高中物理电容器知识点与习题总结

考点24电容器和电容量【考点知识方法解读】1.两个彼此绝缘且又相互靠近的导体都可视为电容器。电容量是描述电容器容纳电荷本领的物理量。物理学中用电容器所带的电荷量Q与电容器两极板之间的电势差U的比值定义为该电容器的电容量，即C=Q/U。电容量由电容器本身的几何尺寸和介质特性决定，与电容器是否带电、带电量多少、极板间电势差大小无关。2.动态含电容器电路的分析方法：①确定不变量。若电容器与电源相连，电容器两极板之间的电势差U不变；若电容器充电后与电源断开，则电容器两极板带电荷量Q不变。②用平行板电容器的决定式C=4Skd分析电容器的电容变化。若正对面积S增大，电容量增大；若两极板之间的距离d增大，电容量减小；若插入介电常数ε较大的电介质，电容量增大。③用电容量定义式C=Q/U分析电容器所带电荷量变化（电势差U不变），或电容器两极板之间的电势差变化（电荷量Q不变）。④用电荷量与电场强度的关系及其相关知识分析电场强度的变化。若电容器正对面积不变，带电荷量不变，两极板之间的距离d变化，两极板之间的电场强度不变；若两极板之间的电势差不变，若两极板之间的距离d变化，由E=U/d可分析两极板之间的电场强度的变化。【最新三年高考物理精选解析】1.（2012·新课标理综）如图，平行板电容器的两个极板与水平地面成一角度，两极板与一直流电源相连。若一带电粒子恰能沿图中所示水平直线通过电容器，则在此过程中，该粒子A．.所受重力与电场力平衡B．.电势能逐渐增加C．.动能逐渐增加D．.做匀变速直线运动2.（2012·江苏物理）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，其电容量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3：（2011天津理综第5题）板间距为d的平行板板电容器所带电荷量为Q时，两极板间电势差为U1，板间场强为E1现将电容器所带电荷量变为2Q，板间距变为d/2，其他条件不变，这时两极板间电势差U2，板间场强为E2，下列说法正确的是A.U2=U1，E2=E1B.U2=2U1，E2=4E1C.U2=U1，E2=2E1D.U2=2U1，E2=2E14．（2010·北京理综）．用控制变量法，可以研究影响平行板电容器的因素（如题1图）。设两极板正对面积为S，极板间的距离为ｄ，静电计指针偏角为。实验中，极板所带电荷量不变，若A.保持S不变，增大d，则变大B.保持S不变，增大d，则变小C.保持d不变，增大S，则变小D.保持d不变，增大S，则不变5．(2010·重庆理综)某电容式话筒的原理示意图如题3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6．（2010·安徽理综）如题6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7.（2012·浙江理综）为了测量储罐中不导电液体的高度，将与储罐外壳绝缘的两块平行金属板构成的电容器C置于储罐中,电容器可通过开关S与线圈L或电源相连，如图所示。当开关从a拨到b时，由L与C构成的回路中产生的周期T=2πLC的振荡电流。当罐中液面上升时（）A.电容器的电容减小B.电容器的电容增大zzxxxxkkC.LC回路的振荡频率减小D.LC回路的振荡频率增大8.（2012·海南物理）将平行板电容器两极板之间的距离、电压、电场强度大小和极板所带的电荷量分别用d、U、E和Q表示。下列说法正确的是A．保持U不变，将d变为原来的两倍，则E变为原来的一半B．保持E不变，将d变为原来的一半，则U变为原来的两倍C．保持d不变，将Q变为原来的两倍，则U变为原来的一半D．保持d不变，将Q变为原来的一半，则E变为原来的一半9.（2012·全国理综）如图，一平行板电容器的两个极板竖直放置，在两极板间有一带电小球，小球用一绝缘轻线悬挂于O点。先给电容器缓慢充电，使两级板所带电荷量分别为﹢Q和﹣Q，此时悬线与竖直方向的夹角为π/6。再给电容器缓慢充电，直到悬线和竖直方向的夹角增加到π/3，且小球与两极板不接触。求第二次充电使电容器正极板增加的电荷量。ESR0R1R2MN电容和电容器·知识点精解1．电容的定义(1)电容器①作用：电容器是电气设备中常用的一种重要元件，可以用来容纳电荷。②构成：两金属板间夹上一层绝缘物质(电介质)就是一个最简单的电容器。两个金属板就是电容器的两个电极。③充电与放电：使电容器带电叫充电；使充电后的电容器失去电荷叫放电。④电容器所带电量：电容器的一个极板上所带电量的绝对值。⑤击穿电压与额定电压：加在电容器两极上的电压如果超过某一极限，电介质将被击穿从而损坏电容器，这个极限电压叫击穿电压；电容器长期工作所能承受的电压叫做额定电压，它比击穿电压要低。(2)电容的定义：电容器所带电量与两板间电势差之比叫电容。定义式为①单位：在国际单位制中，电容单位是法(F)。常用单位有：微法(μF)和皮法(pF)。它们的换算关系是1F=106uF=1012pF②物理意义：表示电容器容纳电荷本领大小的物理量。2．平行板电容器电容的决定因素平行板电容器的电容，跟介电常量ε成正比，跟正对面积S成正比，跟极板间的距离d成反比。用公式表达为下面表中为几种电介质的介电常量的值。3．常用电容器：常用的电容器可分为固定电容器和可变电容器。(1)固定电容器：固定电容器的电容是固定不变的，常用的有纸质电容器及电解电容器。①纸质电容器：在两层锡箔或铅箔中间夹以在石蜡中浸过的纸，一起卷成圆柱体而制成的电容器(图1-49(a))。②电解电容器：这种电容器是用铝箔作阳极，用铝箔上很薄的一层氧化膜作电介质，用浸渍过电解液的纸作阴极制成的(图1-49(b))。由于氧化膜很薄，这种电容器的电容较大。电解电容器的极性是固定的，使用时正负极不能接错，不能接交流电。(2)可变电容器：①特点：电容可以改变。②构成：由两组铝片组成(图1-49(c))，固定的一组铝片叫定片，可以转动的一组铝片叫动片。使用时可以转动动片使两组铝片正对面积发生变化从而改变电容的大小。(3)电路中常用的几种电容器的符号如图1-49(d)所示。【例1】图1-50中平行放置的金属板A、B组成一只平行板电容器。在不断开电键K时，①使A板向上平移拉开一些；②使A板向右平移错开一些；③往A、B间充入介电常量ε＞1的电介质。试讨论电容器两板电势差U、电量Q、板间场强E的变化情况。若断开电键K，情况又如何？【例2】如图1-51所示，两块水平放置的平行金属板M、N，相距为d，组成一个电容为C的平行板电容器，M板接地，M板的正中央有一小孔B。从B孔正上方h处的A点，由静止一滴一滴地滴下质量为m、电量为q的带电油滴，油滴穿过B孔后落到N板，把全部电量传给N板，若不计空气阻力及板外电场：问：(1)第几滴油滴将在M、N板间作匀速直线运动？(2)能达到N板的液滴不会超过多少滴？【例3】在静电复印机里，常用图1-52所示的电路来调节A、C两板间电场强度的大小，从而来控制复印件的颜色深浅。在操作时，首先对金属平板A、B组成的平行板电容器充电。该电容器的B板接地，A、B间充有介电常量为ε的电介质，充电后两板间的电势差为U。而后，断开该充电电源，将连接金属平板C和可调电源ε的开关K闭合。这样，A、C两板间的电场强度将随可调电源ε的电压变化而得以调节。已知C板与A板很近，相互平行，且各板面积相等。A、B板间距离为d1，A、C板间的距离为d2，A、C板间的空气介电常量取为1。试求：当电源ε的电压为U0时，A、C两板间某点P处的电场强度。［例4］如图11-3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.［例5］如图11-4所示，电容器C1＝6μF，C2＝3μF，电阻R1＝6Ω，R2＝3Ω，当电键K断开时，A、B两点间的电压UAB＝？当K闭合时，电容器C1的电量改变了多少（设电压U＝18V）?小结：电容器是一个储存电能的元件，在直流电路中，当电容器充、放电时，电路有充电、放电电流，一旦电流达到稳定状态，电容器在电路中就相当于一个阻值无限大（只考虑电容器是理想不漏电的情况）的元件，电容电路可看作是断路，简化电路时可去掉它，简化后若要求电容器所带电量时，可在相应的位置补上.分析和计算含有电容器的直流电路时，关键是准确地判断并求出电容器的两端的电压，其具体方法是：1.确定电容器和哪个电阻并联，该电阻两端电压即为电容器两端电压.2.当电容器和某一电阻串联后接在某一电路两端时，此电路两端电压即为电容器两端电压.3.对于较复杂电路，需要将电容器两端的电势与基准点的电势比较后才能确定电容器两端的电压.3.如图11-7所示，E＝10V，R1＝4Ω，R2＝6Ω，C＝30μF，电池内阻可忽略.（1）闭合开关K，求稳定后通过R1的电流；（2）然后将开关K断开，求这以后通过R1的总电量.图11-3图11-4图11—7图11—8图11—94.如图11-8所示的电路，已知电池电动势E＝90V，内阻ｒ＝5Ω，R1＝10Ω，R2＝20Ω，板面水平放置的平行板电容器的两极板M、N相距d=3cm，在两板间的正中央有一带电液滴，其电量q=-2×10－7C，其质量m=4.5×10－5kg，取g=10m/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?5.如图11-9所示.两根相距为L的竖直金属导轨MN和PQ的上端接有一个电容为C的电容器，质量为m的金属棒ab可紧贴竖直导轨无摩擦滑动，且滑动中ab始终保持水平，整个装置处于磁感应强度为B的磁场中，不计电阻，求最后通过C的充电电流.6.图11-10所示，金属棒ab质量m=5g，放在相距L=1m的光滑金属导轨MN、PQ上，磁感应强度B=0.5T，方向竖直向上，电容器的电容C=2μF，电源电动势E＝16V，导轨距地面高度h=0.8m.当单刀双掷开关先掷向1后，再掷向2，金属棒被抛到水平距离s=6.4cm的地面上，问电容器两端的电压还有多大?考点24电容器和电容量3【答案】：C【解析】：由板间距为d的平形板电容器所带电荷量为Q时，两极板间电势差为U1，板间场强为E1，可知板间距为d的平形板电容器电容量C=Q/U1；板间场强为E1=U1/d。根据平行板电容器电容量决定式，将电容器板间距变为12d，其电容量为2C。电容器所带电荷量变为2Q，其电势差U2=2Q/2C=U1，板间场强E2=U2/(12d)=2U1/d=2E1，所以选项C正确。5.【答案】D【解析】电容式话筒与电源串联，电压U保持不变。在P、Q间距增大过程中，根据平行板电容决定式4SCkd可知，d增大，电容量C减小，选项A错误；又根据电容量定义式C=Q/U得电容器所带电荷量Q减小，选项B错误；电容器的放电电流通过R的方向由M到N，所以M点的电势比N点的高。选项C错误D正确。图11-107【答案】：