高二物理人教版选修31 1.doc

平行板电容器的动态分析重/难点重点：分析电容器动态过程的方法。难点：分析电容器动态过程的方法。重/难点分析重点分析：对平行板电容器的有关物理量Q、E、U、C进行讨论时关键在于弄清哪些是变量哪些是不变量在变量中哪些是自变量哪些是因变量只有过程清晰结果才会明朗准确。我们可根据不变量把这类问题分为两种情况来分析。难点分析：电容器充电后断开电源则电容器所带电量Q保持不变当极板距离d正对面积S变化时有电容器充电后与电源相连电容器两极板的电压等于电源电动势且始终保持不变。当极板距离减小时电容器电容C增大带电量Q增加极板间电场强度增大反之亦然。当极板的相对面积减小时电容C减小所带电量Q减小但因极板间距离不变极板间场强不变。突破策略对平行板电容器的有关物理量Q、E、U、C进行讨论时关键在于弄清哪些是变量哪些是不变量在变量中哪些是自变量哪些是因变量只有过程清晰结果才会明朗准确。我们可根据不变量把这类问题分为两种情况来分析：一、电容器充电后断开电源电容器充电后断开电源则电容器所带电量Q保持不变当极板距离d正对面积S变化时有对于电场强度变化我们还可以认为一定量的电荷对应着一定数目的电场线若电量不变则电场线数目不变当两板间距离变化时场强不变；当两板正对面积变化时引起电场线的疏密程度发生了变化如图1所示电容器的电量不变正对面积减小时场强增大。图1这样越大电场线就越密E就越大反之就越小；不变时不管极板间距离如何变化电场线的疏密程度不变则E不变。则此式可知在电量保持不变的情况下电场强度与板间的距离无关。例1.一平行板电容器充电后与电源断开负极接地在两极板间有一正电荷（电量很小）固定在P点如图2所示E表示两板间的场强U表示电容器的电压W表示正电荷在P点的电势能若保持负极板不动将正极板移到虚线所示的位置则（）A.U变小E不变；B.E变大W变大；C.U变小W不变；D.U不变W不变；解析：电容器充电后与电源断开说明电容器带电量不变。正极板向负极板移近由可知电容增大由可知U变小而由此可看出场强E不变。因E不变P点与负极板间的距离不变可知P点的电势不变那么正电荷的电势能就不变综上所述A、C选项正确。例2.平行板电容器两极板与静电计的连接如图3所示对电容器充电使静电计张开某一角度撤去电源后以下说法正确的是（）图3A.增大两板间距离静电计指针张角变大；B.减小两板间距离静电计指针张角变大；C.将两板错开一些静电计指针张角变大；D.将某电介质插入极板间静电计指针张开角度变大。解析：静电计指针的张角反映的是两板之间的电势差的大小。由题意可知撤去电源后电容器所带电量不变。由电容器的电容决定因素知：若增大板间距离则C变小由知U变大故A正确B错误。若减小极板正对面积S则C变小由知U变大C正确。若插入电介质则电容C变大故由知U变小故D错答案为A、C。例3.如图4所示的实验装置中平行板电容器的极板B与一灵敏静电计相接极板A接地。若极板A稍向上移动一点由观察到的静电计指针变化作出平行板电容器电容变小的结论的依据是（）图4A.两极板间的电压不变极板上的电量变小；B.两极板间的电压不变极板上的电量变大；C.极板上的电量几乎不变两极板间的电压变小；D.极板上的电量几乎不变两极板间的电压变大。解析：当电容器A板上移时两板正对面积减小由知电容器电容减小此时有少量电荷转移到灵敏静电计极板上的电量事实上要发生变化但由于静电计得到的电量远小于极板上的电量因此可忽略不计。静电计指针张角变大表明A、B极板间电压变大而极板上的电量几乎不变则由可以判定电容器变小故正确选项为D。二、电容器始终和电源相连这类问题由于电容器始终连接在电源上因此两板间的电压保持不变根据下列几式讨论C、Q、E的变化情况。可理解为电容器充电后与电源相连电容器两极板的电压等于电源电动势且始终保持不变。当极板距离减小时电容器电容C增大带电量Q增加极板间电场强度增大反之亦然。当极板的相对面积减小时电容C减小所带电量Q减小但因极板间距离不变极板间场强不变。例4.如图5平行板电容器经开关K与电池连接a处有一带电量非常小的点电荷K是闭合的表示a点的电势F表示点电荷受到的电场力。现将电容器的B板向下稍微移动使两极板间的距离增大则（）图5A.变大F变大；B.变大F变小；C.不变F不变；D.不变F变小分析：平行板电容器充电后与电源两极相连接则两极板间的电势差UAB保持不变B板向下移动极板间距离d增大根据公式知场强E变小则a处的点电荷受的电场力变小。B板接地电势a点与B板间电势差又因而a点距A极板间距d1不变则变小可分析出变大即变大。故选项B正确。例5.平行板电容器的两极板A、B接于电池两极一带正电小球悬挂在电容器内部闭合电键K电容器充电这时悬线偏离竖直方向的夹角为如图6所示则（）图6A.