2023届高考物理一轮复习:第21讲 带电粒子在电场中的运动
第21 讲 带电粒子在电场中的运动
知识图谱
电容器
知识精讲
一.电容器
1.电容器
⑴任何两个彼此绝缘而又相距很近的导体都可以构成电容器.
⑵把电容器的两个极板分别与电池的两极相连,两个极板就会带上等量异种电荷.这一过程叫电容器的充电.
其中任意一块板所带的电荷量的绝对值叫做电容器的带电量;用导线把电容器的两板接通,两板上的电荷将发生
中和,电容器不再带电,这一过程叫做放电.
2.电容
(1)电容器所带的电量 Q跟两极板间的电势差 U的比值,叫做电容器的电容,用符号 C表示.
(2)定义式: ,若极板上的电量增加 ΔQ时板间电压增加 ΔU,则C
(3)单位:法拉,符号:F,与其它单位的换算关系为:1 F=106=1012
(4)意义:电容是描述电容器储存电荷本领大小的物理量,在数值上等于把电容器两极板间的电势差增加1
V所增加的电量.
3.平行板电容器
(1)一般说来,构成电容器的两个导体的正对面积 S越大 ,距离 d越小,这个电容器的电容就越大;两个导
体间电介质的性质也会影响电容器的电容.
(2)表达式:板间为真空时: ,
插入介质后电容变大 倍: ,k为静电力常数, 称为相对(真空)介电常数.
说明: 是电容的定义式,它在任何情况下都成立,式中 C与Q、U无关,而由电容器自身结构决定.
而 是电容的决定式,它只适用于平行板电容器,它反映了电容与其自身结构 S、
d
、 的关系.
4.两种不同变化
电容器和电源连接,改变板间距离、改变正对面积或改变板间电解质材料,都会改变其电容,从而可能引起
电容器两板间电场的变化。这里要分清两种常见的变化:
(1)电键 K保持闭合,则电容器两端的电压恒定(等于电源电动势),这种情况下带电量
Q=CU ∝C,
而
C=εS
4π kd ∝εS
d,E=U
d∝1
d
(2)充电后断开 K,保持电容器带电量 Q恒定,这种情况下
C∝εs
d, U ∝d
εs , E∝1
εs
。
三点剖析
课程目标:
能够根据题目条件熟练分析电容器的动态变化问题
两极板电势差保持不变
例题 1、 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
例题 2、[多选题] 如图所示,是一个由电池、电阻 R与平行板电容器组成的串联电路,有带电小球静止在平行板
电容器中间,在增大电容器两极板间距离的过程中( )
A.带电小球将竖直向下运动 B.带电小球将竖直向上运动
C.电阻 R中有从 a流向 b的电流 D.电阻 R中有从 b流向 a的电流
例题 3、 如图所示的电路可将声音信号转化为电信号,该电路中
b
是固定不动的金属板,
a
是能在声波驱动下沿水平
方向振动的镀有金属层的振动膜,
a
、
b
构成了一个电容器,且通过导线与恒定电源两极相接,若声源
S
发出声波,则
a
振
动过程中( )
A.
a
、
b
板之间的电场强度不变 B.
a
、
b
板上所带的电荷量不变
C.电路中始终有方向不变的电流 D.当
a
板向右位移最大时,电容器电容最大
随练1、 一平行板电容器两极板之间充满云母介质,接在恒压直流电源上。若将云母介质移出,则( )
A.电容器电容增大 B.电容器极板间电场强度变大
C.电容器极板间电势差变小 D.电容器极板上的电荷量变小
随练2、 传感器是一种采集信息的重要器件,图为测定压力的电容式传感器,将电容器、灵敏电流计(零刻度在
中间)的电源串联成闭合回路.当压力 F作用于可动膜片电极上时,膜片产生形变,引起电容的变化,导致灵敏
电流计指针偏转.在对膜片开始施加恒定的压力到膜片稳定之后,灵敏电流表指针的偏转情况为(电流从电流表
正接线柱流入时指针向右偏)( )
A.向右偏到某一刻度后回到零刻度B.向左偏到某一刻度后回到零刻度
C.向右偏到某一刻度后不动 D.向左偏到某一刻度后不动
两极板带电量保持不变
例题 1、 静电计可以用来测量电容器的电压。如图把它的金属球与平行板电容器一个极板连接,金属外壳与另一
极板同时接地,从指针偏转角度可以推知两导体板间电势差的大小。现在对电容器充完点后与电源断开,然后将
一块电介质板插入两导体板之间,则( )
A.电容 C增大,板间场强 E减小,静电计指针偏角减小
B.电容 C增大,板间场强 E增大,静电计指针偏角减小
C.电容 C增大,板间场强 E增大,静电计指针偏角增大
D.电容 C增大,板间场强 E减小,静电计指针偏角增大
例题 2、 平行板电容器两板间有匀强电场,其中有一个带电液滴处于静止,如图所示.当发生下列哪些变化时,
液滴将向上运动( )
A.保持 S闭合,将电容器的下极板稍稍下移
B.保持 S闭合,将电容器的下极板稍稍向左水平移动
C.将S断开,并把电容器的下极板稍稍向左水平移动
D.将S断开,并把电容器的上极板稍稍下移
例题 3、 如图所示,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
( )
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
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