资源简介 8 电容器 电容1～9题每题7分，共63分考点一 电容器和电容1．(多选)下列关于电容器和电容的说法中，正确的是( )A．根据C＝可知，电容器的电容与其所带电荷量成正比，与两极板间的电压成反比B．对于确定的电容器，其所带电荷量与两极板间的电压成正比C．对于确定的电容器，无论其两极板间的电压如何变化(小于击穿电压且不为零)，它所带的电荷量与电压的比值都恒定不变D．电容器的电容是表示电容器容纳电荷本领大小的物理量，其大小与加在两极板间的电压无关2．a、b两个电容器如图甲所示，图乙是它们的部分参数。则关于a、b两个电容器，下列说法正确的是( )A．a、b两个电容器的电容之比为8∶1B．a、b两个电容器的电容之比为4∶5C．b电容器工作时最多能容纳电荷0.1 CD．a电容器工作时最多能容纳电荷1 C3．(2023·北京市第十一中学高二期中)对于某个给定的电容器，图中描述其所带电荷量Q、两板间的电势差U、电容C之间相互关系错误的是( )考点二 实验：观察电容器的充放电现象4．(7分)(2023·四川雅安中学高二阶段练习)在“观察电容器的充放电现象”实验中：把干电池E、电阻箱R、电容器C、电流表G、单刀双掷开关S按图甲电路图连成实验电路如图乙所示，将电阻箱R调到合适阻值。(1)(1分)先使开关S接1，电源给电容器充电，观察到电流表指针偏转情况为________；A．逐渐偏转到某一刻度后保持不变B．逐渐偏转到某一刻度后迅速回到0C．迅速偏转到某一刻度后保持不变D．迅速偏转到某一刻度后逐渐减小到0(2)(2分)电容器充电完毕，断开开关，此时如图甲所示电路图中电容器上极板________(填“带正电”“带负电”或“不带电”)；(3)(4分)然后将开关S接2，电容器放电。在放电过程中，电流________(填“向左”或“向右”)流过电阻箱R，若该电流大小为i，电容器所带电荷量为Q，电容器两极板间电势差为U，电容器的电容为C。下面关于i、Q、U、C随时间t变化的图像中正确的是______。考点三 平行板电容器及其动态变化5．(2023·邢台市高一期末)如图为研究影响平行板电容器大小因素实验时的操作示意图，下列说法符合实际情况的是( )A．进行如图甲所示的操作时，平行板电容器的电容增大B．进行如图乙所示的操作时，平行板电容器的电容增大C．进行如图丙所示的操作时，若插入的是电介质，平行板电容器的电容增大D．进行如图丙所示的操作时，若插入的是金属板，平行板电容器的电容减小6.(2023·天津市第二南开学校高二月考)如图所示，平行板电容器两极板带等量异种电荷，下极板接地，一带电油滴位于电容器中的P点且处于平衡状态。现将电容器的上极板竖直向下移动一小段距离，则( )A．电容器的电容减小 B．带电油滴带正电荷C．带电油滴仍将静止 D．P点的电势将升高7.(2023·泸州市高二期中)如图所示的装置由绝缘框架MN、固定不动的金属板a、能在声波驱动下沿水平方向振动的金属膜b构成，a、b通过导线与电源两极及灵敏电流计G相接。当声源在空气中发出声音时，灵敏电流计G显示出相应的电流信息，则( )A．b板振动过程中，a、b板所带的电荷量不变B．b板振动过程中，a、b板间的电场强度发生变化C．b板振动过程中，电流表指针偏转方向始终不变D．b板向右的位移最大时，a、b板所构成的电容器的电容最小8．(多选)(2023·内江市高二期末)如图，一位同学用底面半径为r的圆柱塑料瓶制作了一种电容式传感器，用来测定瓶内溶液深度的变化。瓶的外壁涂有一层导电涂层和瓶内导电溶液构成电容器的两极，它们通过探针和导线与电源、电流计、开关相连，中间的一层塑料为绝缘电介质，其厚度为d，相对介电常数为εr，若发现在某段时间t内有大小为I的电流从下向上流过电流计，设电源电压恒定为U。则下列说法中正确的是( )A．瓶内液面降低了B．电容器的电容变大C．电容器在这段时间内充电D．电容器在这段时间内放电9.如图所示，水平金属板A、B分别与电源两极相连，带电油滴处于静止状态。现将B板右端向下移动一小段距离，两金属板表面仍均为等势面，则该油滴( )A．仍然保持静止 B．竖直向下运动C．向左下方运动 D．向右下方运动10题10分，11题15分，共25分10.(多选)(2024·河南沁阳永威学校高二月考)如图所示，两极板水平放置的平行板电容器与电压为U的直流电源连接，下极板接地，静电计外壳接地。闭合开关S时，一带电油滴恰好静止于电容器中的P点。下列说法正确的是( )A．若将A极板向下平移一小段距离，则带电油滴向下运动B．若将A极板向下平移一小段距离，P点电势将降低C．若断开开关S，再将B极板向下平移一小段距离，静电计指针张角变大D．若断开开关S，再将B极板向下平移一小段距离，P点电势将升高11．(15分)(2023·咸宁市高二期末)某课外兴趣小组用如图甲所示的电路观察电解电容器的充、放电现象，并测量电容器的电容。(1)(3分)粗略观察充、放电的电流大小和方向时，应选择表头为________(选填“乙”或“丙”)图的电流表；(2)(3分)下列关于电容器充电时，充电电流 i与时间t的关系图像，所带电荷量q与极板间的电压U的关系图像正确的是________； (3)(3分)为了能测量电容，将甲图中电流表换成电流传感器，请根据电路图连接实物图；(4)(3分)电容器放电过程中，电流随时间变化的规律如图所示，计算机可以得出i－t图像中图线跟横轴所围成的面积为0.869 mA·s。已知电阻R为500 Ω，直流电源电压恒为2 V，则该电容器电容为________μF(结果保留三位有效数字)；(5)(3分)仅将500 Ω的电阻R改为1 000 Ω，重新观察电容放电曲线，请在原i－t图像中大致画出电阻为1 000 Ω时的放电曲线。 (12分)12.一平行板电容器充电后与电源断开，负极板接地。两极板间有一个正检验电荷固定在P点，如图所示。以C表示电容器的电容、E表示两极板间的电场强度、φ表示P点的电势、Ep表示正电荷在P点的电势能。若正极板保持不动，将负极板缓慢向右平移一小段距离x0的过程中，各物理量与负极板移动距离x的关系图像正确的是( )8 电容器 电容1．BCD [电容器的电容是表示电容器容纳电荷本领大小的物理量，一个确定的电容器对应唯一的电容值，由电容的定义式知确定的电容器所带电荷量与电压的比值恒定不变，不能说电容器的电容与其所带电荷量成正比，与两极板间的电压成反比，故A错误，C、D正确；对于确定的电容器，由于电容是定值，由Q＝CU，知其所带电荷量与两极板间的电压成正比，故B正确。]2．C [由题图乙知a的电容是1 000 μF，b的电容是10 000 μF，所以a、b两个电容器的电容之比为＝，A、B错误；b电容器最多能容纳电荷Qb＝CbUb＝10 000×10－6×10 C＝0.1 C，C正确；a电容器最多能容纳电荷Qa＝CaUa＝1 000×10－6×80 C＝0.08 C，D错误。]3．A [电容器的电容由电容器本身决定，与电容器所带电荷量无关，故C－Q图像为一条平行于横轴的直线，故A错误，B正确；电容器的电容由电容器本身决定，与电容器两极板间电势差无关，故U－C图像为一条平行于纵轴的直线，故D正确；根据电容定义式C＝可得Q＝CU，可知Q－U图像为一条过原点的倾斜直线，故C正确。]4．(1)D (2)带正电 (3)向右 B解析 (1)使开关S接1，电源给电容器充电，电路瞬间有了充电电流，随着电容器所带电荷量逐渐增大，电容器两极板间的电压逐渐增大，充电电流逐渐减小，所以此过程中观察到电流表指针迅速偏转到某一刻度后逐渐减小到0，D正确。(2)由题图甲可知，电容器上极板与电源正极相连，故电容器充电完毕，断开开关，电容器上极板带正电。(3)在放电过程中，电流向右流过电阻箱R；放电过程中，电容与电容器所带电荷量和电容器极板间电势差没有关系，可知电容器电容保持不变，D错误；放电过程中，电容器所带电荷量逐渐减小，根据电容定义式C＝，可知电容器极板间电势差逐渐减小，则放电电流逐渐减小，根据i＝，可知Q－t图像的切线斜率绝对值逐渐减小，B正确，A、C错误。5．C [平行板电容器电容的决定式为C＝，题图甲中减小正对面积S，电容C减小，故A错误；题图乙中增大两极板之间的距离d，电容C减小，故B错误；在两极板之间插入电介质，相对介电常数增大，电容C增大，故C正确；在两极板之间插入金属板，等效于减小两极板间的距离d，电容C增大，故D错误。]6．C [上极板下移时，则d减小，由C＝，可知C增大，A错误；由带电油滴原来处于平衡状态可知电场力方向竖直向上，根据电场强度方向向下，则油滴带负电，B错误；平行板电容器的上极板竖直向下移动一小段距离，由于电容器两极板带电荷量不变，根据E＝＝＝＝，可知极板间场强不变，油滴所受的电场力不变，则油滴仍静止，C正确；场强E不变，而P点与下极板间的距离不变，则由公式U＝Ed可知，P点与下极板间电势差不变，而下极板接地，则P点的电势不变，D错误。]7．B [由C＝，Q＝CU可知，电容器的电容随两极板间距离的变化而变化，可知a、b板所带电荷量发生变化，A错误；b板在声波驱动下沿水平方向振动，两极板间的距离发生变化，两极板与电源相连，电势差恒定，由E＝可知，a、b板间的电场强度发生变化，B正确；b板振动过程中电容不断充电、放电，故电流表指针偏转方向发生变化，C错误；b板向右的位移最大时，a、b板间距最小，所构成的电容器的电容最大，D错误。]8．AD [根据C＝＝＝，电流从下向上流过电流计，说明电容器放电，根据C＝说明电容减小，则h在减小，瓶内液面降低了，故选A、D。]9．D [两极板平行时带电油滴处于平衡状态，则重力大小等于电场力大小，当B板右端向下移动一小段距离，油滴处板间距离增大，电场强度减小，电场力小于重力。由于电场线垂直于金属板表面，所以油滴处的电场线如图所示，所以重力与电场力的合力偏向右下方，故油滴向右下方运动，选项D正确。]10．CD [电容器与电源相连，电压U不变，若将A极板向下平移一小段距离，两极板间距减小，根据E＝，可知电场强度增大，油滴受到的电场力增大，带电油滴向上运动，故A错误；由以上分析知电场强度增大，根据UPB＝EdPB＝φP－0，可知P点电势将升高，故B错误；若断开开关S，电容器带电荷量Q不变，将B极板向下平移一小段距离，根据C＝，可知电容减小，根据C＝，可知极板间电压增大，静电计指针张角变大，故C正确；若断开开关S，电容器带电荷量Q不变，将B极板向下平移一小段距离，根据E＝＝＝＝，可知电场强度不变，根据UPB＝EdPB＝φP－0，可知P点电势将升高，故D正确。]11．(1)乙 (2)A (3)见解析图 (4)435 (5)见解析图解析 (1)充、放电的电流方向相反，应选择可以测量正反向电流的表头乙。(2)电容器充电过程中，电流逐渐减小，电容器充电结束后，电流减为0，故A正确，B错误；根据电容的定义式，电荷量与极板间电压成正比，所以图线应为过原点的倾斜直线，故C、D错误。(3)实物连线如图所示(4)根据Q＝It可知i－t图像中图线跟横轴所围的面积为通过的电荷量Q＝0.869 mA·s＝8.69×10－4 C，因此C＝≈435 μF(5)仅将R为500 Ω的电阻改为1 000 Ω，其他器件参数不变，则t＝0时放电电流减小为原来的，但i－t图像中图线跟横轴所围的面积不变，因此电阻为1 000 Ω的放电曲线如图所示。12．C [由C＝可知d减小时，C变大，但不是一次函数关系，A错误；在电容器两极板所带电荷量一定的情况下，U＝，E＝＝，E与d无关，即与x无关，E－x图像为平行于横轴的直线，B错误；在负极板接地的情况下，设P点最初到负极板的距离为l，则负极板向右平移后P点的电势为φ＝E(l－x)，即φ－x图像为向下倾斜的直线，C正确；正检验电荷在P点的电势能Ep＝qφ＝qE(l－x)，即Ep－x图像为向下倾斜的直线，D错误。]8 电容器 电容[学习目标] 1.知道什么是电容器及平行板电容器的主要构造(重点)。2.理解电容的概念及其定义式，能应用其定义式进行简单计算(重难点)。3.观察电容器充电和放电现象，了解其能量转换。4.了解常见的电容器。5.掌握平行板电容器两类动态变化问题的分析方法(重难点)。一、电容器人们在使用相机或手机拍照时，若光线不足，相机或手机一般会自动开启闪光灯补充光线。闪光的能量从哪里来的呢？_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________1．构造：任何两个________________又互相靠近的导体都可以看成一个电容器，是储存电荷和电能的元件。2．平行板电容器：两块彼此隔开________放置的金属板构成一个最简单的电容器，叫作平行板电容器。这两块金属板称为电容器的两极。3．电容器的电荷量：______________________所带电荷量的____________。4．充电、放电：(1)充电：把电容器的两个极板与电源的正负极相连，使两个极板上带上__________________的过程。充电后，跟电源正极相连的极板带________，跟电源负极相连的极板带________。充电过程如图甲所示。(2)放电：用导线把充电后的电容器的两个极板接通，两个极板上的电荷________，电容器失去电荷的过程。放电后，电容器任一极板带电荷量均为________。放电过程如图乙所示。5．从能量的角度区分充电与放电：充电是从电源获得能量储存在电容器中，放电是把电容器中的________转化为其他形式的能量。(1)电容器只能储存同种电荷。( )(2)任何绝缘的物质都能作为电介质。( )(3)电容器带电时，两个极板只有一个板上有电荷。( )例1 在如图所示实验中，关于平行板电容器的充、放电，下列说法正确的是( )A．开关接1时，平行板电容器充电，且上极板带正电B．开关接1时，平行板电容器充电，且上极板带负电C．开关接2时，平行板电容器充电，且上极板带正电D．开关接2时，平行板电容器充电，且上极板带负电二、电容 常见的电容器1．电容(1)定义：电容器所带________________与电容器两极板间的________________的比值，叫作电容器的电容。(2)定义式：________(比值定义法)Q指________个极板所带电荷量的绝对值。(3)单位：电容的国际单位：________，简称：________，用字母________表示，常用的单位还有________和________，1 F＝______ μF＝________ pF。(4)物理意义：描述电容器储存电荷能力的物理量。(5)由________表明，电容器的电容在数值上等于两极板间的电势差为________时电容器所带的电荷量。2．常见的电容器(1)分类：分为________电容器和________电容器两类。(2)固定电容器：________电容器、________电容器、________电容器、________电容器等。(3)可变电容器是由两组金属片组成，固定不动的一组金属片叫作________，可以转动的一组金属片叫作________。转动动片，两组金属片的________________发生变化，电容就会随着改变。(4)电容器的额定电压和击穿电压①击穿电压：加在电容器两极间的电压不能超过某一限度，超过这一限度，绝缘介质将被击穿，致使电容器损坏，这个__________叫作击穿电压。②额定电压：指电容器____________所能承受的最大电压，它比击穿电压要________。(5)电容器符号：(1)电容器的电容跟它所带电荷量成正比。( )(2)对于确定的电容器，它所带电荷量跟它两极板间电压的比值保持不变。( )(3)同一个电容器额定电压和击穿电压相等。( )(4)当加在电容器的电压超过额定电压时，电容器将被击穿。( )例2 (多选)(2024·张家口市尚义县联考)某型号AED模拟治疗仪器的电容器电容是15 μF，充电至9 kV电压，下列说法正确的是( )A．电容器的击穿电压为9 kVB．电容器的击穿电压高于9 kVC．电容器充电后的电荷量为0.135 CD．当放电完成后，电容为0例3 有一充电的平行板电容器，两板间的电势差为3 V，现使它的电荷量减少3×10－4 C，于是电容器两板间的电势差降为原来的，则此电容器的电容是多大？电容器原来带的电荷量是多少？__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________电容器电容的另一表达式如图所示，Q－U图像是一条过原点的直线，其中Q为一个极板上所带电荷量的绝对值，U为两板间的电势差，直线的斜率表示电容大小。因此C＝，即电容的大小在数值上等于两极板间的电压增加(或减小)1 V所增加(或减小)的电荷量。三、实验：观察电容器的充放电现象(一)实验原理1．电容器的充电过程如图所示，当开关S接1时，电容器接通电源，在静电力的作用下自由电子从正极板经过电源向负极板移动，正极板因________电子而带________电，负极板因________电子而带________电。正、负极板带________的正、负电荷。电荷在移动的过程中形成电流。2.电容器的放电过程如图所示，当开关S接2时，电容器通过电阻R放电，放电电流由电容器的正极板经过电阻R流向电容器的负极板，电容器正、负极板上电荷发生________。(二)实验器材直流电源、单刀双掷开关、平行板电容器、电流表、小灯泡、导线若干。(三)实验步骤1．按图连接好电路。2．把单刀双掷开关S接在上面，使接触点1和接触点2连通，观察电容器的充电现象，并将结果记录在表格中。3．将单刀双掷开关S接在下面，使接触点3和接触点2连通，观察电容器的放电现象，并将结果记录在表格中。4．记录好实验结果，关闭电源。(四)实验记录和分析实验项目 实验现象电容器充电 灯泡 灯泡的亮度由________到________最后________(均填“明”“暗”或“熄灭”)电流表1 电流表1的读数由________到________最后为________(均填“大”“小”或“零”)电容器放电 灯泡 灯泡的亮度由________到________最后________(均填“明”“暗”或“熄灭”)电流表2 电流表2的读数由________到________最后为________(均填“大”“小”或“零”)(五)注意事项1．电流表要选用小量程的灵敏电流计。2．要选择大容量的电容器。3．实验要在干燥的环境中进行。4．在做放电实验时，在电路中串联一个电阻(小灯泡)，以免烧坏电流表。例4 (2023·南充市高一期末)某研究性学习小组做“用传感器观察电容器的充电和放电”的实验，把一个电容器、电流传感器(相当于电流表)、电阻、电源、单刀双掷开关按图甲所示连接。先将开关S拨至1端，电源给电容器充电，然后将开关S拨至2端，电容器放电，与电流传感器相连的计算机记录这一过程中电流随时间变化的I－t图线，如图乙所示。(1)在形成电流曲线1的过程中，电容器的电容____________，电容器两极板间的电压____________，电容器两极板间的电场强度__________，电容器中的电场能________；(均填“逐渐增大”“不变”或“逐渐减小”)(2)曲线1与横轴所围面积________(填“大于”“等于”或“小于”)曲线2与横轴所围面积，该“面积”表示的物理意义为______________________。四、平行板电容器及其动态变化1．在探究影响平行板电容器电容大小的因素的实验中静电计在实验中的作用是什么？_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________2.如图，实验中待测电容器所带的电荷量是否变化？实验中怎样知道电容器电容变大还是变小？_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________3．利用平行板电容器进行实验(1)如图甲所示，保持Q和d不变，减小两极板的正对面积S，观察到静电计指针偏角增大，请依据C＝分析电容C的变化。(2)如图乙所示，保持Q和S不变，增大两极板间的距离d，观察到静电计指针偏角增大，请依据C＝分析电容C的变化。(3)如图丙所示，保持Q、S、d不变，插入电介质，观察到静电计指针偏角减小，请依据C＝分析电容C的变化。 _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________1．静电计实质上也是一种验电器，把验电器的金属球与一个导体连接，金属外壳与另一个导体相连(或者金属外壳与另一个导体同时接地)，从验电器指针偏转角度的大小可以推知两个导体间电势差的大小。2．平行板电容器的电容平行板电容器的电容C与极板的正对面积S及极板间的电介质的相对介电常数εr成正比，与极板间距离d成反比。即C＝。3．平行板电容器的两类动态问题(1)平行板电容器动态的分析思路(2)两类动态分析的比较例5 (2023·成都市高二期末)如图为某同学制作的风力传感器，一平行金属板电容器充电后与电源断开，正极板固定且与静电计连接，可动极板与静电计外壳均接地，两极板间有一个负检验电荷固定在P点。风力越大，可动极板向右移动的距离越大(可动极板始终在P点左侧)，则( )A．电容器的电容越小B．静电计的指针张角越小C．极板间的电场强度越大D．P点的负检验电荷的电势能越小C＝与C＝的比较公式 内容 C＝ C＝公式特点 定义式 决定式意义 对某电容器Q∝U，但＝C不变，反映了电容器容纳电荷的本领 平行板电容器，C∝εr，C∝S，C∝，反映了影响电容器电容大小的因素例6 (2023·南充市高级中学期末)工厂在生产纺织品、纸张等绝缘材料时，为了实时监控其厚度，通常要在其生产流水线上设置如图所示传感器。其中A、B为平行板电容器的上、下两个极板，上下位置均固定，且分别接在恒压直流电源的两极上(电源电压小于材料的击穿电压)。当流水线上通过的产品厚度增大时，下列说法正确的是( )A．A、B平行板电容器的电容减小B．A、B两极板上的电荷量变小C．有电流从b向a流过灵敏电流计D．A、B两极板间的电场强度减小8 电容器 电容一、闪光的能量来自电容器。梳理与总结1．彼此绝缘2．平行3．任意一块极板 绝对值4．(1)等量异种电荷 正电 负电(2)中和 零5．能量二、1．(1)电荷量Q 电势差U (2)C＝ 一 (3)法拉 法 F 微法皮法 106 1012 (5)C＝ 1 V2．(1)固定 可变 (2)纸质 电解 云母 陶瓷 (3)定片 动片 正对面积 (4)①极限电压 ②正常工作 低许多三、(一)失去 正 获得 负 等量2．中和(四)明 暗 熄灭 大 小 零 明暗 熄灭 大 小 零四、1．反映两极板之间的电压，电压越大，静电计的指针偏转的角度就越大。2．实验中待测电容器所带的电荷量保持不变，静电计的指针偏转角度变大说明电容器电压变大，由C＝知电容减小，反之亦然。3．(1)S减小，电势差U增大，电容C减小。(2)d增大，电势差U增大，电容C减小。(3)插入电介质，电势差U减小，电容C增大。一、易错辨析(1)× (2)√ (3)×例1 A [开关接1时，平行板电容器充电，上极板与电源正极相连，故上极板带正电，A对，B错；开关接2时，平行板电容器放电，放电结束后上、下极板均不带电，C、D错。]二、易错辨析(1)× (2)√ (3)× (4)×例2 BC [电容器可以充电至9 kV电压，为了确保电容器的安全，电容器的击穿电压应高于9 kV，故A错误，B正确；电容器充电后的电荷量为Q＝CU＝15×10－6×9×103 C＝0.135 C，故C正确；电容器的电容大小由电容器自身决定，与电荷量大小无关，可知当放电完成后，电容不变，依然是15 μF，故D错误。]例3 150 μF 4.5×10－4 C解析 电容器两极板间的电势差的变化量为ΔU＝U＝×3 V＝2 V，由C＝，得C＝ F＝1.5×10－4 F＝150 μF。设电容器原来所带的电荷量为Q，则Q＝CU＝1.5×10－4×3 C＝4.5×10－4 C。三、例4 (1)不变 逐渐增大 逐渐增大 逐渐增大 (2)等于 电容器所带电荷量解析 (1)曲线1的过程为电容器充电过程，电容大小与充放电无关，因此电容器的电容不变；随着充电过程进行，极板上的电荷量逐渐增加，根据公式C＝可知，电容器两极板间的电压逐渐增大；根据公式E＝，可知电容器两极板间的电场强度逐渐增大，电场能也逐渐增大。(2)曲线1与横轴所围面积和曲线2与横轴所围面积都表示电容器所带的电荷量，曲线1与横轴所围面积是充电电荷量，曲线2与横轴所围面积是放电电荷量，两者相等。四、例5 B [平行金属板充电后与电源断开，电荷量Q不变，根据电容的决定式C＝可知，风力越大，可动极板向右移动的距离越大，平行金属板的距离d越小，电容C越大，故A错误；根据电容的定义式C＝可知，Q不变，C越大，U越小，即静电计的指针张角越小，故B正确；根据E＝＝＝＝可知，E不变，故C错误；根据匀强电场中电势差与电场强度的关系，P点与可动极板的电势差UP0＝EdP0＝φP－0>0可知，dP0越小，φP越小，根据P点电势能表达式Ep＝qφP，q<0可知，P点的负检验电荷的电势能Ep越大，故D错误。]例6 C [根据公式C＝可知，当产品厚度增大时，εr变大，电容变大，故A错误；根据Q＝CU，因为电容器的电容变大，两极板间的电压不变，故A、B两极板上的电荷量变大；此时有充电电流从b向a流过灵敏电流计，故B错误，C正确；根据E＝可知，两极板间电压不变，极板间距不变，故电场强度不变，故D错误。](共85张PPT)DIYIZHANG第一章8 电容器 电容1.知道什么是电容器及平行板电容器的主要构造(重点)。2.理解电容的概念及其定义式，能应用其定义式进行简单计算(重难点)。3.观察电容器充电和放电现象，了解其能量转换。4.了解常见的电容器。5.掌握平行板电容器两类动态变化问题的分析方法(重难点)。学习目标一、电容器二、电容 常见的电容器三、实验：观察电容器的充放电现象内容索引课时对点练四、平行板电容器及其动态变化电容器一人们在使用相机或手机拍照时，若光线不足，相机或手机一般会自动开启闪光灯补充光线。闪光的能量从哪里来的呢？答案 闪光的能量来自电容器。1.构造：任何两个 又互相靠近的导体都可以看成一个电容器，是储存电荷和电能的元件。2.平行板电容器：两块彼此隔开 放置的金属板构成一个最简单的电容器，叫作平行板电容器。这两块金属板称为电容器的两极。3.电容器的电荷量： 所带电荷量的 。梳理与总结彼此绝缘平行任意一块极板绝对值4.充电、放电：(1)充电：把电容器的两个极板与电源的正负极相连，使两个极板上带上 的过程。充电后，跟电源正极相连的极板带 ，跟电源负极相连的极板带 。充电过程如图甲所示。(2)放电：用导线把充电后的电容器的两个极板接通，两个极板上的电荷 ，电容器失去电荷的过程。放电后，电容器任一极板带电荷量均为 。放电过程如图乙所示。等量异种电荷正电负电中和中和5.从能量的角度区分充电与放电：充电是从电源获得能量储存在电容器中，放电是把电容器中的 转化为其他形式的能量。能量(1)电容器只能储存同种电荷。( )(2)任何绝缘的物质都能作为电介质。( )(3)电容器带电时，两个极板只有一个板上有电荷。( )√×× 在如图所示实验中，关于平行板电容器的充、放电，下列说法正确的是A.开关接1时，平行板电容器充电，且上极板带正电B.开关接1时，平行板电容器充电，且上极板带负电C.开关接2时，平行板电容器充电，且上极板带正电D.开关接2时，平行板电容器充电，且上极板带负电例1√开关接1时，平行板电容器充电，上极板与电源正极相连，故上极板带正电，A对，B错；开关接2时，平行板电容器放电，放电结束后上、下极板均不带电，C、D错。返回电容 常见的电容器二1.电容(1)定义：电容器所带 与电容器两极板间的 的比值，叫作电容器的电容。(2)定义式：_______(比值定义法)Q指 个极板所带电荷量的绝对值。(3)单位：电容的国际单位： ，简称： ，用字母 表示，常用的单位还有 和 ，1 F＝ μF＝ pF。(4)物理意义：描述电容器储存电荷能力的物理量。电荷量Q电势差U一法拉法F微法皮法1061012(5)由 表明，电容器的电容在数值上等于两极板间的电势差为_____时电容器所带的电荷量。2.常见的电容器(1)分类：分为 电容器和 电容器两类。(2)固定电容器： 电容器、 电容器、 电容器、______电容器等。(3)可变电容器是由两组金属片组成，固定不动的一组金属片叫作______，可以转动的一组金属片叫作 。转动动片，两组金属片的__________发生变化，电容就会随着改变。1 V固定可变纸质电解云母陶瓷定片动片正对面积(4)电容器的额定电压和击穿电压①击穿电压：加在电容器两极间的电压不能超过某一限度，超过这一限度，绝缘介质将被击穿，致使电容器损坏，这个 叫作击穿电压。②额定电压：指电容器 所能承受的最大电压，它比击穿电压要________。(5)电容器符号：极限电压正常工作低许多(1)电容器的电容跟它所带电荷量成正比。( )(2)对于确定的电容器，它所带电荷量跟它两极板间电压的比值保持不变。( )(3)同一个电容器额定电压和击穿电压相等。( )(4)当加在电容器的电压超过额定电压时，电容器将被击穿。( )√××× (多选)(2024·张家口市尚义县联考)某型号AED模拟治疗仪器的电容器电容是15 μF，充电至9 kV电压，下列说法正确的是A.电容器的击穿电压为9 kVB.电容器的击穿电压高于9 kVC.电容器充电后的电荷量为0.135 CD.当放电完成后，电容为0例2√√电容器可以充电至9 kV电压，为了确保电容器的安全，电容器的击穿电压应高于9 kV，故A错误，B正确；电容器充电后的电荷量为Q＝CU＝15×10－6×9×103 C＝0.135 C，故C正确；电容器的电容大小由电容器自身决定，与电荷量大小无关，可知当放电完成后，电容不变，依然是15 μF，故D错误。 有一充电的平行板电容器，两板间的电势差为3 V，现使它的电荷量减少3×10－4 C，于是电容器两板间的电势差降为原来的 ，则此电容器的电容是多大？电容器原来带的电荷量是多少？例3答案 150 μF 4.5×10－4 C设电容器原来所带的电荷量为Q，则Q＝CU＝1.5×10－4×3 C＝4.5×10－4 C。总结提升电容器电容的另一表达式返回如图所示，Q－U图像是一条过原点的直线，其中Q为一个极板上所带电荷量的绝对值，U为两板间的电势差，直线的斜率表示电容大小。因此C＝ ，即电容的大小在数值上等于两极板间的电压增加(或减小)1 V所增加(或减小)的电荷量。实验：观察电容器的充放电现象三(一)实验原理1.电容器的充电过程如图所示，当开关S接1时，电容器接通电源，在静电力的作用下自由电子从正极板经过电源向负极板移动，正极板因 电子而带 电，负极板因 电子而带 电。正、负极板带 的正、负电荷。电荷在移动的过程中形成电流。失去正获得负等量2.电容器的放电过程如图所示，当开关S接2时，电容器通过电阻R放电，放电电流由电容器的正极板经过电阻R流向电容器的负极板，电容器正、负极板上电荷发生 。中和(二)实验器材直流电源、单刀双掷开关、平行板电容器、电流表、小灯泡、导线若干。(三)实验步骤1.按图连接好电路。2.把单刀双掷开关S接在上面，使接触点1和接触点2连通，观察电容器的充电现象，并将结果记录在表格中。3.将单刀双掷开关S接在下面，使接触点3和接触点2连通，观察电容器的放电现象，并将结果记录在表格中。4.记录好实验结果，关闭电源。(四)实验记录和分析实验项目 实验现象电容器 充电 灯泡 灯泡的亮度由 到 最后 (均填“明”“暗”或“熄灭”)电流表1 电流表1的读数由 到 最后为 (均填“大”“小”或“零”)电容器 放电 灯泡 灯泡的亮度由 到 最后 (均填“明”“暗”或“熄灭”)电流表2 电流表2的读数由 到 最后为 (均填“大”“小”或“零”)明暗熄灭大小零明暗熄灭大小零(五)注意事项1.电流表要选用小量程的灵敏电流计。2.要选择大容量的电容器。3.实验要在干燥的环境中进行。4.在做放电实验时，在电路中串联一个电阻(小灯泡)，以免烧坏电流表。 (2023·南充市高一期末)某研究性学习小组做“用传感器观察电容器的充电和放电”的实验，把一个电容器、电流传感器(相当于电流表)、电阻、电源、单刀双掷开关按图甲所示连接。先将开关S拨至1端，电源给电容器充电，然后将开关S拨至2端，电容器放电，与电流传感器相连的计算机记录这一过程中电流随时间变化的I－t图线，如图乙所示。例4(1)在形成电流曲线1的过程中，电容器的电容______，电容器两极板间的电压__________，电容器两极板间的电场强度__________，电容器中的电场能__________；(均填“逐渐增大”“不变”或“逐渐减小”)不变逐渐增大逐渐增大逐渐增大(2)曲线1与横轴所围面积______(填“大于”“等于”或“小于”)曲线2与横轴所围面积，该“面积”表示的物理意义为__________________。等于电容器所带电荷量曲线1与横轴所围面积和曲线2与横轴所围面积都表示电容器所带的电荷量，曲线1与横轴所围面积是充电电荷量，曲线2与横轴所围面积是放电电荷量，两者相等。返回平行板电容器及其动态变化四1.在探究影响平行板电容器电容大小的因素的实验中静电计在实验中的作用是什么？答案 反映两极板之间的电压，电压越大，静电计的指针偏转的角度就越大。2.如图，实验中待测电容器所带的电荷量是否变化？实验中怎样知道电容器电容变大还是变小？答案 实验中待测电容器所带的电荷量保持不变，静电计的指针偏转角度变大说明电容器电压变大，由C＝ 知电容减小，反之亦然。3.利用平行板电容器进行实验(1)如图甲所示，保持Q和d不变，减小两极板的正对面积S，观察到静电计指针偏角增大，请依据C＝ 分析电容C的变化。答案 S减小，电势差U增大，电容C减小。(2)如图乙所示，保持Q和S不变，增大两极板间的距离d，观察到静电计指针偏角增大，请依据C＝ 分析电容C的变化。答案 d增大，电势差U增大，电容C减小。(3)如图丙所示，保持Q、S、d不变，插入电介质，观察到静电计指针偏角减小，请依据C＝ 分析电容C的变化。答案 插入电介质，电势差U减小，电容C增大。1.静电计实质上也是一种验电器，把验电器的金属球与一个导体连接，金属外壳与另一个导体相连(或者金属外壳与另一个导体同时接地)，从验电器指针偏转角度的大小可以推知两个导体间电势差的大小。2.平行板电容器的电容平行板电容器的电容C与极板的正对面积S及极板间的电介质的相对介电常数εr成正比，与极板间距离d成反比。即C＝梳理与总结3.平行板电容器的两类动态问题(1)平行板电容器动态的分析思路(2)两类动态分析的比较 (2023·成都市高二期末)如图为某同学制作的风力传感器，一平行金属板电容器充电后与电源断开，正极板固定且与静电计连接，可动极板与静电计外壳均接地，两极板间有一个负检验电荷固定在P点。风力越大，可动极板向右移动的距离越大(可动极板始终在P点左侧)，则A.电容器的电容越小B.静电计的指针张角越小C.极板间的电场强度越大D.P点的负检验电荷的电势能越小例5√平行金属板充电后与电源断开，电荷量Q不变，根据电容的决定式C＝ 可知，风力越大，可动极板向右移动的距离越大，平行金属板的距离d越小，电容C越大，故A错误；根据匀强电场中电势差与电场强度的关系，P点与可动极板的电势差UP0＝EdP0＝φP－0>0可知，dP0越小，φP越小，根据P点电势能表达式Ep＝qφP，q<0可知，P点的负检验电荷的电势能Ep越大，故D错误。总结提升公式 内容公式特点 定义式 决定式意义 对某电容器Q∝U，但 ＝C不变，反映了电容器容纳电荷的本领 平行板电容器，C∝εr，C∝S，C∝ ，反映了影响电容器电容大小的因素 (2023·南充市高级中学期末)工厂在生产纺织品、纸张等绝缘材料时，为了实时监控其厚度，通常要在其生产流水线上设置如图所示传感器。其中A、B为平行板电容器的上、下两个极板，上下位置均固定，且分别接在恒压直流电源的两极上(电源电压小于材料的击穿电压)。当流水线上通过的产品厚度增大时，下列说法正确的是A.A、B平行板电容器的电容减小B.A、B两极板上的电荷量变小C.有电流从b向a流过灵敏电流计D.A、B两极板间的电场强度减小例6√根据公式C＝ 可知，当产品厚度增大时，εr变大，电容变大，故A错误；根据Q＝CU，因为电容器的电容变大，两极板间的电压不变，故A、B两极板上的电荷量变大；此时有充电电流从b向a流过灵敏电流计，故B错误，C正确；返回课时对点练五考点一 电容器和电容1.(多选)下列关于电容器和电容的说法中，正确的是A.根据C＝ 可知，电容器的电容与其所带电荷量成正比，与两极板间 的电压成反比B.对于确定的电容器，其所带电荷量与两极板间的电压成正比C.对于确定的电容器，无论其两极板间的电压如何变化(小于击穿电压且 不为零)，它所带的电荷量与电压的比值都恒定不变D.电容器的电容是表示电容器容纳电荷本领大小的物理量，其大小与加 在两极板间的电压无关123456789101112基础对点练√√√123456789101112电容器的电容是表示电容器容纳电荷本领大小的物理量，一个确定的电容器对应唯一的电容值，由电容的定义式知确定的电容器所带电荷量与电压的比值恒定不变，不能说电容器的电容与其所带电荷量成正比，与两极板间的电压成反比，故A错误，C、D正确；对于确定的电容器，由于电容是定值，由Q＝CU，知其所带电荷量与两极板间的电压成正比，故B正确。2.a、b两个电容器如图甲所示，图乙是它们的部分参数。则关于a、b两个电容器，下列说法正确的是A.a、b两个电容器的电容之比为8∶1B.a、b两个电容器的电容之比为4∶5C.b电容器工作时最多能容纳电荷0.1 CD.a电容器工作时最多能容纳电荷1 C√123456789101112123456789101112b电容器最多能容纳电荷Qb＝CbUb＝10 000×10－6×10 C＝0.1 C，C正确；a电容器最多能容纳电荷Qa＝CaUa＝1 000×10－6×80 C＝0.08 C，D错误。3.(2023·北京市第十一中学高二期中)对于某个给定的电容器，图中描述其所带电荷量Q、两板间的电势差U、电容C之间相互关系错误的是√123456789101112123456789101112电容器的电容由电容器本身决定，与电容器所带电荷量无关，故C－Q图像为一条平行于横轴的直线，故A错误，B正确；电容器的电容由电容器本身决定，与电容器两极板间电势差无关，故U－C图像为一条平行于纵轴的直线，故D正确；根据电容定义式C＝ 可得Q＝CU，可知Q－U图像为一条过原点的倾斜直线，故C正确。考点二 实验：观察电容器的充放电现象4.(2023·四川雅安中学高二阶段练习)在“观察电容器的充放电现象”实验中：把干电池E、电阻箱R、电容器C、电流表G、单刀双掷开关S按图甲电路图连成实验电路如图乙所示，将电阻箱R调到合适阻值。123456789101112(1)先使开关S接1，电源给电容器充电，观察到电流表指针偏转情况为____；A.逐渐偏转到某一刻度后保持不变B.逐渐偏转到某一刻度后迅速回到0C.迅速偏转到某一刻度后保持不变D.迅速偏转到某一刻度后逐渐减小到0123456789101112D123456789101112使开关S接1，电源给电容器充电，电路瞬间有了充电电流，随着电容器所带电荷量逐渐增大，电容器两极板间的电压逐渐增大，充电电流逐渐减小，所以此过程中观察到电流表指针迅速偏转到某一刻度后逐渐减小到0，D正确。(2)电容器充电完毕，断开开关，此时如图甲所示电路图中电容器上极板________(填“带正电”“带负电”或“不带电”)；123456789101112带正电由题图甲可知，电容器上极板与电源正极相连，故电容器充电完毕，断开开关，电容器上极板带正电。(3)然后将开关S接2，电容器放电。在放电过程中，电流______(填“向左”或“向右”)流过电阻箱R，若该电流大小为i，电容器所带电荷量为Q，电容器两极板间电势差为U，电容器的电容为C。下面关于i、Q、U、C随时间t变化的图像中正确的是___。123456789101112向右B123456789101112在放电过程中，电流向右流过电阻箱R；放电过程中，电容与电容器所带电荷量和电容器极板间电势差没有关系，可知电容器电容保持不变，D错误；考点三 平行板电容器及其动态变化5.(2023·邢台市高一期末)如图为研究影响平行板电容器大小因素实验时的操作示意图，下列说法符合实际情况的是A.进行如图甲所示的操作时，平行板电容器的电容增大B.进行如图乙所示的操作时，平行板电容器的电容增大C.进行如图丙所示的操作时，若插入的是电介质，平行板电容器的电容增大D.进行如图丙所示的操作时，若插入的是金属板，平行板电容器的电容减小123456789101112√123456789101112平行板电容器电容的决定式为C＝ ，题图甲中减小正对面积S，电容C减小，故A错误；题图乙中增大两极板之间的距离d，电容C减小，故B错误；在两极板之间插入电介质，相对介电常数增大，电容C增大，故C正确；在两极板之间插入金属板，等效于减小两极板间的距离d，电容C增大，故D错误。6.(2023·天津市第二南开学校高二月考)如图所示，平行板电容器两极板带等量异种电荷，下极板接地，一带电油滴位于电容器中的P点且处于平衡状态。现将电容器的上极板竖直向下移动一小段距离，则A.电容器的电容减小B.带电油滴带正电荷C.带电油滴仍将静止D.P点的电势将升高123456789101112√123456789101112由带电油滴原来处于平衡状态可知电场力方向竖直向上，根据电场强度方向向下，则油滴带负电，B错误；123456789101112场强E不变，而P点与下极板间的距离不变，则由公式U＝Ed可知，P点与下极板间电势差不变，而下极板接地，则P点的电势不变，D错误。7.(2023·泸州市高二期中)如图所示的装置由绝缘框架MN、固定不动的金属板a、能在声波驱动下沿水平方向振动的金属膜b构成，a、b通过导线与电源两极及灵敏电流计G相接。当声源在空气中发出声音时，灵敏电流计G显示出相应的电流信息，则A.b板振动过程中，a、b板所带的电荷量不变B.b板振动过程中，a、b板间的电场强度发生变化C.b板振动过程中，电流表指针偏转方向始终不变D.b板向右的位移最大时，a、b板所构成的电容器的电容最小√123456789101112123456789101112由C＝ ，Q＝CU可知，电容器的电容随两极板间距离的变化而变化，可知a、b板所带电荷量发生变化，A错误；b板在声波驱动下沿水平方向振动，两极板间的距离发生变化，两极板与电源相连，电势差恒定，由E＝ 可知，a、b板间的电场强度发生变化，B正确；123456789101112b板振动过程中电容不断充电、放电，故电流表指针偏转方向发生变化，C错误；b板向右的位移最大时，a、b板间距最小，所构成的电容器的电容最大，D错误。8.(多选)(2023·内江市高二期末)如图，一位同学用底面半径为r的圆柱塑料瓶制作了一种电容式传感器，用来测定瓶内溶液深度的变化。瓶的外壁涂有一层导电涂层和瓶内导电溶液构成电容器的两极，它们通过探针和导线与电源、电流计、开关相连，中间的一层塑料为绝缘电介质，其厚度为d，相对介电常数为εr，若发现在某段时间t内有大小为I的电流从下向上流过电流计，设电源电压恒定为U。则下列说法中正确的是A.瓶内液面降低了B.电容器的电容变大C.电容器在这段时间内充电D.电容器在这段时间内放电123456789101112√√1234567891011129.如图所示，水平金属板A、B分别与电源两极相连，带电油滴处于静止状态。现将B板右端向下移动一小段距离，两金属板表面仍均为等势面，则该油滴A.仍然保持静止 B.竖直向下运动C.向左下方运动 D.向右下方运动123456789101112√123456789101112两极板平行时带电油滴处于平衡状态，则重力大小等于电场力大小，当B板右端向下移动一小段距离，油滴处板间距离增大，电场强度减小，电场力小于重力。由于电场线垂直于金属板表面，所以油滴处的电场线如图所示，所以重力与电场力的合力偏向右下方，故油滴向右下方运动，选项D正确。10.(多选)(2024·河南沁阳永威学校高二月考)如图所示，两极板水平放置的平行板电容器与电压为U的直流电源连接，下极板接地，静电计外壳接地。闭合开关S时，一带电油滴恰好静止于电容器中的P点。下列说法正确的是A.若将A极板向下平移一小段距离，则带电油滴向 下运动B.若将A极板向下平移一小段距离，P点电势将降低C.若断开开关S，再将B极板向下平移一小段距离，静电计指针张角变大D.若断开开关S，再将B极板向下平移一小段距离，P点电势将升高123456789101112√能力综合练√123456789101112电容器与电源相连，电压U不变，若将A极板向下平移一小段距离，两极板间距减小，根据E＝ ，可知电场强度增大，油滴受到的电场力增大，带电油滴向上运动，故A错误；由以上分析知电场强度增大，根据UPB＝EdPB＝φP－0，可知P点电势将升高，故B错误；12345678910111211.(2023·咸宁市高二期末)某课外兴趣小组用如图甲所示的电路观察电解电容器的充、放电现象，并测量电容器的电容。123456789101112(1)粗略观察充、放电的电流大小和方向时，应选择表头为_____(选填“乙”或“丙”)图的电流表；乙充、放电的电流方向相反，应选择可以测量正反向电流的表头乙。(2)下列关于电容器充电时，充电电流i与时间t的关系图像，所带电荷量q与极板间的电压U的关系图像正确的是____；123456789101112A123456789101112电容器充电过程中，电流逐渐减小，电容器充电结束后，电流减为0，故A正确，B错误；根据电容的定义式，电荷量与极板间电压成正比，所以图线应为过原点的倾斜直线，故C、D错误。(3)为了能测量电容，将甲图中电流表换成电流传感器，请根据电路图连接实物图；123456789101112答案 见解析图123456789101112实物连线如图所示(4)电容器放电过程中，电流随时间变化的规律如图所示，计算机可以得出i－t图像中图线跟横轴所围成的面积为0.869 mA·s。已知电阻R为500 Ω，直流电源电压恒为2 V，则该电容器电容为_____μF(结果保留三位有效数字)；123456789101112435根据Q＝It可知i－t图像中图线跟横轴所围的面积为通过的电荷量Q＝0.869 mA·s＝8.69×10－4 C，因此C＝ ≈435 μF(5)仅将500 Ω的电阻R改为1 000 Ω，重新观察电容放电曲线，请在原i－t图像中大致画出电阻为1 000 Ω时的放电曲线。123456789101112答案 见解析图123456789101112仅将R为500 Ω的电阻改为1 000 Ω，其他器件参数不变，则t＝0时放电电流减小为原来的 ，但i－t图像中图线跟横轴所围的面积不变，因此电阻为1 000 Ω的放电曲线如图所示。间的电场强度、φ表示P点的电势、Ep表示正电荷在P点的电势能。若正极板保持不动，将负极板缓慢向右平移一小段距离x0的过程中，各物理量与负极板移动距离x的关系图像正确的是12.一平行板电容器充电后与电源断开，负极板接地。两极板间有一个正检验电荷固定在P点，如图所示。以C表示电容器的电容、E表示两极板123456789101112√尖子生选练123456789101112123456789101112返回在负极板接地的情况下，设P点最初到负极板的距离为l，则负极板向右平移后P点的电势为φ＝E(l－x)，即φ－x图像为向下倾斜的直线，C正确；正检验电荷在P点的电势能Ep＝qφ＝qE(l－x)，即Ep－x图像为向下倾斜的直线，D错误。 展开更多...... 收起↑ 资源列表 第一章 8 电容器 电容 练习（含解析）.docx 第一章 8 电容器 电容.docx 第一章 8 电容器 电容.pptx
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