2018年高中物理 第一章 靜電場 1.11 電容器的動態(tài)分析學(xué)案 新人教版選修3-1.doc

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電容器的動態(tài)分析 一、考點(diǎn)突破： 知識點(diǎn) 考綱要求 題型 說明 電容器的動態(tài)分析 1. 理解電容器的兩種狀態(tài)； 2. 會根據(jù)電容的定義式和決定式對兩種狀態(tài)進(jìn)行動態(tài)分析。 選擇題、計(jì)算題 本知識點(diǎn)屬于高考重點(diǎn)，考查方向主要是電容器的動態(tài)分析，及以電容器中勻強(qiáng)電場為背景考查粒子的平衡問題及能量問題。 二、重難點(diǎn)提示： 重點(diǎn)：會根據(jù)電容的定義式和決定式對兩種狀態(tài)進(jìn)行動態(tài)分析。 難點(diǎn)：電容串并聯(lián)中的動態(tài)分析。 1. 平行板電容器的動態(tài)分析問題常見的類型 （1）電容器始終和電源連接，此時(shí)U恒定，則Q＝CU∝C，而C＝，兩板間場強(qiáng)E＝； （2）電容器充電后與電源斷開，此時(shí)Q恒定，則U＝，C∝，場強(qiáng)E＝。 2. 運(yùn)用電容的定義式和決定式分析電容器相關(guān)量變化的思路 （1）確定不變量，分析是電壓不變還是所帶電荷量不變。 （2）用決定式C＝分析平行板電容器電容的變化。 （3）用定義式C＝分析電容器所帶電荷量或兩極板間電壓的變化。 （4）用E＝分析電容器兩極板間電場強(qiáng)度的變化。 例題1 如圖所示，兩塊較大的金屬板A、B平行放置并與一電源相連，S閉合后，兩板間有一質(zhì)量為m、電荷量為q的油滴恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)，以下說法中正確的是（　?。? A. 若將A板向上平移一小段位移，則油滴向下加速運(yùn)動，G中有b→a的電流 B. 若將A板向左平移一小段位移，則油滴仍然靜止，G中有b→a的電流 C. 若將S斷開，則油滴立即做自由落體運(yùn)動，G中無電流 D. 若將S斷開，再將A板向下平移一小段位移，則油滴向上加速運(yùn)動，G中有b→a的電流 思路分析：根據(jù)電路圖可知，A板帶負(fù)電，B板帶正電，原來油滴恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)，說明油滴受到的豎直向上的電場力剛好與重力平衡；當(dāng)S閉合，若將A板向上平移一小段位移，則板間間距d變大，而兩板間電壓U此時(shí)不變，故板間場強(qiáng)E＝變小，油滴所受合力方向向下，所以油滴向下加速運(yùn)動，而根據(jù)C＝可知，電容C減小，故兩板所帶電荷量Q也減小，因此電容器放電，所以G中有b→a的電流，選項(xiàng)A正確；在S閉合的情況下，若將A板向左平移一小段位移，兩板間電壓U和板間間距d都不變，所以板間場強(qiáng)E不變，油滴受力平衡，仍然靜止，但是兩板的正對面積S減小了，根據(jù)C＝可知，電容C減小，兩板所帶電荷量Q也減小，電容器放電，所以G中有b→a的電流，選項(xiàng)B正確；若將S斷開，兩板所帶電荷量保持不變，板間場強(qiáng)E也不變，油滴仍然靜止，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；若將S斷開，再將A板向下平移一小段位移，兩板所帶電荷量Q仍保持不變，兩板間間距d變小，根據(jù)C＝，U＝和E＝，可得E＝，顯然，兩板間場強(qiáng)E不變，所以油滴仍然靜止，G中無電流，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 答案：AB 例題2 如圖所示，水平放置的平行板電容器，兩板間距為d。帶負(fù)電的小球質(zhì)量為m，帶電量為q，從下極板N的小孔P處，以初速度v0射入，沿直線到達(dá)上極板M上的小孔Q，若重力加速度為g。則（ ） A. 小球在M、N間運(yùn)動的加速度不為零 B. M板電勢高于N板電勢 C. 小球從P到Q，電勢能增加了mgd D. M、N間電勢差大小為 思路分析：A. 小球受重力，電場力，且兩者一定在一條直線上，若小球沿直線運(yùn)動，則說明重力與電場力平衡。否則小球合力與速度不在一條直線上，小球做曲線運(yùn)動，故A錯(cuò)誤。 B. 由重力和電場力平衡，可知電場力向上，由于小球帶負(fù)電，故電場線方向向下，M板帶正電，故M點(diǎn)電勢高于N點(diǎn)電勢，故B正確。 C. 由于電場力與重力平衡，即F=mg，電場力方向向上，做正功，做功為：W=Fd=mgd，故電勢能減少mgd，故C錯(cuò)誤。 D. 由電場力做功W=qU=mgd，解得：，故D正確。 答案：BD。 【方法提煉】電容器的串、并聯(lián)規(guī)律 1. 電容器的并聯(lián)： 2. 電容器的串聯(lián)： 滿分訓(xùn)練：如圖所示，兩個(gè)相同的平行板電容器C1、C2用導(dǎo)線相連，開始都不帶電，現(xiàn)將開關(guān)S閉合給兩個(gè)電容器充電，待充電完畢后，電容器C1兩板間有一帶電微粒恰好處于平衡狀態(tài)，再將開關(guān)S斷開，把電容器C2兩板稍錯(cuò)開一些（兩板間距離保持不變），重新平衡后，下列判斷正確的是（　?。? A. 電容器C1兩板間電壓減小 B. 電容器C2兩板間電壓增大 C. 帶電微粒將加速上升 D. 電容器C1所帶電荷量增大 思路分析：充電完畢后電容器C1、C2并聯(lián)，兩端電壓相等，都等于電源電壓U，斷開S后，電容器C2兩板稍錯(cuò)開一些，即兩板正對面積S減小，根據(jù)C＝知電容減小，又由C＝可知，兩板間電壓U′增大，此時(shí)U′>U，則電容器C2又開始給C1充電，直到兩電容器電壓再次相等，此時(shí)兩者兩端的電壓比原來的電壓都增大，故A錯(cuò)誤，B正確；電容器C1所帶電荷量增大，故D正確；電容器C1兩端的電壓增大，根據(jù)E＝U/d可知，C1兩板間電場強(qiáng)度增大，則帶電微粒受到的電場力增大，帶電微粒將加速向上運(yùn)動，故C正確。 答案：BCD