高考物理总复习第8单元静电场第23讲电容器及其应用

第23讲电容器及其应用知识自查必备

考点互动探究

教师备用习题知识自查必备【知识总览】绝缘又相距很近的导体

【辨别明理】(1)电容器所带的电荷量是指每个极板所带电荷量的代数和.(

)(2)电容器的电容与电容器所带电荷量成反比.(

)(3)放电后的电容器电荷量为零,电容也为零.(

)(4)电容器充电后两极板带上等量的异种电荷,电容器中储存电场能.(

)(5)使电容器带电的过程,正电荷由正极板移动到负极板并与负电荷中和.(

)×√知识自查必备×××考点一电容器及平行板电容器的动态分析例1

[2021·华师一附中质检]如图所示,两块相互靠近的平行金属板组成的平行板电容器,极板N与静电计相连,极板M与静电计的外壳均接地.用静电计测量平行板电容器两极板间的电势差U.在两板相距一定距离d时,给电容器充电,静电计指针张开一定角度.在整个实验过程中,保持电容器所带电荷量Q不变,下面的操作中将使静电计指针张角变大的是(

)A.仅将M板向上平移B.仅将M板向右平移C.仅在M、N之间插入云母板D.仅在M、N间插入金属板,且不和M、N接触考点互动探究A考点互动探究

考点互动探究变式

(多选)如图所示,两平行金属板M、N与电源相连,N板接地,在距两板等距离的P点固定一个带负电的点电荷,则下列说法正确的是(

)A.若保持S接通,将M板下移一小段距离,则M板的带电荷量增加B.若保持S接通,将M板下移一小段距离,则P点的电势升高C.若将S接通后再断开,将N板下移一小段距离,两板间场强增大D.若将S接通后再断开,将N板下移一小段距离,点电荷在P点的电势能保持不变AB考点互动探究

考点互动探究将S接通后再断开,将N板向下移动,间距增大,由C选项知场强不变,由于UNP=EdNP,N与P点之间的距离变大,所以N与P点之间的电势差增大,所以P点的电势升高,根据Ep=qφ可知,负点电荷在P点的电势能减小,故D错误.

考点互动探究要点总结实验十观察电容器的充、放电现象考点互动探究1.实验目的:观察电容器在充电、放电时电路中的电流情况,观察充电、放电过程中电容器两极板的电压情况,以形成对充电、放电过程的正确认识.2.实验原理:电流和电压是无法用肉眼直接看到的,本实验借助于电流表和电压表,根据电流表的读数,判断充电、放电电路中电流的方向和大小变化情况.根据电压表的读数,判断电容器两极板电势差在充电、放电过程中的变化情况.电路原理图如图所示.考点互动探究例2

[2021·台州模拟]图甲是一种测量电容器电容的实验电路图,实验是通过对高阻值电阻放电的方法,测出电容器充电至电压U时所带电荷量Q,从而求出待测电容器的电容C.某同学在一次实验时的情况如下:A.按图甲所示的电路图接好电路;B.接通开关S,调节电阻箱R的阻值,使电流表的指针偏转接近满刻度,记下此时电流表的示数I0=490μA,电压表的示数U0=8.0V;C.断开开关S,同时开始计时,每隔5s或10s测一次电流i的值,将测得数据填入表格,并标示在图乙的坐标纸上(横坐标表示时间t,纵坐标表示电流i),如图乙中小黑点所示.考点互动探究(1)在图乙中画出i-t图像;[答案]如图所示[解析]用平滑的曲线连接,作出图像如图.考点互动探究(2)图乙中图像与坐标轴所围成面积的物理意义是

;

在开始放电时电容器所带的电荷量[解析]由ΔQ=I·Δt知,i-t图像与坐标轴所包围的面积表示电容器在开始放电时所带的电荷量.考点互动探究(3)该电容器电容为

F(结果保留2位有效数字);

1.1×10-3

考点互动探究(4)若某同学实验时把电压表接在E、D两端,则电容的测量值比它的真实值

(选填“偏大”“偏小”或“相等”).

偏小[解析]电容的测量值比它的真实值偏小,原因是若把电压表接在E、D两端,则电容器在放电时,有一部分电荷会从电压表中通过,从而使得通过电流表中的电荷量小于电容器的带电荷量,使电容的测量值比它的真实值偏小.考点互动探究变式

在测定电容器电容的实验中,将电容器、电压传感器、阻值为3kΩ的电阻R、电源、单刀双掷开关按图甲所示电路图进行连接.先使开关S与1端相连,电源给电容器充电,充电完毕后把开关S掷向2端,电容器放电,直至放电完毕.实验得到与电压传感器相连接的计算机所记录的电压随时间变化的u-t曲线,由计算机对数据处理后记录得到“峰值”及曲线与时间轴所围“面积”的值,如图乙所示.考点互动探究(1)根据图甲所示的电路,观察图乙可知:充电电流与放电电流方向

(选填“相同”或“相反”),大小都随时间

(选填“增加”或“减小”).

相反减小[解析]由电路图可知,充电和放电时流过R的电流方向相反;电压均随时间减小,说明电流均随时间减小.考点互动探究(2)该电容器的电容为

F(结果保留2位有效数字).

1.0×10-2

考点互动探究要点总结1.(多选)如图所示,一平行板电容器充电后与电源断开,负极板接地,C表示电容器的电容、U表示正、负极板间的电势差、Q表示电容器所带的电荷量、E表示两板间的场强.正极板保持不动,将负极板缓慢向左平移一小段距离l0,则图中关于各物理量与负极板移动距离x的关系图像中正确的是 (

)BD教师备用习题教师备用习题

BC教师备用习题教师备用习题

3.有一种用高阻值电阻放电法测电容的实验方法,是先对电容器充电,再让其对高阻值电阻放电,测出电容器充电电压为U0时所带的电荷量为Q0,从而求出待测电容器的电容C.某同学的实验步骤如下:A.按图甲所示电路图连接好实验电路;B.接通开关S,调节电阻箱R的阻值,使小量程电流表的指针接近满偏,记下这时电流表的示数I0=540μA及此时电压表的示数U0=6.2V,I0和U0分别是电容器放电的初始电流和电压;教师备用习题C.断开开关S,同时开始计时,每隔5s或10s测一次电流I的值,把测得的数据填入预先设计的表格中,再将表格中的数据(10组)表示在以时间t为横坐标轴、电流I为纵坐标轴的直角坐标系中,如图乙所示.教师备用习题(1)在图乙中作出电容器放电的I-t图像.教师备用习题[答案]

如图所示(2)估算出该电容器两端的电压为U0时所带的电荷量Q0为

C.

(3)该电容器的电容C约为

F.

教师备用习题

8.75×10-31.41×10-34.利用电容器通过高阻值电阻放电可以测电容器的电容,其电路图如图所示,测量原理如下:电容器充电后,所带电荷量Q、两极板间电势差U与电容C之间满足一定的关系,U可由直流电压表直接读出,Q可由电容器放电测量.使电容器通过高阻值电阻放电,放电电流随电容器两极板间电势差U的减小而减小,测出不同时刻的放电电流值,直到I=0,作出放电电流I随时间t变化的I-t图像,求出电容器所带的电荷量,再求出电容器的电容.在某次实验中,所给实验器材有:教师备用习题A.直流电源(8V);B.滑动变阻器(0~10Ω);C.滑动变阻器(0~10kΩ);D.定值电阻(10Ω);E.定值电阻(10kΩ);F.待测电容器;G.电流表A;H.电压表V;I.开关S'和S,导线若干.(1)滑动变阻器应选择

,定值电阻应选择

.(均填仪器前面的字母)

教师备用习题BE[解析]通过高阻值电阻放电可以测电容器的电容,因此定值电阻应选择大电阻,即E;根据电路图可知,滑动变阻器选择总阻值小的更便于调节,即B.(2)以放电电流为纵坐标,以放电时间为横坐标,在坐标纸上作出充电电压U=8V时的I-t图像,如图所示为一次实验所得的I-t图像.估算出电容器在整个放电过程中释放的电荷量Q=

C(结果保留两位有效数字).

教师备用习题3.4×10-3[解析]根据I-t图像的含义可知图线