选修3-1第一章第6-7节电势差与电场强度的关系;电容器与电容

1、 第 1页 版权所有 不得复制 知识点一:电容器及其充放电过程:例 1. 如图所示,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 的电流答案:BC变式:关于电容器的充、放电过程,下列说法中正确的是(A. 充、放电过程中外电路有瞬间电流B. 充、放电过程中外电路有恒定电流C. 充电过程中电源提供的电能全部转化为内能D. 放电过程中电容器中的电场能逐渐减小答案:AD 第 2页 版权所有 不得复制 第 3页 版权所有 不得复制知

2、识点二:电容概念及其决定因素的理解问题:例 2. 一个平行板电容器,使它每板电荷量 C 103Q 51-=增加到 C 106. 3Q 52-=时, 两板间的电势差从 V 10U 1=增加到 V 12U 2=, 求这个电容器的电容多大?如要使两极板 电势差从 V 10U 1=降为 V 6' U 2=,则每板需减少多少电荷量? 解析:电荷量的增加量和电势差的增加量分别为V2V 10V 12U U U C 106C 103C 106. 3Q Q Q 1265512=-=-=-=-=-答案:AC知识点三:平行板电容器的动态分析问题:例 4. 一平行板电容器充电后与电源断开,负极板接地,在两极板

3、间有一正电荷(电量很 小固定在 P 点,如图所示。以 E 表示两极板间的场强, U 表示电容器的电压, ' 表示正 电荷在 P 点的电势能,若保持负极板不动,将正极板移到图中虚线所示的位置,则( A. U变小, E 不变 第 4页 版权所有 不得复制B. E变大, ' 变大 C. U变小, ' 不变D. U不变, ' 不变答案:AC变式 1:如图所示,平行板电容器与电动势为 E 的直流电源(内阻不计连接,下极板接地, 一带电油滴位于电容器中的 P 点且恰好处于平衡状态,现将平行板电容器的上极板竖直向 上移动一小段距离( A. 带电油滴将沿竖直方向向上运动 B.

4、P点的电势将降低 C. 带电油滴的电势能将减小D. 若电容器的电容减小,则极板带电量将增大答案:B变式 2:两块大小、 形状完全相同的金属平板平行放置, 构成一个平行板电容器, 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,在两极板间插入一个介质,则极板上的电量增大 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 ,在两极板间插入一个介质,则两极板间的电势差增大答案:BC知识点四:带电质点在平行板电容器中的受力问题:例 5. 如图所示为密立根油滴实验示

5、意图。设两平行板间距 d=0.5cm,板间电压 U=150V, 当开关 S 断开时,从上板小孔飘入的带电油滴能以速度 v 0匀速下降,合上 S ,油滴由下降 转为上升,当其速度大小达到 v 0时能匀速上升。假设油滴在运动中所受阻力与速度大小成正比(即 f=kv ,测得油滴的直径 m 1010. 1D 6-=,油的密度 33m /kg 1005. 1=。试 第 5页 版权所有 不得复制求出油滴的带电量并说明电性。解析:S 合上前,油滴飘入小孔后受重力和阻力作用,以速度 v 0匀速下降时满足条件 mg kv f 00=。S 合上后,油滴能由下降转为上升,电场力(Eq 必向上,速度大小达到 v 0时

6、,所受对于本部分内容的学习, 关键在于对基础概念的理解, 特别是对定义式及平行板电容器 电容的决定式的理解, 在具体的问题情境中, 善于抓住变量与非变量, 结合电容的两个公式 以及匀强电场的规律灵活分析电容器的动态分析问题。一、预习新知 带电粒子在电场中的运动问题归纳二、预习点拨探究与反思探究任务一:带电粒子在电场中的加速【反思】 (1 带电粒子以某一初速度沿电场方向进入匀强电场中, 其运动形式是什么? (2带电粒子在电场中加速运动问题的常用处理方法是什么?探究任务二:带电粒子在电场中的偏转【反思】 (1带电粒子以垂直于电场的速度方向进入匀强电场,其运动性质是什么? (2带电粒子在电场中偏转问

7、题的常用处理方法有哪些? (答题时间:45分钟一、选择题1. 如图所示是描述对给定的电容器充电时电荷量 Q 、电压 U 、电容 C 之间相互关系的图 象,其中正确的是( 2. 利用静电计研究平行板电容器的电容与哪些因素有关的实验装置如图所示,则下面哪 些现象符合实验观察到的结果(A. N板向下平移,静电计指针偏角变大B. N板向左平移,静电计指针偏角变大C. 保持 N 板不动,在 M 、 N 板之间插入一块绝缘介质板,静电计指针偏角变大D. 保持 N 板不动,在 M 、 N 板之间插入一块金属板,静电计指针偏角变大3. 如图所示,为一只电容式传感器部分构件的示意图。当动片(实线圈和定片(虚线

8、圈之间正对扇形区的圆心角的角度 发生变化时,电容 C 便发生变化,于是通过测量电 容 C 的变化情况就可以知道 的变化情况。那么,在如图所示中,能正确反映 C 和 间函 数关系的是( 4. 如图所示,平行板电容器中悬浮一带电微粒 P ,今把 A 、 B 两半方形金属盒相对插入, 当 A 、 B 合拢时,下列对微粒运动情况的结论分析正确的是(A. 向上运动 B. 向下运动C. 仍保持静止 D. 条件不足,无法判断 5. 如图所示,平行金属板 A 、 B 组成的电容器,充电后与静电计相连,要使静电计指针 张角变大,以下措施中可行的是(A. 将 B 板向上移动B. 将 B 板向右移动C. 在 A 、

9、 B 板之间插入电介质D. 使 A 板放走部分电荷6. 如图所示,电容器的两极板与电源的正、负极相连,当电容器两极板间的距离由 d 迅 速增大为 2d 的过程中,下列说法正确的是(A. 电容器两板电压始终不变B. 电容器两板电压瞬间升高后又恢复原值C. 根据 Q=CU可知,电容器带电荷量先增大后减小D. 电路中电流由 A 板经电源流向 B 板 7. 如图所示,平行板电容器的两个极板为 A 、 B , B 板接地, A 板带有电荷量 +Q,板间 电场有一固定点 P ,若将 B 板固定, A 板下移一些,或者将 A 板固定, B 板上移一些,在 这两种情况下,以下说法正确的是(A. A板下移时,

10、P 点的电场强度不变, P 点电势不变B. A板下移时, P 点的电场强度不变, P 点电势升高C. B板上移时, P 点的电场强度不变, P 点电势降低D. B板上移时, P 点的电场强度减小, P 点电势降低 8. 如图所示,两板间距为 d 的平行板电容器与一电源连接,开关 S 闭合,电容器两板间 有一质量为 m 、带电荷量为 q 的粒子静止不动,下列叙述中正确的是(A. 粒子带的是正电B. 电源电压的大小等于qmgdC. 断开开关 S ,粒子将向下做加速运动D. 保持开关 S 闭合,把电容器两极板间距离增大,粒子将向下做加速运动 9. 传感器是一种采集信息的重要器件,如图所示是一种测定压

11、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,可使膜片产生形变,引起电容的变化,将电容器、灵 敏电流计和电源串联接成闭合电路,那么(A. 当 F 向上压膜片电极时,电容将减小B. 当 F 向上压膜片电极时,电容将增大C. 若电流计有示数,则压力 F 发生变化D. 若电流计有示数,则压力 F 不发生变化 10. 如图所示, C 为中间插有电介质的电容器, a 和 b 为其两极板, a 板接地; P 和 Q 为 两竖直放置的平行金属板,在两板间用绝缘线悬挂一带电小球; P 板与 b 板用导线相连, Q 板接地。开始时悬线静止在竖直方向,在 b 板带电后,悬线偏转了角度 。在以下方法中

12、, 能使悬线的偏角 变大的是(A. 缩小 a 、 b 间的距离B. 加大 a 、 b 间的距离C. 取出 a 、 b 两极板间的电介质D. 换一块形状大小相同、介电常数更大的电介质 1. B、 C 、 D解析:电容由电容器的自身构造性质决定,与电荷量无关,而电荷量与电压成正比。 2. A、 B解析:由平行板电容器电容的计算公式 kd4SC =知,当把 N 板下移时, d 增大,则 C 减小。又由 QC =, Q 不变,所以 U 增大,静电计指针偏角变大,选项 A 正确; N 板向左 此 P 、 B 间的电势差减小,即 P 点电势降低。 8. B、 D解析:题图中电容器板间场强方向向下,由粒子处

13、于静止状态知 mg=qE,则电场力应 向上,粒子带负电。因电容器上、下两板分别与电源,正、负极相连,所以电源电动势等于 电容器两板间的电压,即 qmgdEd U =,断开 S 后,已充电的电容器两板仍储有电荷, 板间场强不变,粒子仍保持原来的静止状态,保持 S 闭合,增大两板间距 d ,则两板间电压不变，由 E = 9. B、C U 知，板间场强减小，此时 mg > qE ，粒子向下加速运动。 d 解析：当压力向上时，膜片电极将向上弯曲，使电容器两个电极之间距离减小，电容增 大，故 A 错，B 正确。当压力 F 发生变化时，电容器的电容也发生变化，电容器会有不断 的充、放电现象，所以电流

14、计有示数。当压力不变时，因为电压恒定，电容器带电荷量不会 改变，电流计无示数，故 C 正确，D 错误。 10. B、C 解析：两个电容器所带电荷量的总量一定， Q = Q1 + Q 2 ，对于右侧的电容器， Q 2 = C 2 U 2 , U 2 = E 2 d 2 ，对于带电小球根据共点力平衡条件：如答图所示 tan a = qE 2 。 mg 若使 增大，则 E 2 、U2、Q2 应增大，Q1 应减小 对于左侧电容器： Q1 = C1 U1 ， 因 、Q 板接地即电势相同，U1=U2 总成立， 所以当 U1 增大且 Q1 减小时 C1 减小，电容 C1 的决定因素从决定式可知， C1 =

15、故存在下述三种可能性： e 减小、S 减小、d 增大。 11. 1´10 12. -7 eS ， 4pkd 3.5 ´10-6 解析：开始时油滴受力平衡， mg = qE 3 1 或 2 2 13. 解答： （1） 设第 n 滴液滴在 A、 B 间做匀速直线运动， 此时， 板上电荷量 Q = (n - 1q ， 板间电压 U = g 的加速度（可以向上，也可以向下） ， 2 3mg mg 所受电场力应增为 或减为 2 2 Q U 3Q Q 由C = 和E = 可知 Q 应增为 或减为 。 U d 2 2 若产生 Q ( n - 1q = 。 C C U (n - 1q = 板间电场强度 E = d Cd 由平衡