高中物理電容與電容器知識(shí)點(diǎn)與配套經(jīng)典習(xí)題精講精練

1、電容與電容器（一）1.電容器——容納電荷的容器（1）基本結(jié)構(gòu)：由兩塊彼此絕緣互相靠近的導(dǎo)體組成。（2）帶電特點(diǎn)：兩板電荷等量異號(hào)，分布在兩板相對(duì)的內(nèi)側(cè)。（3）板間電場(chǎng)：板間形成勻強(qiáng)電場(chǎng)（不考慮邊緣效應(yīng)），場(chǎng)強(qiáng)大小E=Ud，方向始終垂直板面。充電與放電：使電容器帶電叫充電；使充電后的電容器失去電荷叫放電。充電過(guò)程實(shí)質(zhì)上是電源逐步把正電荷從電容器的負(fù)極板移到正極板的過(guò)程。由于正、負(fù)兩極板間有電勢(shì)差，所以電源需要克服電場(chǎng)力做功。正是電源所做的

2、這部分功以電能的形式儲(chǔ)存在電容器中，放電時(shí)，這部分能量又釋放出來(lái)。電容器所帶電量：電容器的一個(gè)極板上所帶電量的絕對(duì)值。擊穿電壓與額定電壓：加在電容器兩極上的電壓如果超過(guò)某一極限，電介質(zhì)將被擊穿而損壞電容器，這個(gè)極限電壓叫擊穿電壓；電容器長(zhǎng)期工作所能承受的電壓叫做額定電壓，它比擊穿電壓要低。2.電容（1）物理意義：表征電容器容納（儲(chǔ)存）電荷本領(lǐng)的物理量。（2）定義：使電容器兩極板間的電勢(shì)差增加1V所需要增加的電量。電容器兩極板間的電勢(shì)差增

3、加1V所需的電量越多，電容器的電容越大；反之則越小。定義式：式中C表示電容器的電容，表示兩板間增加的電勢(shì)差，表示當(dāng)兩板間電勢(shì)差增加時(shí)電容器所增加的電量。電容器的電容還可這樣定義：表示電容器的帶電量，U表示帶電量為Q時(shí)兩板間的電勢(shì)差。電容的單位是F，應(yīng)用中還有和，1F=。注意：電容器的電容是反映其容納電荷本領(lǐng)的物理量，完全由電容器本身屬性決定，跟電容器是否帶電，帶電量多少以及兩板電勢(shì)差的大小無(wú)關(guān)。（3）電容大小的決定因素電容器的電容跟兩極

4、板的正對(duì)面積、兩極板的間距以及兩極板間的介質(zhì)有關(guān)。兩極板的正對(duì)面積越大，極板間的距離越小，電介質(zhì)的介電常數(shù)越大，電容器的電容就越大。通常的可變電容器就是通過(guò)改變兩極板的正對(duì)面積來(lái)實(shí)現(xiàn)電容量的改變的。題型1、電容概念的理解問(wèn)題：例1.對(duì)一電容充電時(shí)電容器的電容C、帶電量Q、電壓U之間的圖象如圖所示，其中正確的是（）答案：答案：CD變式1：對(duì)于水平放置的平行板電容器，下列說(shuō)法正確的是（）A.將兩極板的間距加大，電容將增大B.將兩極板平行錯(cuò)開(kāi)

5、，使正對(duì)面積減小，電容將減小C.在下板的內(nèi)表面上放置一面積和極板相等、厚度小于極板間距的陶瓷板，電容將增大D.在下板的內(nèi)表面上放置一面積和極板相等、厚度小于極板間距的鋁板，電容將增大答案：答案：BCD變式2、21.如圖所示，C為中間插有電介質(zhì)的電容器，a和b為其兩極板；a板接地；P和Q為兩豎直放置的平行金屬板，在兩板間用絕緣線懸掛一帶電小球；P板與b板用導(dǎo)線相連，Q板接地。開(kāi)始時(shí)懸線靜止在豎直方向，在b板帶電后，懸線偏轉(zhuǎn)了角度a。在以下

6、方法中，能使懸線的偏角a變大的是A.縮小a、b間的距離B.加大a、b間的距離C.取出a、b兩極板間的電介質(zhì)D.換一塊形狀大小相同、介電常數(shù)更大的電介質(zhì)答案：答案：BC3.平行板電容器（1）電容：平行板電容器的電容與兩板的正對(duì)面積S成正比，與兩板間距d成反比，與充滿兩板間介質(zhì)的介電常數(shù)成正比，即。注意：上式雖不要求進(jìn)行定量計(jì)算，但用此式進(jìn)行定性分析會(huì)很方便。若粒子的初速度不為零，則：（3）能用來(lái)處理問(wèn)題的物理規(guī)律主要有：牛頓定律結(jié)合直線運(yùn)

7、動(dòng)公式；動(dòng)能定理；動(dòng)量守恒定律；包括電勢(shì)能在內(nèi)的能量守恒定律。（4）對(duì)于微觀粒子（如：電子、質(zhì)子、粒子等）因其重力與電場(chǎng)力相比小得多，通?？珊雎灾亓ψ饔?，但對(duì)帶電微粒（如：小球、油滴、塵埃等）必須要考慮重力作用。2.帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)（1）運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分析：帶電粒子以速度垂直于電場(chǎng)線方向飛入勻強(qiáng)電場(chǎng)時(shí)，受到恒定的與初速度方向成角的電場(chǎng)力作用而做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)。（2）偏轉(zhuǎn)問(wèn)題的分析處理方法：類似于平拋運(yùn)動(dòng)的分析方法，應(yīng)用運(yùn)動(dòng)的合成和分解知

8、識(shí)分析處理。沿初速度方向?yàn)閯蛩僦本€運(yùn)動(dòng)。即運(yùn)動(dòng)時(shí)間。沿電場(chǎng)方向?yàn)槌跛贋榱愕膭蚣铀僦本€運(yùn)動(dòng)，，故離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)的偏移量離開(kāi)電場(chǎng)時(shí)的偏轉(zhuǎn)角。（3）帶電粒子的重力是否可忽略。①基本粒子：如電子、質(zhì)子、粒子、離子等，除有說(shuō)明或明確暗示以外一般都可忽略不計(jì)。②帶電顆粒：如塵埃、液滴、小球等，除有說(shuō)明或明確暗示以外一般都不能忽略。例3.帶電粒子在平行板電容器中的平衡（靜止或勻速）、加速和偏轉(zhuǎn)。19.一平行板電容器的兩個(gè)極板水平放置，兩極板間有一帶電量不

9、變的小油滴，油滴在極板間運(yùn)動(dòng)時(shí)所受空氣阻力的大小與其速率成正比。若兩極板間電壓為零，經(jīng)一段時(shí)間后，油滴以速率v勻速下降；若兩極板間的電壓為U，經(jīng)一段時(shí)間后，油滴以速率v勻速上升。若兩極板間電壓為－U，油滴做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)速度的大小、方向?qū)⑹茿.2v、向下B.2v、向上C.3v、向下D.3v、向上答案：答案：C變式1、如下圖所示，A、B為平行金屬板，兩板相距為d，分別與電源兩極相連，兩板的中央各有一小孔M和N，今有一帶電質(zhì)點(diǎn)，自A板上方相距為

10、d的P點(diǎn)由靜止自由下落（P、M、N在同一豎直線上），空氣阻力忽略不計(jì)，到達(dá)N孔時(shí)，速度恰好為零，然后沿原路返回，若保持兩極板間的電壓不變，則（）A.把A板向上平移一小段距離，質(zhì)點(diǎn)自P點(diǎn)自由下落后仍能返回B.把A板向下平移一小段距離，質(zhì)點(diǎn)自P點(diǎn)自由下落后將穿過(guò)N孔繼續(xù)下落C.把B板向上平移一小段距離，質(zhì)點(diǎn)自P點(diǎn)自由下落后仍能返回D.把B板向下平移一小段距離，質(zhì)點(diǎn)自P點(diǎn)自由下落后將穿過(guò)N孔繼續(xù)下落答案：答案：ACD（上海卷）23.（12分）

11、如圖所示為研究電子槍中電子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的簡(jiǎn)化模型示意圖。在Oxy平面的ABCD區(qū)域內(nèi)，存在兩個(gè)場(chǎng)強(qiáng)大小均為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)I和II，兩電場(chǎng)的邊界均是邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形（不計(jì)電子所受重力）。（1）在該區(qū)域AB邊的中點(diǎn)處由靜止釋放電子，求電子離開(kāi)ABCD區(qū)域的位置。（2）在電場(chǎng)I區(qū)域內(nèi)適當(dāng)位置由靜止釋放電子，電子恰能從ABCD區(qū)域左下角D處離開(kāi)，求所有釋放點(diǎn)的位置。（3）若將左側(cè)電場(chǎng)II整體水平向右移動(dòng)Ln（n≥1），仍使電子從ABCD區(qū)域左下角

12、D處離開(kāi)（D不隨電場(chǎng)移動(dòng)），求在電場(chǎng)I區(qū)域內(nèi)由靜止釋放電子的所有位置。解：解：（1）設(shè)電子的質(zhì)量為m，電量為e，電子在電場(chǎng)I中做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，出區(qū)域I時(shí)的速度為v0，此后電場(chǎng)II做類平拋運(yùn)動(dòng)，假設(shè)電子從CD邊射出，出射點(diǎn)縱坐標(biāo)為y，有，，解得y＝，所以原假設(shè)成立，即電子離開(kāi)ABCD區(qū)域的位置坐標(biāo)為（－2L，）（2）設(shè)釋放點(diǎn)在電場(chǎng)區(qū)域I中，其坐標(biāo)為（x，y），在電場(chǎng)I中電子被加速到v1，然后進(jìn)入電場(chǎng)II做類平拋運(yùn)動(dòng)，并從D點(diǎn)離開(kāi)，有，，