物理讲解难点11含电容电路的分析策略
5页1、难点11 含电容电路的分析策略将电容器置于直流电路,创设复杂情景,是高考命题惯用的设计策略,借以突出对考生综合能力的考查,适应高考选拔性需要.应引起足够关注.难点磁场1.在如图11-1电路中,电键S1、S2、S3、S4均闭合.C是极板水平放置的平行板电容器,板间悬浮着一油滴P,断开哪一个电键后P会向下运动A.S1 B.S2 C.S3 .S4图111 图1122.图11-2所示,是一个由电池、电阻R与平行板电容器组成的串联电路.在增大电容器两极板间距离的过程中A.电阻R中没有电流 B.电容器的电容变小C.电阻R中有从a流向b的电流D.电阻R中有从b流向a的电流案例探究图11-3例1如图11-3所示的电路中,4个电阻的阻值均为R,E为直流电源,其内阻可以不计,没有标明哪一极是正极.平行板电容器两极板间的距离为d.在平行极板电容器的两个平行极板之间有一个质量为m,电量为q的带电小球.当电键K闭合时,带电小球静止在两极板间的中点O上.现把电键打开,带电小球便往平行极板电容器的某个极板运动,并与此极板碰撞,设在碰撞时没有机械能损失,但带电小球的电量发生变化.碰后小球带有与该极板相同性质的电荷,而
2、且所带的电量恰好刚能使它运动到平行极板电容器的另一极板.求小球与电容器某个极板碰撞后所带的电荷.命题意图:考查推理判断能力及分析综合能力,B级要求.错解分析:不能深刻把握该物理过程的本质,无法找到破题的切入点(K断开U3变化q所受力F变化q运动状态变化),得出正确的解题思路.解题方法与技巧:由电路图可以看出,因R4支路上无电流,电容器两极板间电压,无论K是否闭合始终等于电阻R3上的电压U3,当K闭合时,设此两极板间电压为U,电源的电动势为E,由分压关系可得UU3E小球处于静止,由平衡条件得mg当K断开,由R1和R3串联可得电容两极板间电压U为U由得UUUU表明K断开后小球将向下极板运动,重力对小球做正功,电场力对小球做负功,表明小球所带电荷与下极板的极性相同,由功能关系mgqmv20因小球与下极板碰撞时无机械能损失,设小球碰后电量变为q,由功能关系得qUmgd=0mv2联立上述各式解得qq即小球与下极板碰后电荷符号未变,电量变为原来的7/6.图11-4例2如图11-4所示,电容器C16 F,C23 F,电阻R16 ,R23 ,当电键K断开时,A、B两点间的电压UAB?当K闭合时,电容器
3、C1的电量改变了多少(设电压U18 V)?命题意图:考查理解、推理、分析综合能力及解决实际问题的创新能力,B级要求.错解分析:没有依据电路结构的变化分析求出电容器充放电前后的电压变化,使问题难于求解.解题方法与技巧:在电路中电容C1、C2的作用是断路,当电键K断开时,电路中无电流,B、C等电势,A、D等电势,因此UABUDB18 V,UABUACUDB18 V,K断开时,电容器C1带电量为Q1C1UACC1UDC610618 C1.08104C.当K闭合时,电路R1、R2导通,电容器C1两端的电压即电阻R1两端的电压,由串联的电压分配关系得:UAC12 V此时电容器C1带电量为:Q1C1UAC7.2105 C电容器C1带电量的变化量为:QQ1Q13.6105 C所以C1带电量减少了3.6105C锦囊妙计电容器是一个储存电能的元件,在直流电路中,当电容器充、放电时,电路有充电、放电电流,一旦电流达到稳定状态,电容器在电路中就相当于一个阻值无限大(只考虑电容器是理想不漏电的情况)的元件,电容电路可看作是断路,简化电路时可去掉它,简化后若要求电容器所带电量时,可在相应的位置补上.分析和计算含
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