高考物理 第1部分 第一章 第6、7节 电容器和电容 静电的应用及危害课件 新人教版选修31

第一章第 6、7节理解教材新知把握热点考向应用创新演练知识点一知识点一知识点二知识点二知识点三知识点三考向一考向三随堂基础巩固随堂基础巩固课时跟踪训练课时跟踪训练考向二3平行板电容器的电容与两板的正对面平行板电容器的电容与两板的正对面 积积S、板间距离、板间距离d、板间电介质有关。、板间电介质有关。4静电的应用：静电屏蔽、静电喷漆、静电的应用：静电屏蔽、静电喷漆、 静电除尘、静电复印等。静电除尘、静电复印等。静电的危害：雷鸣闪电、火花放电、静电的危害：雷鸣闪电、火花放电、静电放电引起的电磁干扰等。静电放电引起的电磁干扰等。自学教材自学教材 1电容器电容器 (1)定义：由两个彼此定义：由两个彼此 又互相又互相 的导体组成。的导体组成。 (2)平行板电容器：平行板电容器： 结构：由两块结构：由两块 的平行金属板组成。的平行金属板组成。 带电特点：两板带带电特点：两板带 电荷，分布在两板相对的电荷，分布在两板相对的内侧。某一极板所带电荷量的内侧。某一极板所带电荷量的 规定为电容器的带电规定为电容器的带电荷量。荷量。绝缘绝缘靠近靠近彼此绝缘彼此绝缘等量异种等量异种绝对值绝对值 (3)电容器的充、放电过程：电容器的充、放电过程： 充电：指使电容器带电的过程，充电电流流向充电：指使电容器带电的过程，充电电流流向 ，充电后两极板带等量异种电荷。，充电后两极板带等量异种电荷。 放电：指使充电后的电容器失去电荷的过程，放电放电：指使充电后的电容器失去电荷的过程，放电电流流向电流流向 。 充、放电过程中的能量变化。充、放电过程中的能量变化。 电容器充电后，电容器中就储存了电能。将电容器两电容器充电后，电容器中就储存了电能。将电容器两极连接，异种电荷通过放电中和，储存的电能就释放出来，极连接，异种电荷通过放电中和，储存的电能就释放出来，转化为其他形式的能量，例如发光、发热等。转化为其他形式的能量，例如发光、发热等。正极板正极板负极板负极板储存电荷储存电荷C/V1061012重点诠释重点诠释1电容器的充、放电过程电容器的充、放电过程充电过程充电过程放电过程放电过程电流流向电流流向极板电量极板电量增加增加减小减小板间电场板间电场增强增强减弱减弱结果结果板间电压与电源相同，两板间电压与电源相同，两极板带等量异种电荷极板带等量异种电荷板间电压为零，极板间电压为零，极板电荷中和板电荷中和图图1611对电容对电容CQ/U，以下说法正确的是，以下说法正确的是 ()A电容器充电荷量越大，电容增加越大电容器充电荷量越大，电容增加越大B电容器的电容跟它两极所加电压成反比电容器的电容跟它两极所加电压成反比C电容器的电容越大，所带电荷量就越多电容器的电容越大，所带电荷量就越多D对于确定的电容器，它所充的电荷量跟它两极板间对于确定的电容器，它所充的电荷量跟它两极板间所加电压的比值保持不变所加电压的比值保持不变解析：解析：电容器的电容是由电容器本身的因素决定的，与电电容器的电容是由电容器本身的因素决定的，与电容器的带电荷量容器的带电荷量Q和两极间的电压无关。所以和两极间的电压无关。所以D对。对。答案：答案：D 自学教材自学教材 1实验探究：平行板电容器的电容与哪些因素有关？实验探究：平行板电容器的电容与哪些因素有关？ (1)方法：采取方法：采取 法，在电容器带电荷量法，在电容器带电荷量Q不变不变的情况下，只改变电容器的极板正对面积的情况下，只改变电容器的极板正对面积S、板间距离、板间距离d、板、板间电介质的介电常数间电介质的介电常数中的一个量。中的一个量。 (2)静电计电势差的意义：由于静电计的金属球与其中一静电计电势差的意义：由于静电计的金属球与其中一个极板相连，两者电势相等，静电计的金属外壳与另一个极个极板相连，两者电势相等，静电计的金属外壳与另一个极板相连板相连(或同时接地或同时接地)，两者电势相等。所以静电计的电势差实，两者电势相等。所以静电计的电势差实质上也反映了质上也反映了 的电势差的大小。的电势差的大小。控制变量控制变量电容器两极板间电容器两极板间 2常用电容器常用电容器 (1)分类：分类： 按电介质分：按电介质分： 电容器、电容器、 电容器、陶瓷电电容器、陶瓷电容器、容器、 电容器等。电容器等。 按是否可变分：按是否可变分： 电容器、电容器、 电容器等。电容器等。云母云母纸质纸质电解电解可变可变固定固定 (2)电容器的额定电压和击穿电压：电容器的额定电压和击穿电压： 击穿电压：加在电容器两极板上的电压不能超过某击穿电压：加在电容器两极板上的电压不能超过某一限度，超过这个限度，电介质将被一限度，超过这个限度，电介质将被 ，电容器损坏，电容器损坏，这个极限电压称为击穿电压。这个极限电压称为击穿电压。 额定电压：电容器能够额定电压：电容器能够 工作时的电压。电工作时的电压。电容器外壳上标的电压即是额定电压，这个值比击穿电压低。容器外壳上标的电压即是额定电压，这个值比击穿电压低。击穿击穿长期正常长期正常 重点诠释重点诠释2(2012福州高二检测福州高二检测)如图如图162所所示的实验装置中，平行板电容器的极板示的实验装置中，平行板电容器的极板A与一灵敏的静电计相接，极板与一灵敏的静电计相接，极板B接地。接地。若极板若极板B向上移动一点，由观察到的静电计指针变化作向上移动一点，由观察到的静电计指针变化作出平行板电容器电容变小的结论的依据是出平行板电容器电容变小的结论的依据是 ()A两极板间的电压不变，极板上的电荷量变小两极板间的电压不变，极板上的电荷量变小B两极板间的电压不变，极板上的电荷量变大两极板间的电压不变，极板上的电荷量变大C极板上的电荷量几乎不变，两极板间的电压变小极板上的电荷量几乎不变，两极板间的电压变小D极板上的电荷量几乎不变，两极板间的电压变大极板上的电荷量几乎不变，两极板间的电压变大图图162答案：答案：D 1静电的应用静电的应用 (1)静电喷涂的工作原理：使精细的油漆液滴飞离喷嘴时静电喷涂的工作原理：使精细的油漆液滴飞离喷嘴时带上同种电荷，彼此带上同种电荷，彼此 ，并在，并在 作用下飞向作为电作用下飞向作为电极的工件。极的工件。 (2)激光打印机的工作原理：利用正、负电荷互相激光打印机的工作原理：利用正、负电荷互相 。自学教材自学教材排斥排斥电场力电场力吸引吸引 2静电的危害静电的危害 (1)雷雨云的雷鸣闪电给人类造成巨大损失。雷雨云的雷鸣闪电给人类造成巨大损失。 (2)静电火花点燃易燃物质引起静电火花点燃易燃物质引起 和火灾。和火灾。 (3)静电放电引起电子设备的故障，造成静电放电引起电子设备的故障，造成 干扰。干扰。 (4)静电放电击穿集成电路和精密的电子元件，或促静电放电击穿集成电路和精密的电子元件，或促使元件老化，降低生产成品率。使元件老化，降低生产成品率。 (5)静电在工业中如电子工业、胶片和塑料工业、造纸静电在工业中如电子工业、胶片和塑料工业、造纸印刷工业、纺织工业中等都会产生危害。印刷工业、纺织工业中等都会产生危害。爆炸爆炸电磁电磁 3静电危害的防止静电危害的防止 (1)尽快导走多余电荷，避免静电积累。尽快导走多余电荷，避免静电积累。 (2)调节空气的调节空气的 。 (3)在易燃、易爆气体和粉尘聚集的场所保持良好的在易燃、易爆气体和粉尘聚集的场所保持良好的 。通风通风湿度湿度重点诠释重点诠释 1静电的产生过程静电的产生过程 两种不同的物体相互摩擦可以起电，甚至干燥的空两种不同的物体相互摩擦可以起电，甚至干燥的空气与衣物摩擦也会起电。摩擦起的电在能导电的物体上气与衣物摩擦也会起电。摩擦起的电在能导电的物体上可迅速流失，而在不导电的绝缘体如化纤、毛织物等物可迅速流失，而在不导电的绝缘体如化纤、毛织物等物体上就不会流失而形成静电，并聚集起来，当达到一定体上就不会流失而形成静电，并聚集起来，当达到一定的电压时就产生放电现象，产生火花并发出声响。的电压时就产生放电现象，产生火花并发出声响。 2放电现象产生的原因放电现象产生的原因 通常情况下空气是不导电的，但是如果电场特别强，气通常情况下空气是不导电的，但是如果电场特别强，气体分子中的正、负电荷受到方向相反的强电场力，有可能被体分子中的正、负电荷受到方向相反的强电场力，有可能被“撕撕”开，这个现象叫做空气的电离，电离后空气中存在着负开，这个现象叫做空气的电离，电离后空气中存在着负离子、正离子和自由离子，这些离子在强电场作用下加速运离子、正离子和自由离子，这些离子在强电场作用下加速运动，高速运动的离子撞击气体分子，使更多的分子电离，这动，高速运动的离子撞击气体分子，使更多的分子电离，这时空气成为导体，于是产生了放电现象。时空气成为导体，于是产生了放电现象。3专门用来运输柴油、汽油的油罐车，在它的尾部都装专门用来运输柴油、汽油的油罐车，在它的尾部都装有一条拖在地上的铁链，对铁链的作用，下列说法正有一条拖在地上的铁链，对铁链的作用，下列说法正确的是确的是 ()A让铁链与路面摩擦产生静电，使油罐车积累一定让铁链与路面摩擦产生静电，使油罐车积累一定的静电荷的静电荷B让铁链发出声音，以引起其他车辆的注意让铁链发出声音，以引起其他车辆的注意C由于罐体与油摩擦产生了静电，罐体上的静电被铁由于罐体与油摩擦产生了静电，罐体上的静电被铁链导入大地，从而避免了火花放电链导入大地，从而避免了火花放电D由于罐体与油摩擦产生了静电，铁链将油的静电导由于罐体与油摩擦产生了静电，铁链将油的静电导入大地，从而避免了火花放电入大地，从而避免了火花放电解析：解析：在运输柴油、汽油时，由于上下左右颠簸摇摆，在运输柴油、汽油时，由于上下左右颠簸摇摆，造成油和油罐的摩擦而产生静电，汽车轮胎导电性能不造成油和油罐的摩擦而产生静电，汽车轮胎导电性能不好，难以把静电导入大地，所以用一条拖在地上的铁链好，难以把静电导入大地，所以用一条拖在地上的铁链就能避免静电的积累。所以只有就能避免静电的积累。所以只有C正确。正确。答案：答案：C答案答案150 F4.5104 C150 F对于对于“1 000 pF,220 V”的云母电容器，下列说法中错误的的云母电容器，下列说法中错误的是是 ()A所带电荷量总是所带电荷量总是2.2107 CB所带电荷量是所带电荷量是1.0107 C时，两极间电压是时，两极间电压是100 VC每当两极间电压增加每当两极间电压增加10 V时，所带电荷量增加时，所带电荷量增加1.0108 CD使它所带电荷量增加使它所带电荷量增加Q，两极间电压随之增加，两极间电压随之增加U，且且Q/U1.0109 F答案：答案：A 例例2如图如图163所示，平所示，平行板电容器与电压为行板电容器与电压为U的直流电的直流电源源(内阻不计内阻不计)连接，下极板接地，连接，下极板接地，开关开关S闭合时一带电油滴位于电闭合时一带电油滴位于电容器中的容器中的P点且恰好处于平衡状态。现将平行板电容器的点且恰好处于平衡状态。现将平行板电容器的上极板竖直向上移动一小段距离，则上极板竖直向上移动一小段距离，则 () A带电油滴将沿竖直方向向上运动带电油滴将沿竖直方向向上运动 BP点的电势将降低点的电势将降低 C带电油滴的电势能将不变带电油滴的电势能将不变 D电容器的电容减小，极板带电量增大电容器的电容减小，极板带电量增大图图163审题指导审题指导解答本题时应注意以下三点：解答本题时应注意以下三点：(1)电容器始终与电源相连。电容器始终与电源相连。(2)板间距与场强的关系。板间距与场强的关系。(3)板间距与电容大小的关系。板间距与电容大小的关系。 解析解析电容器与电源相连，当上极板上移时，板间距电容器与电源相连，当上极板上移时，板间距离离d增大，场强增大，场强EU/d减小，电场力减小，带电油滴将向下减小，电场力减小，带电油滴将向下运动，运动，A错；由错；由UEd知，知，P与下极板电势差减小，与下极板电势差减小，P点电势点电势降低，降低，B对；由对；由Epq以及粒子带负电可判断，电势能增加，以及粒子带负电可判断，电势能增加，C错；由错；由CQ/U知知C减小，减小，U不变，不变，Q将减小，将减小，D错。错。答案答案B 讨论平行板电容器的相关问题时，首先要确定是保讨论平行板电容器的相关问题时，首先要确定是保持电势差一定还是电荷量一定，然后根据电容器的结构持电势差一定还是电荷量一定，然后根据电容器的结构变化确定其电容的变化，再根据电容的定义式和场强与变化确定其电容的变化，再根据电容的定义式和场强与电势差的关系进行讨论。电势差的关系进行讨论。若开关若开关S接通一段时间后再断开，然后将上极板竖直向上移接通一段时间后再断开，然后将上极板竖直向上移动一小段距离，则上述四个选项中正确的选项是动一小段距离，则上述四个选项中正确的选项是_。解析：解析：开关开关S断开后，电容器上的电量保持不变，板间距断开后，电容器上的电量保持不变，板间距d增增大，电容器的电容减小，大，电容器的电容减小，D错误。由错误。由QCU可知，板间电压可知，板间电压增大，又因电量一定时，板间电场强度与距离无关，增大，又因电量一定时，板间电场强度与距离无关，E不变，不变，故带电油滴静止不动，故带电油滴静止不动，A错误，由错误，由UEd可知，可知，P与下极板与下极板间的电势差不变，间的电势差不变，p不变，由不变，由Epqp可知，带电油滴具有可知，带电油滴具有的电势能不变，的电势能不变，C正确，正确，B错误。错误。答案：答案：C 例例3(2011广东高考广东高考)如图如图164为静电除尘器除尘机理的示意图。尘埃为静电除尘器除尘机理的示意图。尘埃在电场中通过某种机制带电，在电场在电场中通过某种机制带电，在电场力的作用下向集尘极迁移并沉积，以力的作用下向集尘极迁移并沉积，以达到除尘的目的。下列表述正确的是达到除尘的目的。下列表述正确的是 () A到达集尘极的尘埃带正电荷到达集尘极的尘埃带正电荷 B电场方向由集尘极指向放电极电场方向由集尘极指向放电极 C带电尘埃所受电场力的方向与电场方向相同带电尘埃所受电场力的方向与电场方向相同 D同一位置带电荷量越多的尘埃所受电场力越大同一位置带电荷量越多的尘埃所受电场力越大图图164审题指导审题指导解答本题时应注意以下两点：解答本题时应注意以下两点：(1)电场的方向一定由高电势端指向低电势端。电场的方向一定由高电势端指向低电势端。(2)尘埃吸附电子后带负电。尘埃吸附电子后带负电。 解析解析集尘极与电源的正极相连带正电，放电极带集尘极与电源的正极相连带正电，放电极带负电，尘埃在电场力作用下向集尘极迁移，说明尘埃带负负电，尘埃在电场力作用下向集尘极迁移，说明尘埃带负电荷，电荷，A项错误；电场方向由集尘极指向放电极，项错误；电场方向由集尘极指向放电极，B项正项正确；带电尘埃带负电，因此所受电场力方向与电场方向相确；带电尘埃带负电，因此所受电场力方向与电场方向相反，反，C项错误；同一位置电场强度一定，由项错误；同一位置电场强度一定，由FqE可知，可知，尘埃电荷量越多，所受电场力越大，尘埃电荷量越多，所受电场力越大，D项正确。项正确。答案答案BD (1)静电现象应用的基本原理大部分是让带电的物质静电现象应用的基本原理大部分是让带电的物质微粒在电场力作用下奔向并吸附到异性电极或带电体上，微粒在电场力作用下奔向并吸附到异性电极或带电体上，理解这一原理是解决这类问题的关键。理解这一原理是解决这类问题的关键。 (2)强电场电离空气后，电子在电场力作用下向高电强电场电离空气后，电子在电场力作用下向高电势运动，从而使微粒吸附电子而带负电。势运动，从而使微粒吸附电子而带负电。