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  • 2021-05-13 发布

江苏专版高考物理总复习电容器讲义

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第27讲 电容器 考情剖析 考查内容 考纲要求 考查年份 考查详情 能力要求 电容 电容器 Ⅰ ‎13年 T8—选择,考查电容器电容对电路的影响 T15—计算,以带电粒子在匀强场中运动为背景,计算粒子做匀变速直线运动的速度 分析综合、推理、‎ 应用数学 处理物理问题 ‎14年 T9—选择,考查霍尔效应、电功率 分析综合、推理 ‎17年 T4—选择,考查电容器的两类动态变化 分析综合、推理 弱项清单,1.电容器定义式及决定式;‎ ‎2.电容器的动态分析.‎ 知识整合 ‎1.电容器 ‎                   ‎ ‎(1)构成:两个彼此________又互相靠近的________可构成电容器.‎ ‎(2)极板带电荷量:________极板所带电荷量的绝对值.‎ ‎2.电容器的充、放电 ‎(1)充电:使电容器带电的过程,充电后电容器两极板带上等量的__________,电容器中储存__________.‎ ‎(2)放电:使充电后的电容器失去电荷的过程,放电过程中________能转化为________能.‎ ‎3.电容 ‎(1)定义:电容器所带的________与电容器两极板间的________的比值.‎ ‎(2)意义:表示电容器________________的物理量.‎ ‎(3)定义式:C=________=________.‎ ‎(4)单位:________.‎ ‎4.平行板电容器 电容决定式:C=________,________为两板的正对面积,________为极板间的距离,其中________是介电常数.‎ 方法技巧考点1 两个公式的理解 ‎1.定义式C=适用于一切电容器,采用比值定义法定义,电容C只由电容器本身决定,与两板间的电压U和电量Q均无关.‎ ‎                   ‎ ‎2.决定式C=只适用于平行板电容器,是平行板电容器电容的决定式,与绝缘物质即电介质的介电常数、两板的正对面积和两板间的距离有关.‎ ‎【典型例题1】 如图为一只“极距变化型电容式传感器”部分构件的示意图,当动极板和定极板之间的距离d变化时,电容C便发生变化,通过测量电容C的变化就可知道两极板之间距离d的变化情况.在如图选项中能正确反映电容C与距离d之间变化规律的是(  )‎ A ‎  B C ‎  D 考点2 平行板电容器的动态问题分析 ‎1.运用电容器定义式和决定式分析电容器相关量变化的思路 ‎(1)确定不变量,分析是电压不变还是所带电荷量不变.‎ ‎(2)用决定式C=分析平行板电容器电容的变化.‎ ‎(3)用定义式C=分析电容器所带电荷量或两极板间电压的变化.‎ ‎(4)用E=分析平行板电容器极板间匀强电场场强的变化.‎ ‎2.两类动态问题分析比较 ‎(1)第一类动态变化:两极板间电压U恒定不变.‎ ‎(2)第二类动态变化:电容器所带电荷量Q恒定不变.‎ ‎【典型例题2】 用控制变量法,可以研究影响平行板电容器的因素,如图所示.设两极板正对面积为S,极板间的距离为d,静电计指针偏角为θ.实验中,极板所带电荷量不变,若(  )‎ ‎ A.保持S不变,增大d,则θ变大 ‎ B.保持S不变,增大d,则θ变小 ‎ C.保持d不变,减小S,则θ变小 ‎ D.保持d不变,减小S,则θ不变 ‎ 1.静电计是在验电器的基础上制成的,用其指针张角的大小来定性显示其金属球与外壳之间的电势差大小.如图所示,A、B是平行板电容器的两个金属板,G为静电计.开始时开关S闭合,静电计指针张开一定角度,为了使指针张开的角度增大些,下列采取的措施可行的是(  )‎ ‎ A.断开开关S后,将A、B分开些 ‎ B.保持开关S闭合,将A、B两极板分开些 ‎ C.保持开关S闭合,将A、B两极板靠近些 ‎ D.保持开关S闭合,将变阻器滑动触头向右移动 ‎【典型例题3】 (多选)传感器是一种采集信息的重要器件,如图所示的是一种测定压力的电容式传感器,当待测压力F作用于可动膜片电极上时,以下说法中正确的是(  )‎ ‎ A.若F向上压膜片电极,电路中有从a到b的电流 ‎ B.若F向上压膜片电极,电路中有从b到a的电流 ‎ C.若F向上压膜片电极,电路中不会出现电流 ‎ D.若电流表有示数,则说明压力F发生变化 ‎【典型例题4】 如图所示,甲图中电容器的两个极板和电源的两极相连,乙图中电容器充电后断开电源.在电容器的两个极板间用相同的悬线分别吊起完全相同的小球,小球静止时悬线和竖直方向的夹角均为θ,将两图中的右极板向右平移时,下列说法正确的是(  )‎ ‎       甲          乙 ‎ A.甲图中夹角减小,乙图中夹角增大 ‎ B.甲图中夹角减小,乙图中夹角不变 ‎ C.甲图中夹角不变,乙图中夹角不变 ‎ D.甲图中夹角减小,乙图中夹角减小 ‎ 2.(多选)如图所示,两块平行带电金属板,带正电的极板接地,两板间P点处固定着一个负电荷(电荷量很小).现让两板保持距离不变而水平错开一段距离,则(  )‎ ‎ A.两板间电压变大,P点场强变大 ‎ B.两板间电压变小,P点场强变小 ‎ C.P点电势变大,负电荷的电势能变小 ‎ D.P点电势变小,负电荷的电势能变大当堂检测  1.根据电容器电容的定义式C=,可知(  )‎ ‎                   ‎ ‎ A.电容器所带的电荷量Q越多,它的电容就越大,C与Q成正比 ‎ B.电容器不带电时,其电容为零 ‎ C.电容器两极板之间的电压U越高,它的电容就越小,C与U成反比 ‎ D.以上说法均不对 ‎2.(多选)美国物理学家密立根通过研究平行板间悬浮不动的带电油滴,比较准确地测定了电子的电荷量.如图所示,平行板电容器两极板M、N相距d,两极板分别与电压为U的恒定电源两极连接,极板M带正电.现有一质量为m的带电油滴在极板中央处于静止状态,且此时极板带电荷量与油滴带电荷量的比值为k,则(  )‎ 第2题图 ‎ A.油滴带负电 ‎ B.油滴带电荷量为 ‎ C.电容器的电容为 ‎ D.将极板N向下缓慢移动一小段距离,油滴将向上运动 ‎3.如图所示,用导线将静电计与已经充电的平行板电容器极板连接,保持B极板位置不动,向右沿水平方向移动A极板.下列判断正确的是(  )‎ 第3题图 ‎ A.电容器电容减小 ‎ B.两极板间电压不变 ‎ C.静电计指针偏角变大 ‎ D.两极板间电场强度不变 ‎4.如图所示,M、N是平行板电容器的两个极板,R0为定值电阻,R1、R2为可调电阻,用绝缘细线将质量为m、带正电的小球悬于电容器内部.闭合开关S,小球静止时受到悬线的拉力为F.调节R1、R2,关于F的大小判断正确的是(  )‎ 第4题图 ‎ A.保持R1不变,缓慢增大R2时,F将变大 ‎ B.保持R1不变,缓慢增大R2时,F将变小 ‎ C.保持R2不变,缓慢增大R1时,F将变大 ‎ D.保持R2不变,缓慢增大R1时,F将变小 ‎5.某电容式话筒的原理示意图如图所示,E为电源,R为电阻,薄片P和Q为两相互绝缘的金属极板.当对着话筒说话时,P振动而Q可视为不动,在P、Q间距增大过程中(  )‎ 第5题图 ‎ A.P、Q两板构成电容器的电容增大 ‎ B.P板电荷量增大 ‎ C.M点的电势比N点低 ‎ D.M点的电势比N点高 第27讲 电容器 知识整合 基础自测 ‎1.(1)绝缘 导体 (2)一个 2. (1)异种 电能 (2)电 其他形式的 3.(1)电荷量Q电势差U (2)容纳电荷本领 (3) (4)法拉 4. S d εr 方法技巧 ‎·典型例题1·A ‎·典型例题2·A 【解析】 静电计指针偏转角θ反映电容器两板间电压的大小,根据电容的决定式C=,保持S不变,增大d,电容C减小,再根据定义式C=,知U增大,所以θ变大,故A正确,B错误;保持d不变,减小S,电容减小,再根据定义式C=,知U增大,所以θ变大.故C、D错误.故选A.‎ ‎·变式训练1·A 【解析】 断开电键,电容器带电量不变,将AB分开一些,则d增大,根据C=知,电容减小,根据U=知,电势差增大,指针张角增大.故A正确.保持开关闭合,电容器两端的电势差不变,则指针张角不变知,故B错误.保持开关闭合,电容器两端的电势差不变,则指针张角不变.故C错误.保持开关闭合,电容器两端的电势差不变,变阻器仅仅充当导线功能,滑动触头滑动不会影响指针张角,故D错误.故选A.‎ ‎·典型例题3·BD 【解析】 向上压膜片,使得两板间距离d减小,根据C=知,电容增大,始终跟电源相连,两板间电压不变,根据C=知,Q增大,电容器处于充电状态,电路中有b到a的电流,所以B正确;若F变化,则距离d变化,电容C变化,导致Q变化,电路中有电流通过,电流表有示数,所以D正确.‎ ‎·典型例题4·B 【解析】 甲图中的电容器和电源相连,所以电容器两极板间的电压不变,当极板间的距离增大时,根据公式E=可知,板间的电场强度减小,电场力减小,所以悬线和竖直方向的夹角将减小.当电容器充电后断开电源,电容器的极板所带的电荷量不变;根据平行板电容器的电容公式C=,极板间的电压U==,极板间的电场强度E==,当两个极板电荷量不变,距离改变时,场强与两板间距离无关,故乙图中夹角不变.综上分析,选项B正确.‎ ‎·变式训练2·AD 【解析】 由S减小,致使C减小,E变大,由于Q不变,根据定义式可知U变大;根据-φP=Ed′,Ep=(-q) φP= qEd′,负电荷在此电场中具有的电势能是正的.‎ 当堂检测 ‎1.D ‎2.AC 【解析】 由题意知油滴受到的电场力方向竖直向上,又上极板带正电,故油滴带负电,设油滴带电荷量为q,则极板带电荷量为Q=kq,由于qE=mg,E=,C=,解得q ‎=,C=,将极板N向下缓慢移动一小段距离,U不变,d增大,则电场强度E减小,重力将大于电场力,油滴将向下运动,只有选项A、C正确.‎ ‎3.D 【解析】 A板右移,距离d减小,电容C变大;因为充好电的电容器带电荷量一定,根据定义式C= 可知U减小, 静电计指针偏角变小;再由E=,得E=,由于Q与S都不变,故电场强度E不变;故ABC错误,D正确.‎ ‎4.B 【解析】 据题图可知电容器两端电压UMN即R0两端电压,而R0和R2是串联关系,两者电压的和为电源的电动势,因此R2↑→UR0↓‎ UMN↓→电场强度E↓→F电↓→F↓,A错误,B正确;R2不变,缓慢增大R1时,R0两端电压不变,电容器两端电压不变,故F不变,C、D均错.‎ ‎5.D 【解析】 电容式话筒与电源串联,其电压保持不变,在P、Q间距增大的过程中,根据电容决定式C=可知电容减小;又根据电容定义式C= 可知电容器所带电量减小,P板上电荷量减小,电容器放电,放电电流通过R的方向由M到N,则M点电势高于N点,故B、A、C错误,D正确