人教版新课标高中物理选修3-1 2.7 闭合电路习题课---含容电路课件:28张PPT

课件28张PPT。含有电容器的电路分析试判断充电、放电时电流的流向电容器是一个储存电能的元件，在直流电路中一、当电容器充、放电时，电路里有充、放电电流二、一旦电路达到稳定状态，电容器在电路中就相当于一个电阻无限大的元件,相当于断路．2、当电容器和电阻并联后接入电路，电容器两极间的电压与其并联电阻两端的电压相等。1、由于电容器所在支路无电流通过，所以在此支路中的电阻上无电压降，电阻相当于一根阻值为零的导线。1、电键断开，R1、R2所在支路无电流，所以在此支路中的电阻上无电压降，电阻相当于导线。2、当电容器C1和电阻R1并联， C1两极间的电压与R1两端的电压相等； C2和R2并联， C2两极间的电压与R2两端的电压相等在电路中，当电容器两端的电压稳定时，电容器处于断路状态，当电容器两端电压增大时，电容器会充电，会形成充电电流；当电容器两端电压降低时，电容器会放电，会形成放电电流。对于这类问题，只要抓住初末两稳定状态电容器极板间的电压
的变化情况，根据Δ Q=C·ΔU 来分析即可例1、如图所示， U=18V,电容器C1=6μF， C2=3μF， 电阻R1=6Ω， R2=3Ω，当电键S断开时，A、B两点间的的电压UAB=？当S闭合时，电容器C1的电量改变了多少？（一）、电流方向判断和电量的判断、计算E=12VR1R2R3C2例2、如图所示，已知E=12V，r=1Ω，R1=3 Ω，R2=2 Ω，R3=5 Ω，C1=4 μF，C2=1 μF，则C1所带的电量为多少库仑，C2所带的电量为多少库仑，并指出C1，C2哪个极板带正电？（一）、电流方向判断和电量的判断、计算类题：如图所示，E=10V，C1=C2=30μF，R1=4.0Ω， R2=6.0Ω，电池内阻可忽略：先闭合开关K，待电路稳定后，再将K断开，则断开K后流过电阻R2、R1的电量为多少？（一）、电流方向判断和电量的判断、计算++k接a时,电路稳定后k接b后的稳定电路（一）、电流方向判断和电量的判断、计算如图，电源电动势当开关K由a扳到b时，通过R3的电量是多少电压变化时会引起电容器充、放电，同时一定注意变化前后电容器的两极板带电性情况。如图，电源电动势当开关K由a扳到b时，通过R3的电量是多少解析：当k接a时，电容器与R1并联，上板带正电，下板带负电。R1、R2串联！当k接b时，电容器与R2并联，下板带正电，上板带负电。电容器先放电，后反向充电，所以流过R3的电量（一）、电流方向判断和电量的判断、计算例3在如图所示的电路中，电源的电动势E=3.0V，内阻r=1.0Ω；电阻R1=10Ω，R2=10Ω，R3=30Ω，R4=35Ω；电容器的电容C=100μF。电容器原来不带电。求接通电键K后流过R4的总电量。（一）、电流方向判断和电量的判断、计算如图所示电路中，电源的电动势电路中各定值电阻的阻值均为 电容器的电容（1）电容器a极板的电势；
（2）电容器的带电量。答案：沿电流的方向电势在降低．注意用电势思想解决电路问题．（一）、电流方向判断和电量的判断、计算例4、 如图所示的电路，开关K原来是闭合的，当R1、R2的滑片刚好处于各自的中点位置时，悬在空气平行板电容器C两水平极板间的带电尘埃P恰好处于静止状态，要使尘埃P加速向上运动的方法是（ ）
A、把R1的滑片向上移动
B、把R2的滑片向上移动
C、把R2的滑片向下移动
D、把开关K断开（二）、电容器极板间微粒的平衡问题例5、在如图5电路中,电键K1、K2、K3、K4均闭合,C是极板水平放置的平行板电容器,板间悬浮着一油滴P.断开哪一个电键后P会向下运动?　　　　　　　　　　　　　　　 A.K1 B.K2　 C.K3　　 D.K4（二）、电容器极板间微粒的平衡问题一平行板电容器C,极板是水平放置的,它和三个可变电阻及电源连接成如图所示的电路,今有一质量为m的带电液滴悬浮在两极板之间静止不动,要想使液滴上升可采用的办法是( )A.增大R1
B.增大R2
C.增大R3
D.减小R2R1R2R3CCD（二）、电容器极板间微粒的平衡问题例题1、如图所示，M、N是平行板电容器的两个极板，R0为定值电阻，R1、R2为可调电阻，用绝缘细线将质量为m、带正电的小球悬于电容器内部．闭合电键S，小球静止时受到悬线的拉力为F.调节R1、R2，关于F的大小判断正确的是(　　)A. 保持R1不变，缓慢增大R2时，F将变大
B. 保持R1不变，缓慢增大R2时，F将变小
C. 保持R2不变，缓慢增大R1时，F将变大
D. 保持R2不变，缓慢增大R1时，F将变小B（二）、电容器极板间微粒的平衡问题例题2、如图所示电路中，电源电动势为E、内阻为r，电阻R3为定值电阻，R1、R2为滑动变阻器，A、B为电容器两个水平放置的极板。当滑动变阻器R1、R2的滑动触头处于图示位置时，A、B两板间的带电油滴静止不动。则下列说法中正确的是(　　)
A．把R2的触头向右缓慢移动时，油滴向下运动
B．把R1的触头向右缓慢移动时，油滴向上运动
C．缓慢增大极板A、B间的距离，油滴静止不动
D．缓慢减小极板A、B的正对面积，油滴向上运动
B例题3、电源内阻r=2Ω，R1=8Ω，R2=10Ω，K1闭合，K2断开时，在相距d=70cm，水平放置的固定金属板AB间有一质量m=1.0g，带电量为q=7×10—5C的带负电的微粒，恰好静止在AB两板中央的位置上，求（1）电源的电动势（2）将K1断开0.1s后，又将K2闭合，微粒再经过多长时间与极板相碰。（g=10m/s2）【解答】（1）对小球 （4分）

（2）
（1分）

（1分）
距上极板25cm时V=0粒子不能碰到上极板（2分）
（2分）例题4、如图所示，内壁光滑、内径很小的1/4圆弧管固定在竖直平面内，圆弧的半径为0.2m，在圆心O处固定一个电荷量为- 1×10-9 C的点电荷。质量为0.06kg、略小于圆管截面的带电小球,从与O点等高的A点沿圆管内由静止运动到最低点B ,到达B点小球刚好与圆弧没有作用力，然后从B点进入板距d= 0.08m的两平行板电容器后刚好能在水平方向上做匀速直线运动,且此时电路中的电动机刚好能正常工作。已知电源的电动势为12V,内阻为1Ω,定值电阻R的阻值为6Ω，电动机的内阻为0.5Ω.求（取g=10m/s2,静电力常量k=9.0 ×109 N·m2/C2）
（1）小球到达B点时的速度；
（2）小球所带的电荷量；
（3）电动机的机械功率。
解:1）对小球从A---B由动能定理：
得
2）由分析可得小球带正电,设其电量为Q,在B点，由牛顿第二定律得：
3)小球在两板之间时：
对R:
对电动机：
例5.如图所示的电路中，4个电阻的阻值均为R，E为直流电源，其内阻可以不计，没有标明哪一极是正极.平行板电容器两极板间的距离为d.在平行极板电容器的两个平行极板之间有一个质量为m,电量为q的带电小球.当电键K闭合时，带电小球静止在两极板间的中点O上.现把电键打开，带电小球便往平行极板电容器的某个极板运动，并与此极板碰撞，设在碰撞时没有机械能损失，但带电小球的电量发生变化.碰后小球带有与该极板相同性质的电荷，而且所带的电量恰好刚能使它运动到平行极板电容器的另一极板.求小球与电容器某个极板碰撞后所带的电荷.解:由电路图可以看出，因R4支路上无电流，电容器两极板间电压，无论K是否闭合始终等于电阻R3上的电压U3，当K闭合时，设此两极板间电压为U，电源的电动势为E，由分压关系可得U＝U3＝ E ①
小球处于静止，由平衡条件得
＝mg ②
当K断开，由R1和R3串联可得电容两极板间电压U′为U′＝ ③
由①③得U′＝ U ④
U′＜U表明K断开后小球将向下极板运动，重力对小球做正功，电场力对小球做负功，表明小球所带电荷与下极板的极性相同，由功能关系
Mg －q mv2－0 ⑤因小球与下极板碰撞时无机械能损失，设小球碰后电量变为q′，由功能关系得
q′U′－mgd=0－ mv2 ⑥
联立上述各式解得
q′＝ q
即小球与下极板碰后电荷符号未变，电量变为原来
的 .

例题6、如图所示的电路中，两平行金属板A、B水平放置，两板间的距离d=40cm。电源电动势E=24V,内电阻r=1Ω，电阻R=15Ω。闭合开关S，待电路稳定后，将一带正电的小球从B板小孔以初速度v0=4m/s竖直向上射入板间。若小球带电量为q=1×10-2C,质量为m=2×10-2 kg,不考虑空气阻力。那么，滑动变阻器接入电路的阻值为多大时，小球恰能到达A板?此时，电源的输出功率是多大？(取g=10 m/s2)
80Ω,23w
例题7、所示的电路，已知电池电动势E＝90 V，内阻ｒ＝5 Ω，R1＝10 Ω，R2＝20 Ω，板面水平放置的平行板电容器的两极板M、N相距d=3 cm，在两板间的正中央有一带电液滴，其电量q=-2×10－7 C,其质量
m=4.5×10－5kg,取g=10 m/s2，问
（1）若液滴恰好能静止平衡时，滑动变阻器R的滑动头C正好在正中点，那么滑动变阻器的最大阻值Rm是多大?
（2）将滑动片C迅速滑到A端后，
液滴将向哪个极板做什么运动?
到达极板时的速度是多大?
1)Rm=90Ω ,
2)0.2m/s【例2】如图所示,将一电动势E=6V,内阻r=0.5Ω的电源,与一粗细均匀的电阻丝相连,电阻丝的长度为L=0.3m,阻值为R=4Ω,电容器的电容为C=3μF,闭合开关使其达到稳定状态后,当滑动触头P向右以速度v=0.6m/s匀速滑动的过程中,电流计的读数为多少?流过电流计的电流方向如何?I=32μA电流的方向自右向左如图所示，电源电压200V，两个电容器完全相同，静电计读数U和电压表读数U’，以下说法正确的是（ ）
A.U=100V, U’=100V
B.U=0, U’=200V
C.U=200V, U’=0
D.U=100V, U’=0
VC1C2C（三）、电容器特殊问题