2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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1、平行板電容器動(dòng)態(tài)問題的最佳處理思路平行板電容器動(dòng)態(tài)問題的最佳處理思路湖北省恩施高中陳恩譜對(duì)于平行板電容器動(dòng)態(tài)問題,一般依據(jù)的是電容的定義式、決定式和勻強(qiáng)電場的QCU?r4πSCkd??基本關(guān)系式,不過這一思路不是直線型思路,使教師講解和學(xué)生分析都顯得比較繞,對(duì)新授課和UEd?快速答題,這一思路都是較為困難的。筆者通過教學(xué)實(shí)踐和理論分析,得出了一種實(shí)際思路是直線型、理論上講更符合邏輯的處理方式,在此與大家分享,也請各位不吝賜教。鋪墊一:平

2、行板電容決定式的導(dǎo)出過程及高中階段教學(xué)的設(shè)計(jì)鋪墊一:平行板電容決定式的導(dǎo)出過程及高中階段教學(xué)的設(shè)計(jì)高中物理教材簡單的交代了該表達(dá)式的來源——“理論分析表明”,然而并沒有對(duì)這理論分析的思路提示零星半點(diǎn)。電容決定式導(dǎo)出的理論思路是:1、真空中點(diǎn)電荷的場強(qiáng)決定式:,其中,ε0為真空介電常量。2qEkr?014πk??2、基于電場強(qiáng)度的矢量疊加原理(高斯定理),導(dǎo)出真空中無限大帶電平板的場強(qiáng)決定式:,其中σe為電荷面密度,有;用靜電力常量k表示

3、,即為:。e02E???eQS??2πkQES?3、平行板電容器是兩塊相互靠近的金屬板形成,每塊板電荷量和大小相同,即電荷面密度相同,板間電場為兩板電場的疊加,有:。eQS??4π2kQEES??04、電介質(zhì)的極化形成的極化電荷電場,其中χe為電介質(zhì)的極化率,僅與介質(zhì)有關(guān);則兩eEE???合板間合電場場強(qiáng)為:。00ee4π=EkQEEES?????合=1(1)5、由電容的定義式和勻強(qiáng)電場關(guān)系式,有:QCU?UEd?,ee4π4πSQQC

4、kQEdkddS?????合(1)(1)定義為介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù),則。re???1r4πSCkd??為了把一些定性的結(jié)論告訴學(xué)生,高中階段的教學(xué)可簡單設(shè)計(jì)如下:1、設(shè)問面電荷電場強(qiáng)度與電荷面密度的關(guān)系,引導(dǎo)分析得出定性結(jié)論:電荷面密度越大,電場強(qiáng)度越大;順便介紹尖端放電原理——尖端電荷面密度極大,附近場強(qiáng)極大……2、介紹理論分析結(jié)果,然后由電場的疊加原理得,進(jìn)而由電容的定義r2πkQES??r4π2kQEES???合式得到。QCU?r4

5、πSCkd??鋪墊二、電容器充放電的具體機(jī)制鋪墊二、電容器充放電的具體機(jī)制1、充電機(jī)制、充電機(jī)制:如圖1所示,開關(guān)閉合前,電容器不帶電荷,則由和可知,電容器兩極板電勢差為零;取電源負(fù)極與電容器r4πkQES??UEd?下極板為零電勢,則有電源正極電勢高于電容器上極板電勢,開關(guān)閉合,就必然在導(dǎo)線中形成順時(shí)針方向充電電流,直到電容器上極板與電源正極等勢。EC圖1板水平地向相反方向移開一些,正對(duì)面積S減小,由可知,E增大,合乎題意;C、保持開

6、關(guān)閉合,r4πkQES??U不變,將兩板間的距離減小一些,由可知,E增大,合乎題意;D、保持開關(guān)閉合,U不變,轉(zhuǎn)動(dòng)極UEd?板后兩板間距變小,由可知,E增大,但是此時(shí)電場強(qiáng)度方向不是豎直向上了,故不合題意。UEd?【例3】如圖所示,平行板電容器AB兩極板水平放置,A在上方,B在下方,現(xiàn)將其和二極管串聯(lián)接在電源上,已知A和電源正極相連,二極管具有單向?qū)щ娦?,一帶電小球沿AB中心水平射入,打在B極板上的N點(diǎn),小球的重力不能忽略,現(xiàn)通過上下移

7、動(dòng)A板來改變兩極板AB間距(兩極板仍平行),則下列說法正確的是A若小球帶正電,當(dāng)AB間距增大時(shí),小球打在N的右側(cè)B若小球帶正電,當(dāng)AB間距減小時(shí),小球打在N的左側(cè)C若小球帶負(fù)電,當(dāng)AB間距減小時(shí),小球可能打在N的右側(cè)D若小球帶負(fù)電,當(dāng)AB間距增大時(shí),小球可能打在N的左側(cè)【解析】極板間距增大時(shí),設(shè)電容器極板上電荷量不變,由可知,E不變,兩極板間距增大,r4πkQES??由可知,U增加,即A板電勢升高,高于電源正極電勢,想在二極管處形成向左

8、的放電電流,而這UEd?是不可能的,即無法放電,可知Q保持不變,則E不變,小球手里不變,運(yùn)動(dòng)軌跡不變,即小球仍然落在N點(diǎn),故A、D均錯(cuò)誤;極板間距減小時(shí),設(shè)電容器極板上電荷量不變,由可知,E不變,兩極板間距減小,由r4πkQES??可知,U減小,即A板電勢降低,低于電源正極電勢,想在二極管處形成向右的充電電流,而這是UEd?可以的,故極板所帶電荷量Q增大,由可知,E增大——若小球帶正電,則電場力向下且增大,r4πkQES??故小球所受合

9、力向下增大,軌跡更彎,小球打在N的左側(cè),B正確;若小球帶負(fù)電,則則電場力向上且增大,故小球所受合力向下減?。ㄉ踔量赡軠p小為零或者變成向上),軌跡更直,小球可能打在N的右側(cè),C正確?!究偨Y(jié)】電容器本身變化時(shí),為了弄清楚是充電還是放電,一般先假設(shè)電容器極板帶電量不變,分析極板間電壓與并聯(lián)部分兩端電壓大小關(guān)系,進(jìn)而判斷出充電還是放電;對(duì)含理想二極管的動(dòng)態(tài)電路問題,一般先把二極管去掉,看電路動(dòng)態(tài)變化想要達(dá)到一個(gè)怎樣的目標(biāo),然后把二極管放回去,看

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