电压表、 小灯泡、导线若干.3．实验步骤(1)按图连接好电路．(2)把单刀双掷开关S打在上面，使触点1和触点2连通，观察电容器的充电现象，并将结果记录在表格中．(3)将单刀双掷开关S打在下面，使触点3和触点2连通，观察电容器的放电现象，并将结果记录在表格中．(4)记录好实验结果，关闭电源．4．实验记录和分析 实验项目实验现象电容器充电灯泡灯泡的亮度由明到暗最后熄灭(选填“明”“暗”或“熄灭”)电流表1电流表1的读数由大到小最后为零(选填“大”“小”或“零”)电压表电压表的读数由小(选填“大”或“小”)到大(选填“大”或“小”)最后为6 V电容器放电灯泡灯泡的亮度由明到暗最后熄灭(选填“明”“暗”或“熄灭”)电流表2电流表2的读数由大到小最后为零(选填“大”“小”或“零”)电压表电压表的读数由大(选填“大”或“小”)到小(选填“大”或“小”)最后为0 V5.注意事项(1)电流表要选用小量程的灵敏电流计．(2)要选择大容量的电容器．(3)实验要在干燥的环境中进行．(4)在做放电实验时，在电路中串联一个电阻，以免烧坏电流表．技巧点拨一、电容器　电容1．电容器的充电过程，电源提供的能量转化为电容器的电场能；电容器的放电过程，电容器的电场能转化为其他形式的能．2．电容器的充、放电过程中，电路中有充电、放电电流，电路稳定时，电路中没有电流．3．C＝是电容的定义式，由此也可得出：C＝.4．电容器的电容决定于电容器本身，与电容器的电荷量Q以及电势差U均无关．二、平行板电容器1．C＝与C＝的比较(1)C＝是电容的定义式，对某一电容器来说，Q∝U 但C＝不变，反映电容器容纳电荷本领的大小；(2)C＝是平行板电容器电容的决定式，C∝εr，C∝S，C∝，反映了影响电容大小的因素．2．平行板电容器动态问题的分析方法抓住不变量，分析变化量，紧抓三个公式：C＝、E＝和C＝3．平行板电容器的两类典型问题(1)开关S保持闭合，两极板间的电势差U恒定，Q＝CU＝∝，E＝∝.(2)充电后断开S，电荷量Q恒定，U＝＝∝，E＝＝∝.三、静电计的使用静电计是在验电器的基础上改造而成的，静电计由相互绝缘的两部分组成，静电计与电容器的两极板分别连接在一起，则电容器两极板间的电势差就等于静电计上所指示的电势差U，U的大小可从静电计的刻度读出，可见，静电计指针偏角的变化表征了电容器两极板间电势差的变化．例题精练1．（菏泽二模）如图所示，平行板电容器与光电管相连，用蓝光照射光电管时，处在电容器中的带电粒子P处于静止状态，可以判断（　　）A．粒子P带的是负电荷 B．保持蓝光的强度不变，增大电容器两板间的距离，粒子P将向上运动 C．若换用紫光照射，粒子P将向上运动 D．若换用紫光照射，粒子P将向下运动【分析】根据光电效应金属板发生电子而带正电，从而确定微粒的电性；光的颜色和强度不变时，在两板上形成的电压不变；若照射光的能量和强度变大，则两板上形成的电压也变大，从而可以判断P粒子的受力情况。

解答】解：A、P粒子受重力和两板给它的电场力作用，所平衡条件，电场力向上，由图可知，下方接地电势为零，上板板带负电，根据同种电荷、异种电荷相吸的道理，P应该带正电，故A错误；B、保持蓝光的强度不变，则由于光电效应两极板是形成恒定的电压，根据公式F＝Eq＝可知，P粒子在两板间的电场力由于距离的变大而变小，所以P粒子将向下运动，故B错误；CD、用紫光照射，紫光的能量大，光电子的最大初动能变大，则两板间的电压更大，P粒子受力也变大，故P粒子将向上运动，故C正确，D错误故选：C点评】此题考查对于光电管，电荷在电场内受力分析问题，要注意的是照射光的频率和强度不变，则在两板上形成的电势差也不变2．（顺德区模拟）如图所示是某电容式话筒的原理示意图，E为电源，R为电阻，P为金属薄片，Q为金属板从左向右对着振动片P说话，P振动而Q不动在P、Q间距减小的过程中（　　）A．电容器的电容减小 B．P上电量保持不变 C．M点的电势高于N点的电势 D．M点的电势低于N点的电势【分析】根据电容的决定式，结合两极板间距离的变化判断电容器电容的变化，抓住电容器两端的电势差不变，根据Q＝CU判断电荷量的变化；根据电荷量的变化得出通过电阻R电流的方向，判断出M、N两点电势的高低。

解答】解：A、在P、Q间距减小的过程中，根据C＝知，电容器的电容增大，故A错误；B、电容器始终接在电源的两端，电容器两端的电势差不变，根据Q＝CU知，C增大，P上的电量增大，故B错误；CD、由图可知，Q与电源的正极相连，P极板上带正电，电容器所带电量增大，电容器的充电电流通过R的方向由N到M，所以M点的电势比N点的低，故C错误，D正确故选：D点评】解决电容器的动态分析问题，抓住不变量，若电容始终与电源相连，两端间的电势差不变；若电容器与电源断开，则电容器所带的电量不变随堂练习1．（嵊州市模拟）为研究电容器在不同状况下的充电特性，某兴趣小组采用如图甲所示电路，分别用不同的电阻与某一电容器串联进行充电实验，实验得到三次充电中电容器的电荷量q与时间t变化的图像分别如乙图中①②③所示，且第一次充电时电容器两端的电压u随电荷量q变化的图像如图像丙所示，用C表示电容器的电容，R表示与电容器串联的电阻阻值，E表示电源的电动势（内阻可忽略），则下列说法正确的是（　　）A．第二次充电时电容器两端的电压U随电荷量q变化的图线比丙图中图线更陡 B．①②两条曲线表示最终q不同是由于R不同而引起的 C．第二次充电过程中t1时刻比t2时刻电流大 D．②③两条曲线形状不同因为R不同引起的，R3大于R2【分析】三次充电用同一个电容器，则电容不变，明确电容的定义式，并由定义式推出电压和电量表达式，从而确定图象；根据q＝It可知q与t的比值表示电流大小，则图乙的斜率反映电流的大小。

解答】解：A、因为三次充电用同一个电容器，所以由电容的定义式可知，同一个电容器所带电荷量与两板间的电势差成正比，故第二次充电时电容器两端的电压U随电荷量q变化的图线斜率与丙图中图线斜率相同，故A错误；B、在电容器充满电荷量时，视为断路，电压为电源电压，所以①②两条曲线表示最终q不同是由于电源电动势不同而引起的，故B错误；C、由电容器电荷量q随时间t变化的图像可知，图线的斜率表示充电电流，斜率越大，充电电流越大，所以第二次充电时t1时刻的电流大于t2时刻的电流，故C正确；D、②③两条曲线形状不同因为R不同引起的，从图中可以看到同一时刻，图线③的斜率大于图线②的斜率，故R3小于R2，故D错误故选：C点评】本题考查对电容器电容的定义式的掌握，关键在于明确题意，注意从题干中读取有效信息，并灵活运用公式变化进行分析求解，难度适中2．（鼓楼区校级期中）如图所示的实验装置中，平行板电容器的极板a与一静电计相接，极板b接地，静电计此时指针的偏角为θ下列说法正确的是（　　）A．将极板b向左移动一些，静电计指针偏角θ变大 B．将极板b向右移动一些，两极板间的场强E变大 C．将极板b向上移动一些，静电计指针偏角θ变小 D．在极板间插入一块有机玻璃板，静电计指针偏角θ变大【分析】先根据电容的决定式C＝分析电容的变化情况，再抓住电容器的电量不变，由电容的定义式C＝分析极板间的电势差的变化情况，即可判断偏角θ的变化情况。

解答】解：根据电容的决定式C＝分析电容的变化情况，静电计指针偏角表示电容器电压的大小，因为电容器的电量不变，结合电容的定义式C＝分析可得：A、将极板b向左移动一些，两极板间的距离d增大，电容C减小，电量Q不变，极板间的电势差U增大，所以静电计指针偏角θ变大，故A正确；B、将极板b向右移动一些，两极板间的距离d减小，电量Q不变，，场强E与d无关，则两极板间的场强E不变，故B错误；C、将极板b向上移动一些，两极板正对面积减小，电容C减小，电量Q不变，极板间的电势差U增大，所以静电计指针偏角θ变大，故C错误；D、在极板间插入一块有机玻璃板，ɛ增大，C增大，U减小，静电计指针偏角θ减小，故D错误；故选：A点评】本题主要考查了电容动态变化分析问题，先电容的决定式分析电容如何变化，再运用电容的定义式分析电势差或电量的变化，分析时要抓住不变量3．（德清县校级月考）下列电容器相关知识描述正确的是（　　）A．图甲为电容器充电示意图，充完电后电容器上极板带正电，两极板间的电压U等于电源的电动势E B．图乙为电容器放电示意图，放电过程中电流大小保持不变 C．图丙为电解电容器的实物图和符号，图丁为可变电容器及其符号，两种电容使用时都严格区分正负极 D．图戊中的电容器上有“5.5V 1.0F”字样，其中的。