10.4电容器的电容（表格式）

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10.4电容器的电容教案
课 题 电容器的电容
教学目标 1.知道什么是电容器及常见的电容器 2.知道电场能的概念，知道电容器充电和放电时的能量转换 3.理解电容器电容的概念及定义式，并能用来进行有关的计算
教学过程
1．下列关于点电荷的说法中，正确的是（　　） A．点电荷是电荷量和体积都很小的带电体 B．点电荷就是体积足够小的电荷 C．点电荷是一种理想化的物理模型 D．任何带电体都可以看作是电荷全部集中于球心的点电荷 答案：C　 2．真空中有两个静止的点电荷，它们之间静电力的大小为F，如果这两个点电荷的带电 量和它们之间的距离都变为原来的2倍，那么它们之间的静电力的大小为（　　） A．2F B． C．F D． 答案：C　 3．如图所示，带箭头的实线表示电场线，A、B两点的电场强度分别为EA、EB，电势分别为 A、 B．下列判断中正确的是（　　） A．EA＞EB， A＞ B B．EA＜EB， A＜ B C．EA＞EB， A＜ B D．EA=EB， A= B 答案：B　 4．在静电场中，将一负电荷从a点移到b点，电场力做了正功，则（　　） A．a点电势高于b点电势 B．a点电场强度大于b点电场强度 C．a点电势能大于b点电势能 D．电场线方向从a指向b 答案：C　 5．如图所示，虚线a、b、c是电场中的三个等势面，相邻等势面间的电势差相同，实线为一带电粒子在仅受电场力作用下，通过该区域的运动轨迹，P、Q是轨迹上的两点．下列说法中正确的是（　　） A．带电粒子通过P点时的动能比通过Q点时小 B．带电粒子一定是从P点向Q点运动 C．带电粒子通过P点时的加速度比通过Q点时小 D．三个等势面中，等势面a的电势最高 答案：A　 6．图示为一个半径为R的均匀带电圆环，取环面中心O为原点，以垂直于环面的轴线为x轴，P到O点的距离为2R，质量为m，带负电且电量为q的小球从轴上P点由静止释放，小球运动到Q点时速度为零，Q点再O点上方R处，下列说法正确的是（　　） A．P点电势比Q点电势低 B．P点电场比Q点场强大 C．P、Q两点的电势差为 D．Q点的场强大小等于 答案：C　 7．如图所示，水平面MN的下方存在竖直向下的匀强电场，一带电小球由MN上方的A点以一定初速度水平抛出，从B点进入电场。到达C点时速度方向恰好水平。由此可知（　　） A．从A到C，小球的动能减小 B．从B到C，小球的电势能减小 C．从A到B与从B到C小球的运动时间一定相等 D．从A到B与从B到C小球的速度变化量大小一定相等 答案：D　 8．如图所示，在电场强度为E 的匀强电场中有A、B两点，A、B两点连线长为L，与电场线夹角为α．则两点间电势差为（　　） A．0 B．EL C．ELsinα D．ELcosα 答案：D　 【课堂导入】 电容器是一种常用的电学元件，有广泛的用途，照相机的闪光灯，在不到 s的短暂时间内发出强烈闪光，瞬时电流很大，各种电池都不能承受．在实际中，常常用电容器帮助闪光灯实现它的功能．它是怎样帮助闪光灯完成它的功能的？ 1．什么是电容器？一个简单的电容器由哪几部分构成？ 2．什么是电容器的充电和放电？ 精讲1 电容器的电容 1.电容器 （1）在两个相距很近的平行金属板中间夹上一层绝缘物质——电介质(空气也是一种电介质)，就组成一个最简单的电容器，叫做平行板电容器． （2）把电容器的一个极板与电池组的正极相连，另一个极板与负极相连，两个极板就分别带上了等量的异号电荷，这个过程叫做充电．用导线把充电后的电容器的两极板接通，两极板上的电荷中和，电容器又不带电了，这个过程叫做放电． 2.电容 电容器所带电荷量Q与电容器两极板间的电势差U的比值，叫做电容器的电容，公式C＝，单位是法拉，符号是F，1 F＝1 C/V，1 F＝106μF＝1012 pF.电容是表示电容器储存电荷的特性的物理量． 出题角度1：对电容的理解 【例1】有一充电的电容器，两板间的电压为3 V，所带电荷量为4.5×10－4 C，此电容器的电容是多少？将电容器的电压降为2 V，电容器的电容是多少？所带电荷量是多少？ 答案： 1.5×10-4F；1.5×10-4F；3×10-4C 【变式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＝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，其所带电荷量与两板间的电压成正比 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的物理量，其大小与加在两板间的电压无关 答案：BCD 【变式2】下列关于电容器的说法中，正确的是(　　) A．电容越大的电容器，带电荷量也一定越多 B．电容器不带电时，其电容为零 C．由C＝Q/U得C不变时，只要Q不断增加，U可无限制地增大 D．电容器的电容跟它是否带电无关 答案：D 精讲2 平行板电容器 1.平行板电容器 构造：在两个相距很近的平行金属板间夹上一层电介质，就组成了一个平行板电容器，他是最简单的电容器，也是最基本的电容器，几乎所有的电容器都是平行板电容器的变形。 特点：两极板带等量异种电荷，电荷分布在两板的内侧，板间电场可认为是匀强电场。 2.实验： 说明：静电计是在验电器的基础上制成的，用来测量电势差。把它的金属球与一个导体相连，把它的金属外壳与另一个导体相连，从指针的偏转角度可以量出两个导体之间的电势差U。 【观察与思考】 （1）保持两极板正对面积不变，增大电容器平行极板间的距离，观察静电计的偏角的变化； （2）保持极板的间距不变，减小电容器平行板的正对面积，观察静电计的偏角的变化； （3）保持两极正对面积和间距不变，在平行板电容器插入电介质，观察静电计的偏角的变化。 【现象】 A、保持Q和S不变，d越大，偏转角度越大，C越小. B、保持Q和d不变，S越小，静电计偏转角度越大，U越大，电容C越小； C、保持Q、d、S不变，两极板间插入电介质板，静电计偏转角度减小，电势差U减小电容C增大. 3.结论: 平行板电容器的决定式： 出题角度1：平行板电容器的电容 【例1】（多选）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．将两极板平行错开，使正对面积减小，电容将减小 C．在下极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．在下极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 答案：BCD 【变式1】要使平行板电容器的电容增大(　　) A．增大电容器的带电荷量 B．增大电容器两极间的电压 C．增大电容器两极板的正对面积 D．增大电容器两极板的距离 答案：C 【变式2】（多选）关于已充上电的某个平行板电容器，下列说法正确的是(　　) A．两极板上一定带等量异号电荷 B．两极板所带的电荷量为两极板所带电荷量的绝对值之和 C．电容器带电荷量多，说明它容纳电荷的本领大 D．某电容器带电荷量越多，两极板间的电势差就越大 答案：AD 出题角度2：平行板电容器的动态分析 【例1】如图所示，用静电计可以测量已充电的平行板电容器两极板间的电势差U，现使B板带正电，则下列判断正确的是(　　) A．增大两极板之间的距离，静电计指针张角变大 B．将A板稍微上移，静电计指针张角将变小 C．若将玻璃板插入两板之间，则静电计指针张角变大 D．若将A板拿走，则静电计指针张角变为零 答案：A 【变式1】两块大小、形状完全相同的金属平板平行正对放置，构成一平行板电容器，与它相连接的电路如图所示，接通开关S，电源即给电容器充电．则(　　) A．保持S接通，减小两极板间的距离，则两极板间电场的电场强度减小 B．保持S接通，在两极板间插入一块电介质，则极板上的电荷量增大 C．断开S，减小两极板间的距离，则两极板间的电势差增大 D．断开S，在两极板间插入一块电介质，则两极板间的电势差增大 答案：B 【变式1】连接在电池两极上的平行板电容器，当两板间的距离减小时(　　) A．电容器的电容C变小 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变小 答案：B 【变式2】一充电后的平行板电容器保持两极板的正对面积、间距和电荷量不变，在两极板间插入一电介质，其电容C和两极板间的电势差U的变化情况是(　　) A．C和U均增大 B．C增大，U减小 C．C减小，U增大 D．C和U均减小 答案：B 出题角度3：电容器的综合应用 【例1】（多选）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（ ）答案：BD A．微粒带的是正电 B．两板间电势差等于 C．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 【变式1】如图所示，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 答案：C 【变式2】如图所示的电容器C，两板间有一负电荷q静止，使q向上运动的措施是(　　) A．两板间距离增大 B．两板间距离减小 C．两板正对面积减小 D．两板正对面积增大 答案：B 【例2】(多选)所示，将平行板电容器与电池组相连，两板间的带电尘埃恰好处于静止状态．若将两板缓慢地错开一些，其他条件不变，则(　　) A．电容器带电荷量不变 B．尘埃仍静止 C．检流计中有a→b的电流 D．检流计中有b→a的电流 答案：BC 【变式1】把一个平行板电容器接在电压U＝10 V的电源上．现进行下列四步操作：(1)合上K；(2)在两板中央插入厚为的金属板；(3)断开K；(4)抽出金属板．则此时电容器两板间的电势差为 V. 答案：20 【变式2】如图所示，平行板电容器的两个极板A、B分别接在电压为60 V的恒压电源上，两极板间距为3 cm，电容器带电荷量为6×10－8C，A极板接地．求： (1)平行板电容器的电容； (2)平行板电容器两板之间的电场强度； (3)距B板2 cm的M点处的电势． 答案：（1）1×10-9F（2）2×103V/m；方向竖直向下（3）-20V 【知识回顾】 1.什么是电容？电容的大小与什么因素有关？电容与电量、电压有什么关系？ 2.电容的定义式和决定式分别是什么？ 3.静电计的偏角大小代表了什么？ 【规律总结】 【A组】 1.下列关于电容器的叙述中正确的是(　　) A．电容器是储存电荷和电能的容器，只有带电的容器才称为电容器 B．任何两个彼此绝缘而又相互靠近的导体都能组成电容器，而且跟这两个导体是否带电无关 C．电容器所带的电荷量是指其中一个极板所带电荷量的绝对值 D．电容器充电过程是将其他形式的能转化成电容器的电能并储存起来；电容器放电过程是将电容器储存的电能转化为其他形式的能 答案：C 2.根据电容的定义式C＝知(　　) A．电容器电容越大，电容器所带电荷量应越多 B．电容器两极板间电压越大，电容越大 C．电容器电容与电荷量成正比，与电压成反比 D．电容器电容不随带电荷量及两极板间电压变化而变化 答案：D 3.（多选）某电容器的电容是30μF，额定电压为200 V，击穿电压为400 V，对于该电容器，下列说法中正确的是(　　) A．为使它的两极板间的电压增加1 V，所需要的电荷量是3×10－5 C B．给电容器1 C的电荷量，两极板间的电压为3×10－5V C．该电容器能容纳的电荷量最多为6×10－3C D．该电容器两极板间能承受的最大电压为200 V 答案：AC 4.（多选）如图所示，四个图象描述了对给定的电容器充电时，电容器电量Q、电压U和电容C三者的关系，正确的图象有(　　) 答案：CD 5.（多选）用静电计可测已充电的平行板电容器两极板之间的电势差U，现使B板带正电，正确的是(　　) A．增大两极板之间的距离，指针张角变大 B．将A板稍微上移，静电计指针张角将变大 C．若将玻璃板插入两板之间，则静电计指针张角变大 D．若将A板拿走，则静电计指针张角变为零 答案：AB 6.（多选）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．将两极板平行错开，使正对面积减小，电容将减小 C．在下极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．在下极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 答案：BCD 7.（多选）如图所用电池对电容器充电，电路a、b之间接有一灵敏电流表，两极板之间有一个电荷q处于静止状态．现将两极板的间距变大，则(　　) A．电荷将向上加速运动 B．电荷将向下加速运动 C．电流表中将有从a到b的电流 D．电流表中将有从b到a的电流 答案：BD 8.（多选）如图所示，平行板电容器两个极板为A、B，B板接地，A板带电荷量＋Q，板间电场内有一固定点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，说法正确的是(　　) A．A板下移时，P点电场强度不变，P点电势不变 B．A板下移时，P点电场强度不变，P点电势升高 C．B板上移时，P点电场强度不变，P点电势降低 答案：AC D．B板上移时，P点电场强度减小，P点电势降低 9.（多选）如图两块水平放置的平行正对的金属板a、b与电池相连，在距离两板等距的M点有一个带电液滴处于静止状态．若将a板向下平移一小段距离，但仍在M点上方，稳定后，下列说法中正确的是(　　) A．液滴将向下加速运动 B．M点电势升高，液滴在M点的电势能将减小 C．M点的电场强度变小了 D．在a板移动前后两种情况下，若将液滴从a板移到b板，电场力做功相同 答案：BD 10.如图所示是一只利用电容器电容(C)测量角度(θ)的电容式传感器的示意图．当动片和定片之间的角度(θ)发生变化时，电容(C)便发生变化，于是通过知道电容(C)的变化情况就可以知道角度(θ)的变化情况．下列图象中，最能正确反映角度(θ)与电容(C)之间关系的是(　　) 答案：B 11.如图所示，一平行板电容器接在U＝12 V的直流电源上，电容C＝3.0×10－10 F，两极板间距离d＝1.20×10－3m，取g＝10 m/s2，求： (1)该电容器所带电量． (2)若板间有一带电微粒，其质量为m＝2.0×10－3 kg，恰在板间处于静止状态，则该微粒带电量为多少？带何种电荷？ 答案： 负电荷 【B组】 1.一个电容器带电荷量为Q时，两极板间电压为U，若使其带电荷量增加4.0×10－7 C时，它两极板间的电势差增加20 V，则它的电容为(　　) A．1.0×10－8 F　　B．2.0×10－8 F C．4.0×10－8 F D．8.0×10－8 F 答案：B 2.如图所示为某一电容器中所带电量和两端电压之间的关系图线，若将该电容器两端的电压从40 V降低到36 V，对电容器来说正确的是(　　) A．是充电过程 B．是放电过程 C．该电容器的电容为5.0×10－2 F D．该电容器的电量变化量为0.20 C 答案： B 3.（多选）传感器是把非电学量(如速度、温度、压力等)的变化转换成电学量变化的一种元件，在自动控制中有着相当广泛的应用，如图所示是测定液面高度h的电容式传感器，在导线芯的外面涂上一层绝缘物质，放入导电液体中，导线芯和导电液体构成电容器的两个极，导线芯外面的绝缘物质就是电介质，测出电容器电容C的变化，就可以知道h的变化情况，两者的关系是(　　) A．C增大表示h增大　　　　 B．C增大表示h减小 C．C减小表示h减小 D．C减小表示h增大 答案：AC 4.如图所示，平行板电容器的电容为C，极板带电荷量为Q，极板间距为d.今在两板间正中央放一带电荷量为q的点电荷，则它所受电场力大小为(　　) A．k B．k C. D. 答案：C 5.某电容式话筒的原理示意图如图所示，E为电源，R为电阻，薄片P和Q为两金属基板．对着话筒说话时，P振动而Q可视为不动．在P、Q间距增大过程中(　　) A．P、Q构成的电容器的电容增大 B．P上电荷量保持不变 C．M点的电势比N点的低 D．M点的电势比N点的高 答案：D 6.（多选）一平行板电容器充电后与电源断开，负极板接地．在两极板间有一正电荷(电荷量很小)固定在P点，如图所示，以E表示电容器两极板间的电场场强，U表示电容器两极板间的电压，EP表示正电荷在P点的电势能．若保持负极板不动，将正极板移到图中虚线所示的位置．则(　　) A．U变小，E不变 B．E变大，EP变大 C．U变小，EP不变 D．U不变，EP不变 答案：AC 7.如图所示，一平行板电容器充电后与电源断开，这时电容器的带电量为Q，P是电容器内一点，电容器的上板与大地相连，下列说法正确的是(　　) A．将电容器上板左移，两板间场强增大 B．将电容器下板上移，P点的电势升高 C．将电容器下板上移，两板间电势差增大 D．将电容器下板上移，两板间电势差减小 答案：A 8.（多选）如图平行板电容器的两极板A、B接于电池两极，一带正电的小球悬挂在电容器内部，闭合S，电容器充电，这时悬线偏离竖直方向的夹角为θ，下列说法中正确的是(　　)答案：AD A．保持S闭合，将A板向B板靠近，则θ增大 B．保持S闭合，将A板向B板靠近，则θ不变 C．断开S，将A板向B板靠近，则θ增大 D．断开S，将A板向B板靠近，则θ不变 9.（多选）如图所示，两极板间距为d的平行板电容器与一电源连接，电键S闭合，电容器两板间有一质量为m、带电荷量为q的微粒静止不动，下列叙述中正确的是(　　) A．微粒带的是正电 B．两极板的电压等于mgd/q C．断开电键S，微粒将向下做加速运动 D．保持电键S闭合，把电容器两极板距离增大，微粒将向下做加速运动 答案：BD 10.（多选）如图所示，当待测物体在左右方向发生位移时，电介质板随之在电容器两极板之间移动．如果测出了电容的变化，就能知道物体位移的变化．若电容器的电容变大，则物体的位移可能的变化是(　) A．加速向右移动 B．加速向左移动 C．减速向右移动 D．减速向左移动 答案：BD 11.如图所示，有的计算机键盘的每一个键下面都连一小块金属片，与该金属片隔有一定空气间隙的是另一块小的固定金属片，这两片金属片组成一个小电容器，该电容器的电容C可用公式C＝ε计算，式中常量ε＝9×10－12 F/ m，S表示金属片的正对面积，d表示两金属片间的距离，当键按下时，此小电容器的电容发生变化，与之相连的电子线路就能检测是哪个键被按下了，从而给出相应的信号，设每个金属片的正对面积为50 mm2，键未按下时两金属片的距离为0.6 mm，如果电容变化0.25 pF，电子线路恰能检测出必要的信号，则键至少需要被按下多少？ 答案：0.15m 12.如图所示，平行板电容器的两个极板A、B分别接在电压为60 V的恒压电源上，两极板间距为3 cm，电容器带电荷量为6×10－8 C，A极板接地．求： (1)平行板电容器的电容； (2)平行板电容器两板之间的电场强度； (3)距B板为2 cm的C点处的电势． 答案： 方向竖直向下 -20V 【本节课作业】 1．下列说法正确的是（　　） A．点电荷一定是电量很小的电荷 B．电场线是假想曲线，实际不存在 C．电场强度的方向就是电荷所受电场力的方向 D．根据C=可知，电容器的电容C与电量Q成正比、与电压U成反比 答案：B　 2．超级电容器又叫双电层电容器，是一种新型储能装置．它具有功率密度高、充放电时间短、循环寿命长、工作温度范围宽等特点．如图为一款超级电容器，其标有“3V，3000F”，则可知（　　） A．电压为0时，该电容器的电容为0 B．电压为2V时，该电容器的电容为2000F C．该电容器正常工作时的电荷量为9000C D．该电容器正常工作时的电荷量为1000C 答案：C　 3．如图所示，平行板电容器两极板M、N间距为d，两极板分别与电压为U的恒定电源两极相连，则下列能使电容器的电容减小的措施是（　　） A．减小d B．增大U C．将M板向左平移 D．在板间插入介质 答案：C　 4．如图所示，用静电计可以测量已充电的平行板电容器两极板之间的电势差U，静电计指针张角会随电势差U的变大而变大，现使电容器带电并保持总电量不变，下列哪次操作能让静电计指针张角变大（　　） A．仅将A板稍微上移 B．仅减小两极板之间的距离 C．仅将玻璃板插入两板之间 D．条件不足无法判断 答案：A　 【第2次课作业】 5．据国外某媒体报道，一种新型超级电容器，能让手机几分钟内充满电，某同学在登山时就用这种超级电容器给手机充电，下列说法正确的是（　　） A．电容器的电容大小取决于电容器的带电量 B．电容器的电容大小取决于两极板间的电势差 C．电容器给手机充电时，电容器存储的电能变小 D．电容器给手机充电结束后，电容器不带电，电容器的电容为零 答案：C　 6．如图所示，平行板电容器的两个极板为A、B，B极板接地，A极板带有电荷量+Q，板间电场有一固定点P，若将B极板固定，A极板下移一些，或者将A极板固定，B极板上移一些，在这两种情况下，以下说法正确的是（　　） A．A极板下移时，P点的电场强度不变，P点电势升高 B．A极板下移时，P点的电场强度不变，P点电势不变 C．B极板上移时，P点的电场强度不变，P点电势升高 D．B极板上移时，P点的电场强度减小，P点电势降低 答案：B　 【第3次课作业】 7．有一个电容器，当它所带的电荷量Q=4×10﹣6 C时，电容器两极板间的电压U=2V，这个电容器的电容大小是（　　） A．5×105F B．8×10﹣6 F C．2×10﹣6 F D．2×10﹣3 μF 答案：C　 8．如图所示，已充电的平行板电容器两极板正对，极板A与静电计相连，极板B接地。若将极板B稍向上移，则（　　） A．电容器的电容变大 B．电容器所带的电荷量变大 C．两极板间电场的电场强度不变 D．静电计指针偏转的角度变大 答案：D　 【第5次课作业】 9．某电容器的电容是30 μF，额定电压为200V，击穿电压为400V，对于该电容器，下列说法中正确的是（　　） A．为使它的两极板间的电压增加1 V，所需要的电荷量是3×10﹣5 C B．给电容器带1 C的电荷量，两极板间的电压为3×10﹣5V C．该电容器能容纳的电荷量最多为6×10﹣3C D．该电容器两极板间能承受的最大电压为200 V 答案：A　 10．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（　　） A．电容器的电容C变大 B．电容器极板的带电荷量Q不变 C．电容器两极板间的电压U变大 D．电容器两极板间的电场强度E变小 答案：A