《电容器和电容》学案

第八节电容器与电容学案导学学习目标1. 知识目标 知道什么是电容器以及常用的电容器。 理解电容器的电容概念及其定义，并能用来进行有关的计算。 知道公式及其含义，知道平行板电容器的电容与哪些因素有关。 会对平行板电容器问题的动态分析。2. 能力目标 知道利用比值法定义物理量。 学会在实验中用控制变量法的实验方法，提高学生综合运用知识的能力。3. 情感目标结合实际，激发学生学习物理的兴趣。学习重点电容的概念。学习难点电容的定义和引入。对平行板电容器的动态分析。自主学习1. 两个相距很近的平行金属板中间夹上一层绝缘物质，就组成一个最简单的电容器，叫做.实际上，任何两个 又 的导体，都可以看成一个电容器.2. 电容器与电容器的比值，叫做电容器的电容.表达式C =，国际单位制中单位，简称，符号常用较小单位1吓=F, lpF=F.电容是表示电容器 的物理量.3. 平行板电容器极板正对面积为S,极板间距为d,当两极板间是真空时，电容C，当两极板间充满相对介电常数为r，的电介质时，电容C.4. 常用电容器从构造上看，可分为和两类.常丁也纪教肓用的固定电容器有和同步导学例1：有一充电的平行板电容器，两板间电压为3 V,使它的电荷量减少3X10-4C，于是 电容器两极板间的电压降低1/3,此电容器的电容量卩F,电容器原来的带电荷量是C,若把电容器极板上的电荷量全部放掉，电容器的电容量pF.解析：电容器两极板间电势差的变化量为AU = （1 - 1）U = 2X3V = 2V，由C =兽有C = 3x；0 F = 150卩F 设电容器原来带电荷量为Q,则Q = CU=1.5x10-4x3=4.5x10-4C. 电容器的电容是由电容器本身因素决定的，与是否带电、带多少电荷量无关，所以 电容器放掉全部电荷后，电容仍然是150卩F.例2：当一个电容器所带电荷量为Q时，两极板间的电势差为U,如果所带电荷量增大 为2Q,则（）A. 电容器的电容增大为原来的2倍，两极板间电势差保持不变B. 电容器的电容减小为原来的1/2倍，两极板间电势差保持不变C. 电容器的电容保持不变，两极板间电势差增大为原来的2倍D. 电容器的电容保持不变，两极板间电势差减少为原来的1/2倍解析：本题考查对电容器电容定义式的理解，应明确：对某一电容器而言，其电容的 大小，决定于它的结构，与其所带的电荷量及两极板间的电势差无关.由于电容器的内部结构不变，故其电容也不变.由电容的定义式C=Q/U可知，当所带 的电荷量增大为2Q时，两极板间的电压也相应增大为2U,故本题应选C.点评：电容器的电容是用比值法定义的，本章中学过的用比值法定义的物理量还有： 电场强度、电势差，以前学过的用比值法定义的物理量有：压强、密度等.从中了解在物理 学中是怎样来表征事物的某一特性或属性的.例3 （2000年全国高考试题）对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. 将两极扳平行错开，使正对面积减小，电容将减小C. 在下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，电容将增大厂8S解析：根据C = 4kd，影响平行板电容器的电容大小的因素有：正对面积增大， 电容增大；两板间距增大，电容减小；两板间放入电介质，电容增大；两板间放入金 属板，相当于减小平行板的间距，电容增大.所以选项B、C、D正确.点评：这是一道关于电容器的电容的基本题，电容器的电容是由本身的结构来决定 的.空气的介电常数接近于1,其它各种绝缘体的介电常数都大于1,所以空气电容中插入 任何绝缘体，其电容都增大.例4连接在电池两极上的平行板电容器，当两极板间的距离减小时，则（）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变大解析：这是一道考查对电容器的有关物理量理解的问题.平行板电容器的电容亠 、 、C - 4兀kd，当两极板间的距离d减小时，C增大，由于两极板连接在电池两极上，则两极 板间的电势差u保持不变，电容器所带电荷量Q UC变大，两极板间的电场强度E = 变大.选项A、B、D正确.例5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 板间的一质量为m,带电荷量为q的微粒静止不动，下列各叙述中正确的是（）A. 微粒带的是正电B. 电源电动势的大小等于mgd4C. 断开开关S,微粒将向下做加速运动D. 保持开关S闭合，把电容器两极板距离增大，将向下做加速运动解析：粒子受重力和向上电场力作用而静止，两板间的电场方向向下，所以粒子带负 电；由于粒子处于平衡状态时有qE -吨，电源电动势Ed -罟；断开开关S，电容器的带电荷量不变，根据e=乡=Cd旦d4兀kd4兀kQS，极板间电场没有改变，微粒仍将静止不动；保持开关闭合，电容器两极板间电压不变，两极板的距离增大，根据E = 得极板间电场的电场强度变小，微粒将向下做加速运动.所以选项B、D正确.例6（1997年上海市高考试题）如图所示，A、B为平行金严J- 属板，两板相距为d,分别与电源两极相连，两板的中央各有d |一小孔M和N 今有一带电质点，自A板上方相距为d的P点 =M=La _ 由静止自由下落（P、M、N在同一竖直线上），空气阻力忽略不N d T|*B计，到达N孔时速度恰好为零，然后沿原路返回，若保持两极板间的电压不变，贝I（）A. 把A板向上平移一小段距离，质点自P点自由下落后仍能返回B. 把A板向下平移一小段距离，质点自P点自由下落后将穿过N孔继续下落C. 把B板向上平移一小段距离，质点自P点自由下落后仍能返回D. 把B板向下平移一小段距离，质点自P点自由下落后将穿过N孔继续下落解析：平行金属板与电源两极相连，则两极板间电势差U保持不变.带电质点由P运 动到N的过程中，重力做功与电场力做相等.若把A板向上平移一小段距离，质点速度为零的位置仍为N孔，且能返回；若把A板 向下平移一小段距离，质点速度为零的位置仍为N孔，且能返回.若把B板向上平移一小段距离，质点速度为零的位置在N孔之上，且能返回；若把B 板向下平移一小段距离，质点到达N孔时将在一竖直向下的速度，即将穿过N孔继续下落.所 以选项A、C、D正确.同步检测1. 下列关于电容器和电容的说法中，正确的是（）A. 根据C=Q/U可知，电容器的电容与其所带电荷量成正比，跟两板间的电压成反比B. 对于确定的电容器，其所带的电荷量与两板间的电压（小于击穿电压且不为零）成正 比C. 无论电容器的电压如何变化（小于击穿电压且不为零），它所带的电荷量与电压比值恒定不变D.电容器的电容是表示电容器容纳电荷本领的物理量，其大小与加在两板上的电压无关2. 如图175所示，在开关S闭合时，质量为m的带电液滴处于静止状态，那么，下列判断正确的是 （）A. 开关S断开，极板上电荷量将减小，电压降低B. 开关S断开，极板间距离减小，则极板上电荷量减小C. 开关S断开.极板间距离减小，则极板间的电压减小D. 开关S断开，极板间距离减小，则带电液滴向下运动图 175图 1763. 如图176中，是描述电容C、带电荷量Q、电势差U之间的相互关系的图线, 对于给定的电容器，关系正确的是（）4. 电容器A的电容比电容器B的电容大，这表明（）A. A所带的电荷量比B多B. A比B有更大的容纳电荷的本领C. A的体积比B大D. 两电容器的电压都改变1 V时，A的电荷量改变比B的大5. 如图177所示，先接通S使电容器充电，然后断开S.当增大两极板间距离时, 电容器所带电荷量Q、电容C、两板间电势差U,电容器两极板间场强E的变化情况是（ ）A. Q变小，C不变，U不变，E变小B. Q变小，C变小，U不变，E不变C. Q不变，C变小，U变大，E不变D. Q不变，C变小，U变小，E变小6. 平行金属板A、B组成的电容器，充电后与静电计相连，如图178,要使静电计指针张角变大.下列措施中可行的是（）图 178A. A板向上移动B. B板向右移动C. A、B之间插入电介质D. 使两板带的电荷量减小7. 如图179所示，A、B是平行板电容器的两个极板，B板接地，A板带有电荷量 +Q,板间电场中有一固定点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，以下说法中正确的是()A. A板下移时，P点的电场强度不变，P点电势不变图 179B. 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. 一个平行板电容器，当其电荷量增加AQ=1.0x10-6C时，两板间的电压升高AU=10V,则此电容器的电容C=F.若两板间电压为35 V,此时电容器的带电荷量Q =C.9平行板电容器两板间距为4cm，带电5.0X10-8C，板间电场强度为4.5x104N / C，贝I其电容C=F,若保持其他条件不变而使两板正对面积减为原来的1/4,则其电容变为.10. 如图1710所示，平行放置的金屑板A、B组成一只 平行板电容器，对以下两种情况：(1) 保持开关S闭合，使A板向右平移错开一些；(2) S闭合后再断开，然后使A板向上平移拉开些.讨论电容器两扳间的电势差U、电荷量Q、板间场强E的变化 情况.11. 如图1711中.下列几种电路情况中有无电流?若有电流，电阻R上电流方向如何？ 合上开关S瞬间； 合上S后又将电容器C的两板距离增大.图 1711学后反思：你对学案的意见： 课后作业：问题与练习1、2、3、4第八节电容器与电容学案导学答案自主学习：1.平板电容器、彼此绝缘、相互靠近、2带电荷量Q、两板间电压U、Q/U、 法拉、法、F、10-6、10-12、容纳电荷本领3.固定电容、可变电容、电解质 电容同步检测答案：l.BCD 2.C 3.AD 4.BD 5.C 6.AB 7.AC 8.1.0x10 -73.5x10 -69.28pF 7pF10. （1）U保持不变、Q变小、E不变（2） Q不变、E不变、U增大11. （1）从A经R到B （2）由B经R到A