2018年高中物理 第一章 静电场 1.11 电容器的动态分析学案 新人教版选修3-1.doc

电容器的动态分析一、考点突破：知识点考纲要求题型说明电容器的动态分析 1. 理解电容器的两种状态；2. 会根据电容的定义式和决定式对两种状态进行动态分析。选择题、计算题本知识点属于高考重点，考查方向主要是电容器的动态分析，及以电容器中匀强电场为背景考查粒子的平衡问题及能量问题。二、重难点提示：重点：会根据电容的定义式和决定式对两种状态进行动态分析。难点：电容串并联中的动态分析。1. 平行板电容器的动态分析问题常见的类型（1）电容器始终和电源连接，此时U恒定，则QCUC，而C，两板间场强E； （2）电容器充电后与电源断开，此时Q恒定，则U，C，场强E。2. 运用电容的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分析电容器两极板间电场强度的变化。 例题1 如图所示，两块较大的金属板A、B平行放置并与一电源相连，S闭合后，两板间有一质量为m、电荷量为q的油滴恰好处于静止状态，以下说法中正确的是（）A. 若将A板向上平移一小段位移，则油滴向下加速运动，G中有ba的电流B. 若将A板向左平移一小段位移，则油滴仍然静止，G中有ba的电流C. 若将S断开，则油滴立即做自由落体运动，G中无电流D. 若将S断开，再将A板向下平移一小段位移，则油滴向上加速运动，G中有ba的电流思路分析：根据电路图可知，A板带负电，B板带正电，原来油滴恰好处于静止状态，说明油滴受到的竖直向上的电场力刚好与重力平衡；当S闭合，若将A板向上平移一小段位移，则板间间距d变大，而两板间电压U此时不变，故板间场强E变小，油滴所受合力方向向下，所以油滴向下加速运动，而根据C可知，电容C减小，故两板所带电荷量Q也减小，因此电容器放电，所以G中有ba的电流，选项A正确；在S闭合的情况下，若将A板向左平移一小段位移，两板间电压U和板间间距d都不变，所以板间场强E不变，油滴受力平衡，仍然静止，但是两板的正对面积S减小了，根据C可知，电容C减小，两板所带电荷量Q也减小，电容器放电，所以G中有ba的电流，选项B正确；若将S断开，两板所带电荷量保持不变，板间场强E也不变，油滴仍然静止，选项C错误；若将S断开，再将A板向下平移一小段位移，两板所带电荷量Q仍保持不变，两板间间距d变小，根据C，U和E，可得E，显然，两板间场强E不变，所以油滴仍然静止，G中无电流，选项D错误。答案：AB例题2 如图所示，水平放置的平行板电容器，两板间距为d。带负电的小球质量为m，带电量为q，从下极板N的小孔P处，以初速度v0射入，沿直线到达上极板M上的小孔Q，若重力加速度为g。则（ ）A. 小球在M、N间运动的加速度不为零B. M板电势高于N板电势C. 小球从P到Q，电势能增加了mgdD. M、N间电势差大小为思路分析：A. 小球受重力，电场力，且两者一定在一条直线上，若小球沿直线运动，则说明重力与电场力平衡。否则小球合力与速度不在一条直线上，小球做曲线运动，故A错误。B. 由重力和电场力平衡，可知电场力向上，由于小球带负电，故电场线方向向下，M板带正电，故M点电势高于N点电势，故B正确。C. 由于电场力与重力平衡，即F=mg，电场力方向向上，做正功，做功为：W=Fd=mgd，故电势能减少mgd，故C错误。D. 由电场力做功W=qU=mgd，解得：，故D正确。答案：BD。【方法提炼】电容器的串、并联规律1. 电容器的并联： 2. 电容器的串联：满分训练：如图所示，两个相同的平行板电容器C1、C2用导线相连，开始都不带电，现将开关S闭合给两个电容器充电，待充电完毕后，电容器C1两板间有一带电微粒恰好处于平衡状态，再将开关S断开，把电容器C2两板稍错开一些（两板间距离保持不变），重新平衡后，下列判断正确的是（）A. 电容器C1两板间电压减小B. 电容器C2两板间电压增大C. 带电微粒将加速上升D. 电容器C1所带电荷量增大思路分析：充电完毕后电容器C1、C2并联，两端电压相等，都等于电源电压U，断开S后，电容器C2两板稍错开一些，即两板正对面积S减小，根据C知电容减小，又由C可知，两板间电压U增大，此时UU，则电容器C2又开始给C1充电，直到两电容器电压再次相等，此时两者两端的电压比原来的电压都增大，故A错误，B正确；电容器C1所带电荷量增大，故D正确；电容器C1两端的电压增大，根据EU/d可知，C1两板间电场强度增大，则带电微粒受到的电场力增大，带电微粒将加速向上运动，故C正确。答案：BCD