《高考物理 模型系列之對象模型 專題09 電容器模型學(xué)案》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高考物理 模型系列之對象模型 專題09 電容器模型學(xué)案（24頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、 專題09 電容器模型 一模型界定 本模型中涉及高中階段中出現(xiàn)的電容器常見問題,包括動態(tài)分析、帶電粒子在電容器間一類運(yùn)動、直流含容電路、交流電路中的電容及暫態(tài)分析等. 二模型破解 電容器的充放電過程 （i)電容器的充、放電 圖1 充電：使電容器帶電的過程，充電后電容器兩板帶上等量的異種電荷，電容器中儲存電場能. 放電：使充電后的電容器失去電荷的過程，放電過程中電場能轉(zhuǎn)化為其他形式的能. (ii)電容器充電和放電過程的特點(diǎn) （I）充電過程的特點(diǎn)（如圖1甲所示） ①有電流，電流方向流入正極板，電流由大到小. ②電容器所帶電荷量增加. ③電容器兩極板間電壓升高. ④電

2、容器間的電場強(qiáng)度增強(qiáng). 充電結(jié)束后，電容器所在的電路無電流，電容器兩極板電壓與充電電壓相等. （II）放電過程的特點(diǎn)（如圖1乙所示） ①有電流，電流方向流出正極板，電流由大變小. ②電容器所帶電荷量減少. ③電容器兩極板電壓降低. ④電容器中電場強(qiáng)度減弱. 電容器放電結(jié)束，電路中無電流. 例１.某電容式話筒的原理示意圖如題圖所示，E為電源，R為電阻，薄片P和Q為兩金屬極板，對著話筒說話時，P振動而Q可視為不動，在P、Q間距離增大過程中， 例１題圖 A P、Q構(gòu)成的電容器的電容增大 B P上電荷量保持不變 C M點(diǎn)的電勢比N點(diǎn)的低 D M點(diǎn)的電勢比N點(diǎn)的高

3、 【答案】D 模型演練 １.如圖所示，A和B為豎直放置的平行金屬板，在兩極板間用絕緣線懸掛一帶電小球。開始時開關(guān)S閉合且滑動變阻器的滑動頭P在a處，此時絕緣線向右偏離豎直方向。（電源的內(nèi)阻不能忽略）下列判斷正確的是（ ） A．小球帶負(fù)電 B．當(dāng)滑動頭從a向b滑動時，細(xì)線的偏角θ變大 C．當(dāng)滑動頭從a向b滑動時，電流表中有電流，方向從上向下 D．當(dāng)滑動頭停在b處時，電源的輸出功率一定大于滑動頭在a處時 電源的輸出功率 【答案】C 【解析】：根據(jù)電路可知A板電勢高于B板電勢，AB間電場強(qiáng)度方向水平向右。小球受電場力也水平向右，故小球帶正電，所以A項錯誤；當(dāng)滑動

4、頭從a向b滑動時，路端電壓減小，故兩端的電壓減小，極板間電場強(qiáng)度隨之減小，故細(xì)線的偏角變小，所以B項錯誤；當(dāng)極板間電壓減小，極板的帶電量將減小而放電，又由于A板帶正電，故放電電流從上向下流過電流表，所以C項正確；由于電源的內(nèi)電阻與外電阻的關(guān)系不確定，所示無法判斷電源的輸出功率變化的規(guī)律，所以D項錯誤。 2.如圖所示，平行板電容器的一個極板與滑動變阻器的滑動端C相連接，I1和I2分別表示流過變阻器上、下部分的電流。電子以速度V0垂直于電場線方向向往并穿過平行板間的電場。在保證電子能始終穿出平行板間電場的情況下，下列說法中正確的是 A.若使滑動變阻器的滑動端C上移，則電容器極板上的所帶的電

5、荷量Q增大，電子穿越平行板所需的時間t減小 B.在滑動變阻器的滑動端C下移的過程中，則I1＝I2 C.將兩板間的距離稍加大后，電子離開電場時，比未變前離開電場時偏向角增大 D.將兩板間的距離稍加大后，電子離開電場時，比未變前離開電場時動能小 【答案】D 電容器的動態(tài)分析 (i)動態(tài)問題的三種情況 分析有關(guān)平行板電容器的Q、E、U和C的關(guān)系時，主要有三種情況： ①保持兩極板與電源相連，則電容器兩板間電壓U不變. ②充電后斷開電源，則電容器帶電荷量Q不變. 保持電路連接，但電路中串有二極管，在二極管導(dǎo)通時電容器兩板間電壓U不變；在二極管截止時電容器帶電荷量Q不變. (

6、ii)動態(tài)問題的三個常用公式及解題思路 ①確定不變量.電容器與電源相連時，電壓不變；電容器先充電后與電源脫離時，所帶電荷量不變. 用決定式分析平行板電容器電容的變化. 用定義式分析電容器所帶電荷量或兩極板間電壓的變化. 分析電容器極板間場強(qiáng)的變化. (iii)三類動態(tài)問題的分析 (I)電壓不變 如圖２所示,開關(guān)S閉合，由于電容器始終連接在電源上，因此兩板間的電壓U保持不變，可根據(jù)下列幾式討論C、Q、E的變化情況： 圖2 ， ①當(dāng)電容器兩極板正對面積S變化時（假設(shè)εr、d不變）： S變大時，,由知C變大，由Q=C·U知Q變大，由知因U、d均不變，故板間場強(qiáng)不變；

7、同理,S變小時，C變小，Q變小，E不變. ②當(dāng)電容器兩極板間介質(zhì)的介電常數(shù)εr變化時（假設(shè)S、d不變）： εr變大時，C變大，Q變大，E不變. εr變小時，C變小，Q變小，E不變. ③當(dāng)電容器兩板間距離d變化時（假設(shè)εr、S不變）： d變大時，C變小，Q變小，E減小. d變小時，C變大，Q變大，E變大. 當(dāng)在兩極間加入金屬板時,效果上相當(dāng)于減小了板間距離d,分析方法同③. (II)電量不變 如圖２所示,C充電后開關(guān)S斷開.由于電容器充電后切斷與電池的連接，使電容器的帶電荷量Q保持不變.可根據(jù)下列幾式討論C、U、E的變化情況： 與d無關(guān) ①當(dāng)電容器兩極板間距離變化時

8、（假設(shè)εr、S不變）： d變大時，C變小，Q不變，E不變，U變大；d變小時，C變大，Q不變，E不變，U變小. ②當(dāng)電容器兩極板間的正對面積S變化時（假設(shè)εr、d不變）： S變大時，C變大，Q不變，U變小，E變小. S變小時，C變小，Q不變，U變大，E變大. ③當(dāng)電容器極板間電介質(zhì)的介電常數(shù)εr變化時（假設(shè)d、S不變） εr變大時，C變大，U變小，E變小. εr變小時，C變小，U變大，E變大. 當(dāng)在兩極間加入金屬板時,效果上相當(dāng)于減小了板間距離d,分析方法同①. (III)與二極管相連 如圖３所示,電鍵S保持閉合,帶有一定電荷量的電容器通過二極管保持始終與電源相連接.由于電

9、容器的電容變化時，如果沒有二極管，電容器要進(jìn)行充電或放電，從而在電路中形成不同方向的電流，而二極管具有單向?qū)щ姷奶匦?，則在這樣的過程二極管可能處于導(dǎo)通狀態(tài)，也可能處于截止?fàn)顟B(tài).所以在此類問題中，首先可假設(shè)沒有二極管，判斷電容器變化時是要充電還是要放電，進(jìn)而可判定二極管是處于導(dǎo)通還是截止.當(dāng)二極管處于導(dǎo)通狀態(tài)時可按（I）中電壓不變來處理，當(dāng)二極管處于截止?fàn)顟B(tài)時可按（II）中電量不變來處理. 圖３ 圖４ (iv)雙電容器的動態(tài)分析 在高中階段最常見的是如圖４所示的連接方式,圖中極板M與極板P電勢相同、極板N與極板Q電勢相同,兩電容器處于并聯(lián)狀態(tài). 圖示情況下的并聯(lián)電容

10、器總電荷量不變,兩極板間電壓保持相等.當(dāng)其中一個電容器電容增大或減小而另一個的電容不變時,兩電容器的總電容增大或減小,即變化情況相同. 并聯(lián)電容的動態(tài)分析的一種思路是先由其中變化電容器確定總電容的變化情況,再利用總電荷量不變確定電壓的變化情況,再確定固定電容的電量變化,進(jìn)而確定變化電容的電量變化情況. 當(dāng)兩個電容器的電容相差很大時,并聯(lián)電容器的總電容取決于大電容,總電容近似等于大電容器的電容.改變大電容時可近似認(rèn)為大電容上的電荷量不變. 例２.如圖所示，平行板電容器與直流電源E相連，開關(guān)S閉合時，一帶電油滴位于電容器中的P點(diǎn)恰好處于平衡狀態(tài)，下列說法正確的是 例２題圖 A．油滴

11、帶正電 B．油滴帶負(fù)電 C．保持開關(guān)S閉合，增大電容器兩極板之間的距離，油滴將向下運(yùn)動 D．若將開關(guān)S斷開，減小電容器兩極板之間的距離，油滴將向上運(yùn)動 【答案】BC 【解析】:油滴靜止時所受電場力方向必向上而與重力平衡，由圖知電容器上板帶正電下板帶負(fù)電，板間電場方向向下，則油滴必帶負(fù)電，Ａ錯誤Ｂ正確。當(dāng)保持電鍵閉合時板間電壓不變，板間距離d增大時板間場強(qiáng)減小，油滴所受電場力減小，油滴應(yīng)向下運(yùn)動，Ｃ正確。若將電鍵斷開時，電容器所帶電荷量不變，由、、可得，可見此時板間場強(qiáng)與板間距離無關(guān)，油滴仍將保持靜止，D錯誤。 例３.如圖所示，D是一只理想二極管，水平放置的平行板電容器

12、AB內(nèi)部原有帶電微粒P處于靜止?fàn)顟B(tài)。下列措施下，關(guān)于P的運(yùn)動情況說法正確的是 P A B S R D 例３題圖 A．保持S閉合，增大A、B板間距離，P仍靜止 B．保持S閉合，減少A、B板間距離，P向上運(yùn)動 C．?dāng)嚅_S后，增大A、B板間距離，P向下運(yùn)動 D．?dāng)嚅_S后，減少A、B板間距離，P仍靜止 【答案】ABD 例４.如圖所示，將平行板電容器兩極板分別與電池正、負(fù)極相接，兩板間一帶電液滴恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)．現(xiàn)貼著下板插入一定厚度的金屬板，則在插入過程中 例４題圖 A．電容器的帶電量不變 B．電路將有逆時針方向的短暫電流 C

13、．帶電液滴仍將靜止 D．帶電液滴將向上做加速運(yùn)動 【答案】BD 例５.如圖所示的兩個平行板電容器水平放置，A板用導(dǎo)線與M板相連，B板和N板都接地。讓A板帶電后，在兩個電容器間分別有P、Q兩個帶電油滴都處于靜止?fàn)顟B(tài)。AB間電容為C1，電壓為U2,帶電量為Q1，MN間電容為C2，電壓為U2，帶電量為Q2。若將B板稍向下移，下列說法正確的是（ ） 例５題圖 A．C1減小，C2增大 B．U1減小，U2增大 C．Q1減小，Q2增大 D．P向下動，Q向上動 【答案】CD 【解析】:由圖可知兩電容是并聯(lián)的，兩電容所帶的總電荷量不變，兩極間的電壓始終相等， 將

14、B板下移后由知C1減小C2不變，A錯誤；C1減小后總電容C減小,則由可知極板間都電壓增大,由于C2不變，則C2所帶電荷量增大,故C1所帶電量有一部分向C2轉(zhuǎn)移，使Q1減小Q2增大，B錯誤C正確；結(jié)合知AB板間電場減弱，MN板間電場增強(qiáng)，則P受到的電場力減小向下運(yùn)動，Q受到的電場力增大而向上運(yùn)動，D正確。 例６.在圖所示的實驗裝置中，平行板電容器的極板A與一靈敏的靜電計相接，極板B接地。若極板B稍向上移動一點(diǎn)，由觀察到的靜電計指針變化作出平行板電容器電容變小的結(jié)論的依據(jù)是[ ] 例６題圖 A.兩極板間的電壓不變，極板上的電荷量變小 B.兩極板間的電壓不變，極板上的電荷量變大

15、 C.極板上的電荷量幾乎不變，兩極板間電壓變小 D.極板上的電荷量幾乎不變，兩極板間電壓變大 【答案】D 模型演練 3.在如圖所師的閃光燈電路中，電源的電動勢為，電容器的電容為。當(dāng)閃光燈兩端電壓達(dá)到擊穿電壓時，閃光燈才有電流通過并發(fā)光，正常工作時，閃光燈周期性短暫閃光，則可以判定 A．電源的電動勢一定小于擊穿電壓 B．電容器所帶的最大電荷量一定為 C．閃光燈閃光時，電容器所帶的電荷量一定增大 D．在一個閃光周期內(nèi)，通過電阻的電荷量與通過閃光燈的電荷量一定相等 4.如圖所示，一個平行板電容器，板間距離為d，當(dāng)對其加上電壓后，A、B兩板的電勢分別為＋φ和－φ，下述結(jié)論正確

16、的是 (　　) 練4圖 A．電容器兩極板間可形成勻強(qiáng)電場，電場強(qiáng)度大小為E＝φ/d B．電容器兩極板間各點(diǎn)的電勢，有的相同，有的不同；有正的，有負(fù)的，有的為零 C．若只減小兩極板間的距離d，該電容器的電容C要增大，極板上帶的電荷量Q也會增加 D．若有一個電子水平射入穿越兩極板之間的電場，則電子的電勢能一定會減小 【答案】BCD 5.給平行析電容器充電，斷開電源后A極板帶正電，B極板帶負(fù)電。板間一帶電小球C用絕緣細(xì)線懸掛，如圖所示。小球靜止時與豎直方向的夾角為θ，則 C A B θ ＋ — 練5圖 A．若將B極板向右平移稍許，電容器的

17、電容將減小 B．若將B極板向下平移稍許，A、B兩板間電勢差將增大 C．若將B板向上平移稍許，夾角θ將不變 D．輕輕將細(xì)線剪，小球?qū)⒆鲂睊佭\(yùn)動 【答案】B 【解析】:B極板右移時板間距離增大, 由知A正確;當(dāng)B極板向下平移或向上平移時兩板正對面積減小,由上式知電容C也減小,由于充電后與電源斷開,電荷量不變,則由知板間電壓增大,再由知板間電場強(qiáng)度增大,故B正確C錯誤.剪斷細(xì)線后小球受到重力與電場力兩個恒力的作用,小球?qū)⒀仄浜狭Ψ较蜃鰟蚣铀僦本€運(yùn)動,D錯誤. 6.如圖所示，D是一只理想二極管，電流只能從a流向b，而不能從b流向a.平行板電容器的A、B兩極板間有一電荷，在P點(diǎn)處于靜止?fàn)顟B(tài)

18、．以E表示兩極板間的電場強(qiáng)度，U表示兩極板間的電壓，Ep表示電荷在P點(diǎn)的電勢能．若保持極板B不動，將極板A稍向上平移，則下列說法中正確的是 練6圖 A．E變小 B．U變大 C．Ep不變 D．電荷仍保持靜止 【答案】BCD 7.一平行板電容器兩極板間距為、極板面積為S，電容為，其中是常量。對此電容器充電后斷開電源。當(dāng)增加兩板間距時，電容器極板間 A．電場強(qiáng)度不變，電勢差變大 B．電場強(qiáng)度不變，電勢差不變 C．電場強(qiáng)度減小，電勢差不變 D．電場強(qiáng)度較小，電勢差減小 【答案】A 【解析】：平行板所帶電荷量

19、Q、兩板間電壓U，有C＝Q/U、C＝、兩板間勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)E＝U/d，可得E＝。電容器充電后斷開，電容器電荷量Q不變，則E不變。根據(jù)C＝可知d增大、C減小，又根據(jù)C＝Q/U可知U變大。 9.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。開始時懸線靜止在豎直方向，在b板帶電后，懸線偏轉(zhuǎn)了角度α?，F(xiàn)取出a、b兩極板間的電介質(zhì)，則下列說法中正確的是： 練9圖 A．電容器C的電容減小 B．極板a和b的帶電量減小 C．平行金屬板P、Q間的電勢差減小 D．懸線的偏角α變大

20、 10.題圖1是某同學(xué)設(shè)計的電容式速度傳感器原理圖，其中上板為固定極板，下板為待測物體，在兩極板間電壓恒定的條件下，極板上所帶電量Q將隨待測物體的上下運(yùn)動而變化，若Q隨時間t的變化關(guān)系為Q=（a、b為大于零的常數(shù)），其圖象如題圖2所示，那么題圖3、圖4中反映極板間場強(qiáng)大小E和物體速率v隨t變化的圖線可能是 ①和③ B.①和④ C.②和③ D.②和④ ３.有關(guān)電容器中某點(diǎn)電勢、粒子電勢能的動態(tài)分析 (i)明確零電勢的位置即接地極板的位置 (ii)判定極板間電場強(qiáng)度的變化情況 (iii)判定極板間某點(diǎn)與接地極

21、板間的電勢差變化情況 ①當(dāng)E不變時直接由U′=Ed′判定 ②當(dāng)E變化但移動的是沒有接地的極板時,也直接由U′=Ed′判定 ③當(dāng)E變化且移動的是接地的極板時,可先由U′=Ed′判定該點(diǎn)與固定極板間的電壓變化情況,再結(jié)合極板間總電壓來判定該點(diǎn)與接地極板間的電勢差變化情況 (iv)確定該點(diǎn)電勢的正負(fù),由該點(diǎn)與接地極板間的電勢差的變化情況確定該點(diǎn)的電勢變化情況 (v)明確處于該點(diǎn)的帶電粒子的正負(fù),結(jié)合該點(diǎn)電勢的變化情況判定粒子電勢能的變化情況. 例７.一平行板電容器充電后，開關(guān)保持閉合，上極板接地，在兩極板間有一負(fù)電荷（電量很?。┕潭ㄔ赑點(diǎn)，如圖所示，以E表示兩極板間的場強(qiáng)，Q表示電容器的

22、帶電量，表示P點(diǎn)的電勢，Ep表示負(fù)電荷在P點(diǎn)的電勢能。若保持下極板不動，將上極板移到圖中虛線所示的位置，則 （ ） 例７題圖 A．不變，E不變 B．E變小，Ep變大 C．Q變小，Ep不變 D．變小，Q不變 【答案】B 模型演練 11.如圖所示，平行板電容器與電動勢為E的直流電源（內(nèi)阻不計）連接，下極板接地。一帶電油滴位于容器中的P點(diǎn)且恰好處于平衡狀態(tài)。現(xiàn)將平行板電容器的上極板豎直向上移動一小段距離 A.帶點(diǎn)油滴將沿豎直方向向上運(yùn)動 B.P點(diǎn)的電勢將降低 C.帶點(diǎn)油滴的電勢將減少 D.若電容

23、器的電容減小，則極板帶電量將增大 【答案】B 12.一定行板電容器充電后與電源斷開，負(fù)極板接地。在兩極板間有一正電荷（電荷量很?。┕潭ㄔ赑點(diǎn)，如圖所示。以E表示兩極板間的場強(qiáng)，U表示兩極板間的電壓，ε表示正電荷在P點(diǎn)的電勢能。若保持負(fù)極板不動，將正極板向右平移一小段距離。則 練12圖 A．U變小，E不變 B．E變大，ε變大 C．U變小，ε不變 D．U不變，ε不變 【答案】B 【解析】:電容器充電后與電源斷開,其電荷量不變.正極板右移后兩板正對面積減小,電容減小,由可知板間電壓增大,再由知因d不變而使E增大、P與下極板間電勢差增大.由題意知P點(diǎn)電勢等于P點(diǎn)

24、與下極板間的電勢差且大于零,故P點(diǎn)電勢升高,正電荷在P點(diǎn)的電勢能增大,只有B正確. 3.帶電粒子能否穿出極板的一類動態(tài)分析 有一類題目是,帶電粒子在電容器間運(yùn)動時恰好能到達(dá)極板邊緣,若在改變電容器的極板間距離后,判定帶電粒子在極板間運(yùn)動的過程中還能否穿出兩板之間,一種基本方法是利用動能定理: (i)首先假定粒子能穿出極板,利用動能定理求出粒子到達(dá)極板邊緣時的動能表達(dá)式 (ii)由求得的動能的符號判定粒子運(yùn)動情況: ①粒子能穿過極板邊緣 ②粒子恰好能到達(dá)極板邊緣 ③粒子在到達(dá)極板邊緣前已返回 (iii)表達(dá)電場力做功的技巧: 若板間電壓不變,電場力做功利用表示;若板間電場強(qiáng)度不

25、變,電場力做功利用表示. 例８.如圖所示，A、B為平行放置的兩塊金屬板，相距為d，且?guī)в械攘康漠惙N電荷并保持不變，兩板的中央各有小孔M和N.今有一帶電質(zhì)點(diǎn)，自A板上方相距為d的P點(diǎn)由靜止自由下落，P、M、N在同一豎直線上，質(zhì)點(diǎn)下落到達(dá)N孔時速度恰好為零，然后沿原路返回，空氣阻力不計.則（） 例８題圖 A.把A板向上平移一小段距離，質(zhì)點(diǎn)自P點(diǎn)自由下落后仍然到達(dá)N孔時返回 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)自由下落后仍然到達(dá)N孔時返回 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N孔繼續(xù)下落

26、【答案】B 【解析】:因電容器所帶電荷量保持不變，在改變板間距離時，由、、可得，可見板間電場與板間距離無關(guān)，即移動極板時板間電場不變，設(shè)板間場強(qiáng)為E，則在移動極板前對全過程由動能定理有:即. 例9.如圖所示，A、B為平行金屬板，兩板相距為d，分別與電源兩極相連，兩板的中央各有小孔M、N。今有一帶電質(zhì)點(diǎn)，自A板上方相距為d的P點(diǎn)由靜止自由下落(P、M、N三點(diǎn)在同一豎直線上)，空氣阻力不計，到達(dá)N點(diǎn)時速度恰好為零，然后按原路徑返回。若保持兩板間的電壓不變，則： 例9題圖 A.若把A板向上平移一小段距離，質(zhì)點(diǎn)自P點(diǎn)下落仍能返回。 B.若把B板向下平移一小段距離，質(zhì)點(diǎn)自P點(diǎn)下落仍能返

27、回。 C.若把A板向上平移一小段距離，質(zhì)點(diǎn)自P點(diǎn)下落后將穿過N孔繼續(xù)下落。 D.若把B板向下平移一小段距離，質(zhì)點(diǎn)自P點(diǎn)下落后將穿過N孔繼續(xù)下落。 【答案】AD 【解析】：當(dāng)開關(guān)S一直閉合時，A、B兩板間的電壓保持不變.設(shè)為UAB.移動極板前對粒子應(yīng)用動能定理有.移動極板后設(shè)粒子到達(dá)B板時的動能這EK.根據(jù)動能定理有:若把A板向上平移一小段距離，,即粒子恰好到達(dá)N孔沿原路返回，A正確C錯誤;若把B板下移一小段距離，,所以小球?qū)⒁恢毕侣?，B錯誤D正確。 模型演練 13.如圖所示，a、b是沿水平方向放置的平行板電容器，兩板的中央沿豎直方向各有一個小孔，電容器充電后與電源斷開，a板帶正電、

28、b板帶負(fù)電，電場僅局限在平行板之間。有一帶負(fù)電的油滴從小孔正上方P點(diǎn)由靜止開始自由落下，先后穿過兩孔的速度均為V1，現(xiàn)將a板或b板向上或向下平移一小段距離，相同的油滴仍從P點(diǎn)由靜止開始自由落下，穿過b板小孔后的速度為V2，下列說法正確的是： 練13圖 A. 若向上移動a板，則V1V2 【答案】C 4.含電容的直流電路 (i)解決含容電路問題的基本思路 ①首先確定電路穩(wěn)定時的連接方式，必要時畫出等效電路. 分析電路結(jié)構(gòu)時在電容器所在處電路可看做是斷路，

29、簡化電路時可去掉它.在確定其電壓、電荷量時再在相應(yīng)位置補(bǔ)上. ②確定電容器兩端電壓 電容器兩端電壓與其所在支路相并聯(lián)部分的電路（或電阻）的電壓相同 由于電容器所在支路中無電流，則與電容器直接串聯(lián)的導(dǎo)體,無論其阻值的大小,都可作為一根無阻值的導(dǎo)線處理.(故改變與電容器串聯(lián)的導(dǎo)體阻值時,對電路無影響) 若電容器與其他元件不是簡單的串并聯(lián)關(guān)系時，如在圖5中，要確定C兩端的電壓，有兩種方法：第一種方法是先取一電勢零點(diǎn)，確定a、b兩點(diǎn)的電勢，從而得到電容器兩極間電壓;第二種方法是結(jié)合電流方向利用導(dǎo)體兩端電壓來運(yùn)算.例如利用R3、R4兩端電壓時，從a點(diǎn)經(jīng)R3電勢降低UR3，再經(jīng)R4到b點(diǎn)時電勢又升

30、高UR4，因此a、b兩點(diǎn)電勢的差值等于|UR3-UR4|. 圖5 圖6 ③搞清楚電容器是充電還是放電過程，以確定充放電的暫態(tài)過程中電流的方向;再結(jié)合Q=CU進(jìn)行進(jìn)行定性判定或電荷量的定量求解. (ii)幾種基本問題 ①電壓與電荷量變化情況的定性判定 可應(yīng)用直流電路的動態(tài)分析方法解決. 電荷量的定量計算 電路中電容器所帶電荷量的變化量等于通過與其串聯(lián)的導(dǎo)體橫截面的電荷量. 計算電容器所帶電荷量的變化量時,若始末狀態(tài)電容器兩板所帶電荷電性不變,則電容器所帶電荷量的變化量等于始末狀態(tài)下所帶電荷量的差值,否則等于始末狀態(tài)下所帶電荷量之和,如在圖6中將電鍵S2由位置1板

31、到位置2時. 在導(dǎo)體并聯(lián)時,相同時間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量與其阻值成反比. 若有電容器充放電時的電流時間圖象,則圖線與時間軸所圍圖形的面積等于該段時間內(nèi)電容器所帶電荷量的變化量. 電流方向與電勢高低的判定 由于在電容器充放電時其所在支路中存在電流,從而與其串聯(lián)的導(dǎo)體兩端電壓也不為零.但在判定電流方向及電勢時,不能僅從電源的極性考慮,還需考慮電容器是處于充電狀態(tài)還是處于放電狀態(tài).在電容器充電時,電流從電容器的負(fù)極板流出,流入電容器的正極板;放電時則相反. 與帶電粒子結(jié)合 在直流含容電路中,常與帶電粒子在極板間的平衡或運(yùn)動相結(jié)合.無論是哪一種情況,都涉及到粒子的受力,進(jìn)而與極板間電

32、場強(qiáng)度、極板間電壓相聯(lián)系,從而與電路中的電壓相結(jié)合.在這類題目中，通常需要利用粒子的平衡條件或牛頓運(yùn)動定律來確板間場強(qiáng)的大小及方向，利用確定板間電壓，再通過電路結(jié)構(gòu)與直流電路聯(lián)系起來. 例10.平行板電容器C與三個可變電阻器R1、R2、R3以及電源連成如圖所示的電路。閉合開關(guān)S待電路穩(wěn)定后，電容器C兩極板帶有一定的電荷。要使電容器所帶電荷量增加，以下方法中可行的是 R1 C S R2 R3 例10題圖 a b A.只增大R1，其他不變 B．只增大R2，其他不變 C．只減小R3 ，其他不變 D．只減小a、b兩極板間的距離，其他不變 【答案】BD

33、例12.如圖所示的電路，電源電動勢=8V，電阻與一個電流傳感器相連，傳感器可以將電路中的電流隨時間變化的曲線顯示在計算機(jī)屏幕上，先將接1給電容器充電，再將接2，結(jié)果在計算機(jī)屏幕上得到如圖所示的曲線，將該曲線描繪在坐標(biāo)紙上(坐標(biāo)紙上的小方格圖中未畫出)，電流坐標(biāo)軸每小格表示0.1，時間坐標(biāo)軸每小格表示，曲線與所圍成的面積約為80個小方格。則下列說法正確的是 例12題圖 A．該圖象表示電容器的充電過程 B．電源給電容器充電完畢時，電容器所帶的電荷量約為 C．電容器的電容約為 D．點(diǎn)的坐標(biāo)乘積表示此時電容器已放掉的電荷量 【答案】BC 例13.一電路如圖所示，電源電動勢，內(nèi)阻，

34、電阻，，，C為平行板電容器，其電容C=3.0pF，虛線到兩極板距離相等，極板長，兩極板的間距。 R4 R3 R1 R2 v0 L E r C S 例13題圖 （1）若開關(guān)S處于斷開狀態(tài)，則當(dāng)其閉合后，求流過R4的總電量為多少？ （2）若開關(guān)S斷開時，有一帶電微粒沿虛線方向以的初速度射入C的電場中，剛好沿虛線勻速運(yùn)動，問：當(dāng)開關(guān)S閉合后，此帶電微粒以相同初速度沿虛線方向射入C的電場中，能否從C的電場中射出？（要求寫出計算和分析過程，g?。? 【解析】：（1）S斷開時，電阻R3兩端電壓為 S閉合后，外阻為 端電壓為 電阻R3兩端電壓為 則所求流過R

35、4的總電量為 模型演練 14.如圖所示電路中，電源電動勢為Ｅ、內(nèi)阻為r?，電阻為定值電阻，為滑動變阻器A B為電容器兩個水平放置的極板。當(dāng)滑動變阻器的滑動觸頭處于圖示位置時A,B兩板間的帶電油滴靜止不動。則下列說法中正確的是 練14圖 A.把的觸頭向右緩慢移動時，油滴向下運(yùn)動 B.把的觸頭向右緩慢移動時，油滴向上運(yùn)動 C.緩慢增大極板A、B間的距離，油滴靜止不動 D 緩慢減小極板A、B的正對面積，油滴向上運(yùn)動 【答案】B 15.如圖所示，為了使白熾燈泡L在電路穩(wěn)定后變得更亮，可以采取的方法有的 練15圖 A. 只減小電容器C兩板間的距離

36、 B. 只增大電容器C兩板間的距離 C. 只增大電阻R1的阻值 D. 只增大電阻R2的阻值 【答案】D 【解析】:由于電路穩(wěn)定后電容器所在支路相當(dāng)于斷路,電容的大小對其他用電器無影響,故改變電容器電容時白熾燈的亮度不受影響,AB皆錯誤.除去電容器,R2與L并聯(lián)后再與R1串聯(lián),由"串反并同"可知,要增大L消耗的功率,可減小R1的阻值或增大R2的阻值,C錯誤D正確. 16.如圖所示，R3處是光敏電阻，a、b兩點(diǎn)間接一電容，當(dāng)開關(guān)S閉合后，在沒有光照射時，電容上下極板上電量為零，當(dāng)用光線照射電阻R3時 練16圖 A．R3的電阻變小，電容上極板帶正電，電流表示數(shù)變大 B．R3的電阻

37、變小，電容上極板帶負(fù)電，電流表示數(shù)變大 C．R3的電阻變大，電容上極板帶正電，電流表示數(shù)變小 D．R3的電阻變大，電容上極板帶負(fù)電，電流表示數(shù)變小 【答案】B 5.交流電路中的電容器 (i)在交流電路中,從對電流的阻礙作用角度來看,電容器相當(dāng)于一個導(dǎo)體,其容抗相當(dāng)于導(dǎo)體的阻值,只是其容抗隨交變電流的頻率發(fā)生變化:頻率越高,容抗越小. (ii)交流電路中,通過電容器的電流與交變電流的電壓、電容器的容抗之間仍遵從部分電路的歐姆定律. (iii)電容對交變電流的阻礙與電阻對電流的阻礙本質(zhì)不同,能量轉(zhuǎn)化的情況也不同:電阻是將電能向焦耳熱的單向轉(zhuǎn)化;電容器是將電能與電場能的相互轉(zhuǎn)化,在

38、不考慮輻射時電能與電場能總量守恒. 例14.在圖示的電路中，由于電源變化，燈l變暗、燈2變亮、燈3亮度不變，則可能的情況是 A．保持電壓不變，使頻率增大 B．保持頻率不變，使電壓增大 C．保持頻率不變，使電壓減小 D．保持電壓不變，使頻率減小 【答案】A 【解析】： 由于燈3所在支路是純電阻電路，其亮度不變表明電源電壓不變，BC錯誤。由于電源的頻率越高時電容的容抗越小、線圈的感抗越大，故保持電源電壓不變使頻率增大時燈2支路中電流增大，燈1支路中電流減小，燈l變暗、燈2變亮，頻率減小時則相反，A正確D錯誤。 三模型演練 17.某同學(xué)在研究電容、電感對恒定電流與交變電流的

39、影響時，采用了如圖所示的電路，其中、是兩個完全相同的燈泡。當(dāng)雙刀雙擲開關(guān)置于3、4時，電路與交流電源接通，穩(wěn)定后的兩個燈泡發(fā)光亮度相同。則該同學(xué)在如下操作中能觀察到的實驗現(xiàn)象是 練17圖 A．當(dāng)開關(guān)置于1、2時，穩(wěn)定后亮、不亮 B．當(dāng)開關(guān)置于3、4時，頻率增加且穩(wěn)定后，變亮、變暗 C．當(dāng)開關(guān)從置于1、2的穩(wěn)定狀態(tài)下突然斷開，將會立即熄滅 D．當(dāng)開關(guān)從置于1、2的穩(wěn)定狀態(tài)下突然斷開，不會立即熄滅 【答案】AD 18.如圖甲所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為10：1，R1＝20 ，R2＝30 ，C為電容器。已知通過R1的正弦交流電如圖乙所示，則 A.交流電的頻率為0.02 Hz B.原線圈輸入電壓的最大值為200 V C.電阻R2的電功率約為6.67 W D.通過R3的電流始終為零 【答案】C