資源簡介

(共69張PPT)
第一章　靜電場
8.電容器　電容
核心素養：1.知道什么是電容器及平行板電容器的主要構造。2.理解電容的概念及其 定義式，能應用其定義式進行簡單計算。3.觀察電容器充電和放電現象，了解其能量 轉換。4.了解常見的電容器。5.掌握平行板電容器兩類動態變化問題的分析方法。
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研習任務一　電容器、電容
合作　討論
照相機的閃光燈能發出強烈的閃光，這時通過閃光燈的電流相當大，有時可達幾 千安；照相機的電源能夠提供的電流卻非常小，為何閃光燈能發出強烈的閃光？
提示：由于電容器放出巨大的電流。
教材　認知
一、電容器
1. 定義：是儲存 和電能的元件。任何兩個彼此 又互相靠近的導 體，都可以看成一個電容器。
2. 平行板電容器：兩塊彼此隔開 的金屬板，組成最簡單的電容器。
3. 電容器的充、放電現象
（1）器材：直流電源、電阻、電容器、靈敏電流表、電壓表以及單刀雙擲開關。
（2）電路圖。
電荷　
絕緣　
平行放置　
（3）充電、放電的比較
充 電 把開關S接1，電源給電容器充電，電容器兩極板所帶電荷量逐漸增大，電流表 示數減小，電壓表示數增大，當電流表示數為0，電壓表示數不變時，電容器充 電結束
放 電 把開關S接2，電容器對電阻R放電，電流表示數減小，電壓表示數減小，當電流 表示數為0，電壓表示數為0時，放電結束
[思考]　如何從能量的角度理解電容器的充電過程和放電過程？
提示：充電過程是電源的能量不斷儲存在電容器中；放電過程是電容器把儲存的能量 通過電流做功轉化為電路中其他形式的能量。
電勢差U　

儲存電荷　
10－6　
10－12　
核心　歸納
1. 對電容及其定義式的理解
（2）電容是反映電容器容納電荷本領的物理量，由電容器本身的性質決定，與電容 器是否帶電、所帶電荷量Q和兩極板間的電勢差U無關。
研習　經典
[典例1]　一個平行板電容器，使它每個極板的電荷量從Q1＝30×10－6 C增加到Q2＝ 36×10－6 C時，兩板間的電勢差從U1＝10 V增加到U2，求：
（1）這個電容器的電容多大？
（1） 3 μF
（2）U2為多少？
（2） 12 V
（3）如要使兩極板電勢差從10 V降為U2'＝6 V，則每個極板需減少多少電荷量？
（3） 1.2×10－5 C
A. 電容器可以儲存電荷，儲存的電荷越多電容越大
B. 電容器兩端的電壓低于2.7 V時就不能正常工作
C. 電容器兩端的電壓為1.35 V時，它的電容是1 500 F
D. 電容器兩端電壓每增加1 V，它的帶電量將增加3 000 C
D
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研習任務二　實驗：觀察電容器的充放電現象
研習　經典
[典例2]　隨著傳感器技術的不斷進步，傳感器在中學實驗室逐漸普及。某同學用電 流傳感器和電壓傳感器做“觀察電容器的充、放電現象”實驗，電路如圖甲所示。
（1）先使開關K與1端相連，電源對電容器充電，這個過程很快完成，充滿電的電容 器上極板帶 　 （填“正”或“負”）電。
[解析]　（1）開關K與1端相連，電容器上極板與電源正極連接，故充滿電的電容器 上極板帶正電。
正
4.4×10－4
[訓練2]　“探究電容器充放電”的實驗裝置示意圖如圖1所示。所用器材如下：直流 電源（電動勢為8.0 V，內阻可以忽略）、電容器、定值電阻、電流傳感器、單刀雙 擲開關以及導線若干。
（1）按照圖1連接電路，將開關S接1，電容器處于 　 過程（填“充電”或“放 電”）。
解析：（1）按照圖1連接電路，將開關S接1，電容器處于充電過程；
充電
（2）先把電容器接到電源上充電，然后用傳感器記錄電容器的放電過程的i－t圖像如 圖2所示，由圖可知電容器所帶的電荷量為 　 C，電容器的電容為 　 F。（計算結果均保留兩位有效數字）
3.4×10－3
4.3×10－4
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研習任務三　平行板電容器及其動態變化
合作　討論
在研究“影響平行板電容器電容大小的因素”的實驗中，連入了靜電計。
　　（1）靜電計的作用是什么？
提示：（1）用靜電計測量已經充電的平行板電容器兩極板間的電勢差U，從指 針偏轉角度的大小可推知U的大小。
　　（2）d改變時，極板上電荷量有何特點？
提示：（2）保持不變。
教材　認知
1. 靜電計實質上也是一種驗電器，把驗電器的金屬球與一個導體連接，金屬外殼與 另一個導體相連（或者金屬外殼與另一個導體同時接地），從驗電器指針偏轉角度的 大小可以推知兩個導體間電勢差的大小。
2. 平行板電容器的電容
（1）決定因素：電容C與兩極板間的相對介電常數εr成 ，跟極板的正對面積 S成 ，跟極板間的距離d成 。
正比　
正比　
反比　

公式
公式 特點 定義式 決定式
意義
聯系
核心　歸納
　平行板電容器的兩類典型問題
兩類 問題 始終與電源連接 充電后與電源斷開
不變 量 U不變 Q不變
自變 量 d S
因變 量
研習　經典
題型1　電容器兩板電勢差不變
A
A. 兩極板間紙張厚度減小
B. 兩極板間紙張厚度不變
C. 兩極板間紙張厚度增加
D. 以上三種情況都有可能
A
A. 將A板稍微上移
B. 減小兩極板之間的距離
C. 將玻璃板插入兩板之間
D. 將云母板插入兩板之間
　　若平行板電容器帶電量不變，討論的物理依據主要有三個：
D
A. 平行板電容器的電容將變大
B. 靜電計指針張角變小
C. 帶電油滴的電勢能將增大
D. 若先將上極板與電源正極的導線斷開再將下極板向下移動一小段距離，則帶電油 滴所受靜電力不變
D
A. 電容器電容變小
B. 極板間電場強度不變
C. 極板間電勢差變小
D. 材料豎直方向尺度增大
A. 向上平移B極板 B. 向下平移B極板
C. 向左平移B極板 D. 向右平移B極板
ABC
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課后提素養
基礎　題組
1. 思維辨析
×
×
√
√
√
A. 若電容器不帶電，則電容C為零
B. 電容C與電容器所帶電荷量Q成正比，與電壓U成反比
C. 電容C與電容器所帶電荷量Q的多少無關
D. 電容器的帶電量與兩板電勢差成正比
CD
A. 電容器的電容C變大
B. 電容器極板的帶電荷量Q變大
C. 電容器兩極板間的電勢差U變大
D. 電容器兩極板間的電場強度E變大
ABD
中檔　題組
A. “150 μF”是指該電容器能儲存的最大電荷量
B. 在額定電壓下，該電容器所帶電荷量為60 C
C. 在給該電容器充電過程中，電容器兩極間的電壓逐漸減小
D. 在該電容器放電過程中，電容器兩極間的電壓逐漸減小
解析：“150 μF”是指該電容器的電容，故A錯誤；在額定電壓下，該電容器所帶電 荷量為Q＝CU＝150×10－6×400 C＝0.06 C，故B錯誤；在給該電容器充電過程中， 隨著電容器電荷量逐漸增大，電容器兩極間的電壓逐漸增大，故C錯誤；在該電容器 放電過程中，隨著電容器電荷量逐漸減小，電容器兩極間的電壓逐漸減小，故D正 確。故選D。
D
A. 為使它的兩極板間的電壓增加1 V，所需要的電荷量是3×10－5 C
B. 給電容器1 C的電荷量，兩極板間的電壓為3×10－5 V
C. 該電容器能容納的電荷量最多為6×10－3 C
D. 該電容器兩極板間能承受的最大電壓為200 V
A
A. 指紋的凹點處與小極板距離遠，電容小
B. 指紋的凸點處與小極板距離近，電容小
C. 手指擠壓基板的絕緣表面，電容器帶電荷量增大
D. 手指擠壓基板的絕緣表面，電容器帶電荷量減小
AC
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課時作業
[基礎訓練]
B. 對于確定的電容器，其所帶電荷量與兩板間的電壓成正比
C. 無論電容器的電壓如何變化（小于擊穿電壓且不為零），它所帶的電荷量與電壓 的比值都恒定不變
D. 電容器的電容是表示電容器容納電荷本領的物理量，其大小與加在兩板間的電壓 無關
解析：電容器的電容是表示電容器容納電荷本領的物理量，是電容器的一種特性。一 個電容器對應唯一的電容值，不能說電容器的電容與其所帶電荷量成正比，與兩極板 間的電壓成反比，故A錯誤，C、D正確。由于電容是定值，由Q＝CU知，其所帶電 荷量與兩板間的電壓成正比，故B正確。
BCD
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A. 是充電過程
B. 是放電過程
D. 該電容器所帶電荷量的變化量為0.20 C
B
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A. 保持開關S閉合，將兩極板間距減小，兩極板間的電場強度E1不變
B. 保持開關S閉合，將滑動變阻器R的滑片P向左移動，靜電計指針 張開角度變大
C. 斷開開關S后，緊貼N極板插入金屬板，靜電計指針張開角度變小
D. 斷開開關S后，將兩極板間距增大，兩極板間的電勢差U減小
C
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A. 電容增大，兩極板間電壓增大
B. 電容增大，兩極板間電壓不變
C. 電容不變，兩極板間電壓增大
D. 電容不變，兩極板間電壓減小
D
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D. 公式Uab＝Ed中，勻強電場中任意兩點a、b間的距離越大，兩點間的電勢差不一定 越大
CD
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解析：該公式是電勢的比值定義式，電勢φ與Ep及q均無關，由電場本身決定，故A錯 誤；該公式是電場強度的比值定義式，電場強度E與F及q均無關，由電場本身決定， 故B錯誤；電容C與電容器帶電荷量Q和兩極板間電勢差U均無關，由電容器本身決 定，故C正確；由公式可知，勻強電場中的任意兩點a、b間沿電場方向的距離越大， 兩點間的電勢差才一定越大，如果兩點a、b位于垂直電場線的方向，則增大a、b間的 距離，電勢差不變，故D正確。故選CD。
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A B
C D
A
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A. 1.5×10－9 C B. 9.0×10－10 C
C. 6.0×10－10 C D. 3.0×10－10 C
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A. 往玻璃瓶中再加入一些食鹽水
B. 從玻璃瓶中再取出一些食鹽水
C. 把金屬探針向上拔出一些
D. 把金屬探針向下插入一些
A
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A. 電容器的電容減小
B. 帶電油滴帶正電荷
C. 帶電油滴仍將靜止
D. P點的電勢將升高
C
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[能力提升]
A. N極板向上運動時，電容器的電容增加
B. N極板向上運動時，兩極板間的電場強度不發生變化
C. N極板向下運動時，電流表有由a向b的電流
D. 手機靜止時，電流表示數為零、電容器兩極板不帶電
A
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A. 當電路中沒有電流時，電容器所帶電荷量保持不變
B. 當電路中沒有電流時，傳感器一定處于平衡狀態
C. 當電路中有順時針方向的電流時，電容器電容一定增大
D. 當電路中有順時針方向的電流時，傳感器一定向右運動
AC
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解析：當電路中沒有電流時，說明電容器充放電結束，處于穩定狀態，電荷量保持不 變，故A正確；當傳感器以恒定加速度運動時，根據牛頓第二定律可知，彈力大小不 變，則電容器的電容不變，因兩極的電壓不變，則電容器的電量不變，因此電路中沒 有電流，故B錯誤；當電路中有順時針方向的電流時，說明電容器處于充電狀態，根 據Q＝CU可知，電容器的電容在增大，故C正確；當電路中有順時針方向的電流時， 由以上分析可知，電容器的電容在增大，插入極板間電介質加深，因此傳感器可能向 左減速，也可能向右加速，故D錯誤。故選AC。
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12. 某校學習小組要測定一個電容器的電容，選用器材如下：
待測電容器；電流傳感器（內阻不計）；電壓表；干電池（1.5 V，內阻忽略不 計）；定值電阻R0＝3 000 Ω；單刀雙擲開關；導線若干；
實驗過程如下：
①按圖甲所示的電路圖正確連接電路；
②將開關S與“1”端連接，電源向電容器充電；③將開關S擲向“2”端，測得電流隨 時間變化的i－t圖線如圖丙中的實線所示。
請回答下列問題：
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（1）充電完成時，電壓表示數如圖乙所示，則其大小為 　 V。
解析：（1）由圖乙可知，電壓表的分度值為0.1 V，需要估讀到分度值下一位，讀數 為1.50 V；
（2）開關與“2”端相連，電壓表示數將 　（填“逐漸變大”“逐漸變 小”或“不變”）。
1.50
逐漸變小
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（3）電容器的電容C＝ 　 F（保留二位有效數字）。
2.0×10－3
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（4）若將定值電阻換為R1＝5 000 Ω，重復③。則電流隨時間變化的i－t圖線應該是 圖丁中的曲線 　 （填“b”或“c”）。
解析：（5）不同意，理由為充電結束后靈敏電流表依然可以測得通過電壓表的電 流，故讀數不為0。
c
不同意。充電結束后靈敏電流
表依然可以測得通過電壓表的電流，故讀數不為0
　
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13. 如圖所示，一平行板電容器的兩個極板豎直放置，在兩板之間有一個帶電小球， 小球用絕緣細線連接懸掛于O點。現給電容器緩慢充電，使兩極板所帶電荷量分別為 ＋Q和－Q，此時懸線與豎直方向的夾角為30°。再給電容器緩慢充電，直到懸線與 豎直方向的夾角增加到60°，且小球與兩板不接觸。求第二次充電使電容器正極板增 加的電荷量是多少？
2Q
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