人教版高中物理选修31电容器的电容教案Word文件下载.docx

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此式与电阻的定义式R=U/I有对称美。

电容的单位是法拉，符号是F，且1F=1C/V、1F=106μF=1012pF。

值得注意的是：

电容是描述电容器　　　本领大小的物理量，它由电容器本身的构造因数决定，对于平行板电容器：

C=

。

3．从构造上看，常用的电容器分两类：

　　　　和　　　　　，前者的电容是固定不变的，后者一般是通过改变两极的正对面积来改变其电容的，当然也可以通过改变两极间的距离或改变电容器所充的　　　来改变其电容。

4．加在电容器两极间的电压不能超过某一限度，超过这个限度，电介质将被击穿，电容器损坏，这个极限电压叫　　　　。

电容器上一般都标明电容器的　　和额定电压的数值，额定电压是指电容器长期工作时所能承受的电压，额定电压比击穿电压要　。

【典型例题】

一、电容器的基本知识

【例1】电容器是

一种常用的电子元件．对电容器认识正确的是（　　）

A．电容器的电容表示其储存电荷的能力

B．电容器的电容与它所带的电荷量成正比

C．电容器的电容与它两极板间的电压成正比

D．电容的常用单位有μF和pF,1μF＝103pF

二、影响电容大小的因素及动态分析问题

【例2】连接在电池两极上的平行板电容器在两板间的距离减小时（）

A.电容器的电容C变大

B.电容器的带电量Q变大

C.电容器两板间的电势差U变大

D．电容器两板间的电场强度E变大

【例3】.绝缘金属平行板电容器充电后，静电计的指针偏转一定角度，若减小两极板a、b间的距离，同时在两极板间插入电介质，如图1－8－3

所示，则（　　）

A．电容器的电势差会减小

B．电容器的电势差会增大

C．静电计指针的偏转角度会减小

D．静电计指针的偏转角度会增大

【例4】．两块大小、形状完全相同的金属平板平行放置，如图所示构成一平行板电容器，与它相连接的电路如图7所示，接通开关S，电源即给电容器

充电．则（　　）

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，在两极板间插入一块介质，则极板上的电荷量增大．

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，在两极板间插入一块介质，则两极板间的电势差增大

三、电容器的充放电的问题

【例5】两个较大的平行金属板A、B相距为d，分别接在电压为U的电源正、负极上，这时质量为m，带电荷量为－q的油滴恰好静止在两板之间，如图3所示，在其他条件不变的情况下，如果将两板非常缓慢地水平错开一些，那么在错开的过程中（　　）

A．油滴将向上加速运动，电流计中的电流从b流向a

B．油滴将向下加速运动，电流计中的电流从a流向b

C．油滴静止不动，电流计中的电流从b流向a

D．油滴静止不动，电流计中的电流从a流向b

【课后练习】

1.有一只电容器的规格是“1.5μF,9V”，那么（　　）

A．这只电容器上的电荷量不能超过1.5×

10－5C

B．这只电容器上的电荷量不能超过1.35×

C．这只电容器的额定电压为9V

D．这只电容器的击穿电压为9V

2．由电容器电容的定义式C＝

，可知（　　）

A．若电容器不带电，则电容C为零

B．电容C与所带的电荷量Q成正比，与电压U成反比

C．电容C与所带的电荷量Q多少无关

D．电容在数值上等于使两极板间的电压增加1V时所需增加的电荷量

3．如图4所示，要使静电计的指针偏角变小，可采用的方法是（　　）

A．使两极板靠近

B．减小正对面积

C．插入电介质

D．用手碰一下负极板

4．连接在电池两极上的平行板电容器，当两板间的距离减小时（　　）

A．电容器的电容C变大

B．电容器极板的带电荷量Q变

大

C．电容器两极板间的电势差U变大

D．电容器两极板间的电场强度E变大

5．关于水平放置的平行板电容器，下列说法正确的是（　　）

A．将两极板的间距加大，电容将增大

B．将两极板平行错开，使正对面积减小，电容将减小

C．在下极板的内表面上放置一面积和极板相等、厚度小于极板间距的陶瓷板，电容将增大

D．在下极板的内表面上放置一面积和极板相等、

厚度小于极板间距的铝板，电容将增大

6．一个电容器带电荷量为Q时，两极板间的电势差为U，若使其带电荷量增加4×

10－7C，电势差则增加20V，则它的电容是（　　）

A．1×

10－8F　　　　　　B．2×

10－8F

C．4×

10－8F

D．8×

7.平行板电容器的两极板A、B接于电池两极，一带正电小球悬挂在电容器内部，闭合开关S，电容器充电，这时悬线偏离竖直方向的夹角为θ，如图5所示，则（　　）

A．保持开关S闭合，带正电的A板向B板靠近，则θ增大

B．保持开关S闭合，带正电的A板向B板靠近，则θ不变

C．开关S断开，带正电的A板向B板靠近，则θ增大

D．开关S断开，带正电的A板向B板靠近，则θ不变

8．如图6所示，两块较大的金属板A、B相距为d，平行放置并与一电源相连，S闭合后，两板间恰好有一质量为m、带电荷量为q的油滴处于静止状态．以下说法正确的是（　　）

A若将上板A向左平移一小段位移,则油滴向下加速运动,G中有a→b的电流

B若将上板A向上平移一小段位移,则油滴向下加速运动,G中有b→a的电流

C若将下板B向下平移一小段位移,则油滴向上加速运动,G中有b→a的电流

D．若将S断开，则油滴将做自由落体运动，G中无电流通过

9.有一已充电的平行板电容器，若使它带的电荷量减少3×

10-4C，其电压降为原来的三分之一，求电容器原来带的电荷量。

10.电容器的放电的I-t曲线如图1-7-3所示，试根据此图估算电容器释放的电荷量。

例1．答案　A

解析　电容是表示电容器储存电荷本领大小的物理量．电容的大小是由电容器本身结构决定的，与两板间电压及电容器所带电荷量无关．单位μF与pF的换算关系为1μF＝106pF.

例2.ABD

解析　平行板电容器的电容C=εS/4πkd。

当两板间距离d减小时，电容C变大；

因为电容器连接在电池的两极上，所以电容器两板间的电压为定值。

根据电容的定义C=Q/U知：

U不变C变大时，Q将变大；

平行板电容器两板间的电场是匀强电场，由E=U/d知：

U不变d变小时，E将变大。

综上所述，本题的正确答案是ABD。

例3.答案　AC

解析　绝缘金属平行板电容器充电后电荷量Q不变，若减小两极板a、b间的距离，同时在两极板间插入电介质，电容变大，由C＝

知U变小；

静电计指针的偏转角度会减小．

例4.答案　BC

解析　保持S接通则两极板间电势差U不变，减小两极板间的距离d时，根据电场强度公式E＝U/d，两极板间电场的电场强度将要变大，A错误；

根据平行板电容器电容的定义式和决定式，可得C＝

＝

，当在两极板间插入一块介质时，介电常数εr变大，导致电容C变大，而U不变，所以极板上的电荷量增大，B正确；

同理，断

开S时极板上的电荷量Q不变，减小两极板间的距离d时电容C变大，则电势差U一定变小，C正确；

如果在两极板间插入一块介质，则C变大，Q不变则电势差U一定减小，D错误．本题正确选项是B、C.

例5.答案　D

解析　根据平行板之间的正对面积减小，但是两个极板分别和电源的正负极相连，电压保持不变，电场强度不变，油滴受到的静电力和重力仍然平衡，保持静止．面积减小，电容减小，电压不变，所以带电荷量减小，电流计中的电流从a流向b.

课后练习

1.答案　CD

解析　公式C＝

是用比值来定义电容的表达式；

而电容只取决于电容器本身，与电容器储存多少电荷，有无电荷都无关，故A、B错，C对；

又由C＝

知，D对．电容表征的是电容器容纳电荷本领的大小，是电容器本身的一种属性，即欲改变电容需改变电容器本身．

2.答案　BC

解析　9V为电容器的额定电压（

或工作电压），故C正确；

正常工作时的带电荷量Q＝CU＝1.5×

10－6×

9C＝1.35×

10－5C，选项B亦正确．

3.答案　AC

4.答案　ABD

解析　平行板电容器的电容C＝εrS/4πkd.当两极板间距离d减小时，电容C变大，选项A正确．

平行板电容器连接在电池两极上，两极板间的电压为定值，选项C错误．

根据电容定义式，C＝Q/

U，Q＝CU，U不变，C变大，所以Q变大，选项B正确．

平行板电容器两极板间的电场是匀强电场，E＝U/d，U不变，d减小，所以E增大，选项D正确．

5.答案　BCD

解析　影响平行板电容器电容大小的因素有：

①随正对面积的增大而增大；

②随两极板间距离的增大而减小；

③在两极板间放入电介质，电容增大．据上面叙述可直接看出B、C选项正确，对D选项，实际上是减小了平行板的间距．所以本题正确选项应为B、C、D.

6.答案　B

7.答案　AD

解析　小球受重力、水平向右的静电力和悬线的拉力而平衡．当开关S始终闭合时，电容器两板间电势差始终保持不变，当两板间距离d减小时，由E＝

知E变大，小球所受静电力变大，则θ增大；

当电容器充电后S断开时，电容器所带电荷量Q不变，两板间距离d减小时，E＝

，E与d无关，可见E不变，小球所受静电力不变，θ不变．故A、D选项正确．

8.答案　B

解析因A板与电池的负极相连,故A板带负电,由C∝

、Q=CU和E=

可以得出将A板向左平移一小段,则电容器的电容减小,A板带电荷量减少,U不变,板间电场强度不变,则板间的油滴仍平衡;

A板上移,则电容减小,A板带电荷量减小,U不变,板间的电场强度减小,所以油滴向下加速运动,G中有b→a的电流,B对,C错;

将S断开,电容器的带电荷量不变,则油滴仍平衡,所以D错.

9.4.5×

10-4C

10.解析在电容器的放电曲线I-t图中，电流随时间的变化是不均匀的，但是我们可以根据电流的定义I=

得出

，在

很小的情况下，我们可以认为电流是不变的，在不同的时刻释放的电荷量分别为

，

……，电容器释放的电荷总量等于Q=（

）。

而

在图象中就是高为

的、长为Ii的小矩形面积，这些小矩形的面积之和等于I-t图象与横坐标轴之间的面积。

我们可以用油膜法测分子直径时计算油膜面积的方法来计算I-t图象与横轴包围的面积（数小方格的格数）。

我们从左向右以竖排的小格数来求和，N=（16+10+8+6+5+4+3+3+2+2+2+2+2+1+1+5）=72。

根据图象纵横坐标的单位可知，每小格代表的电荷量是4×

10-8C，所以电容器释放的总电量Q=2.88×

10-6C。