（精心整理）高中物理電容與電容器知識點與配套經(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：兩板電荷等量異號，分布在兩板相對的內(nèi)側(cè)。（3）板間電場：板間形成勻強電場（不考慮邊緣效應(yīng)），場強大小E=U/d，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。充電過程實質(zhì)上是電源逐步把正電荷從電容器的負極板移到正極板的過程。由于正、負兩極板間有電勢差，所以電源需要克服電場力做功。正是電源所做的這部分功以電能的形式儲存在電容器中，放電時，這部分能量又釋放出來。電容器所帶電量：電容器的一個極板上所帶電量的絕對值。擊穿電壓與額定電壓：加在電容

2、器兩極上的電壓如果超過某一極限，電介質(zhì)將被擊穿而損壞電容器，這個極限電壓叫擊穿電壓；電容器長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（儲存）電荷本領(lǐng)的物理量。（2）定義：使電容器兩極板間的電勢差增加1V所需要增加的電量。電容器兩極板間的電勢差增加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差，表示當(dāng)兩板間電勢差增加時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時兩板間的電勢差。電容的單位是F，應(yīng)用中還有和，1F=。注意：電容器的電容是

3、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差的大小無關(guān)。（3）電容大小的決定因素電容器的電容跟兩極板的正對面積、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改變兩極板的正對面積來實現(xiàn)電容量的改變的。題型1、電容概念的理解問題：例1. 對一電容充電時電容器的電容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：CD變式1：對于水平放置的平行板電容器，下列說法正確

4、的是（    ）A. 將兩極板的間距加大，電容將增大B. 將兩極板平行錯開，使正對面積減小，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：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a。在以下方法中，能使懸線的偏角a變大的是  

5、  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：BC  3. 平行板電容器（1）電容：平行板電容器的電容與兩板的正對面積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：上式雖不要求進行定量計算，但用此式進行定性分析會很方便。（2）板間場強：充電后的平行板電容器板間形成勻強電場，場強，其中U是兩板間電勢差，d為兩板間距離。  4. 兩類典型電容器問題的求解方法（1）平行板電容器充電后，繼續(xù)保持電容器

6、兩極板與電池兩極相連接，電容器的d、S、變化，將引起電容器的C、Q、U、E怎樣變化？這類問題由于電容器始終連接在電池上，因此兩板間的電壓保持不變，可根據(jù)下列幾式討論C、Q、E的變化情況。（2）平行板電容器充電后，切斷與電池的連接，電容器的d、S、變化，將引起電容器的C、Q、U、E怎樣變化？這類問題由于電容器充電后，切斷與電池的連接，使電容器的帶電量保持不變，可根據(jù)下列幾式討論C、U、E的變化情況。題型2、平行板電容器的動態(tài)分析：  例2. 如圖所示，D是一只二極管，AB是平行板電容器，在電容器兩極板間有一帶電微粒P處于靜止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)兩極板A和B間的距離增大一些的瞬間（兩極板仍平行），帶

7、電微粒P的運動情況是（    ）A. 向下運動                B. 向上運動                C. 仍靜止不動           

8、; D. 不能確定 答案：C變式1：21.題21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21圖2所示，那么題21圖3、圖4中反映極板間場強大小E和物體速率v隨t變化的圖線可能是 A. 和               B. 和     

9、       C. 和            D. 和 答案：C變式2、兩塊大小、形狀完全相同的金屬平板平行放置，構(gòu)成一個平行板電容器，與它相連接的電路如圖所示。接通開關(guān)S，電源即給電容器充電       A、保持S接通，減小兩極板間的距離，則兩極板間電場的電場強度減小B、保持S接通，在兩極板間插入一塊介質(zhì)，則極板上的電量增大C、斷開S，減小兩極板間的距離，則兩極板間

10、的電勢差減小 D、斷開S，在兩極板間插入一塊介質(zhì)，則兩極板間的電勢差增大 答案：BC（二）  1. 帶電粒子的加速（1）運動狀態(tài)的分析：帶電粒子沿與電場線平行的方向進入勻強電場受到的電場力與運動方向在同一直線上，做勻加（減）速直線運動。（2）用功能觀點分析：粒子動能變化量等于電場力做的功。若粒子的初速度為零，則：，即。若粒子的初速度不為零，則：（3）能用來處理問題的物理規(guī)律主要有：牛頓定律結(jié)合直線運動公式；動能定理；動量守恒定律；包括電勢能在內(nèi)的能量守恒定律。（4）對于微觀粒子（如：電子、質(zhì)子、粒子等）因其重力與電場力相比小得多，通常可忽略重力作用，但對帶電微粒（如：小球、油滴、塵埃

11、等）必須要考慮重力作用。  2. 帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)（1）運動狀態(tài)分析：帶電粒子以速度垂直于電場線方向飛入勻強電場時，受到恒定的與初速度方向成角的電場力作用而做勻變速曲線運動。（2）偏轉(zhuǎn)問題的分析處理方法：類似于平拋運動的分析方法，應(yīng)用運動的合成和分解知識分析處理。沿初速度方向為勻速直線運動。即運動時間。沿電場方向為初速為零的勻加速直線運動，故離開電場時的偏移量離開電場時的偏轉(zhuǎn)角。（3）帶電粒子的重力是否可忽略。基本粒子：如電子、質(zhì)子、粒子、離子等，除有說明或明確暗示以外一般都可忽略不計。帶電顆粒：如塵埃、液滴、小球等，除有說明或明確暗示以外一般都不能忽略。例3. 帶電粒子在平行

12、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極板水平放置，兩極板間有一帶電量不變的小油滴，油滴在極板間運動時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，油滴做勻速運動時速度的大小、方向?qū)⑹茿. 2v、向下                 B. 2v、向上   

13、;              C. 3 v、向下                D. 3 v、向上 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，自A板上方相距為d的P點由靜止自由下落（P、M、N在同一豎直線上），空氣阻力忽略不

14、計，到達N孔時，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)點自P點自由下落后仍能返回B. 把A板向下平移一小段距離，質(zhì)點自P點自由下落后將穿過N孔繼續(xù)下落C. 把B板向上平移一小段距離，質(zhì)點自P點自由下落后仍能返回D. 把B板向下平移一小段距離，質(zhì)點自P點自由下落后將穿過N孔繼續(xù)下落 答案：ACD（上海卷）23. （12分）如圖所示為研究電子槍中電子在電場中運動的簡化模型示意圖。在Oxy平面的ABCD區(qū)域內(nèi)，存在兩個場強大小均為E的勻強電場I和II，兩電場的邊界均是邊長為L的正方形（不計電子所受重力）。

15、（1）在該區(qū)域AB邊的中點處由靜止釋放電子，求電子離開ABCD區(qū)域的位置。（2）在電場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，求所有釋放點的位置。（3）若將左側(cè)電場II整體水平向右移動L/n（n1），仍使電子從ABCD區(qū)域左下角D處離開（D不隨電場移動），求在電場I區(qū)域內(nèi)由靜止釋放電子的所有位置。解：（1）設(shè)電子的質(zhì)量為m，電量為e，電子在電場I中做勻加速直線運動，出區(qū)域I時的速度為v0，此后電場II做類平拋運動，假設(shè)電子從CD邊射出，出射點縱坐標(biāo)為y，有，解得y，所以原假設(shè)成立，即電子離開ABCD區(qū)域的位置坐標(biāo)為（2L，）（2）設(shè)釋放點在電場區(qū)域I中，其坐標(biāo)為（

16、x，y），在電場I中電子被加速到v1，然后進入電場II做類平拋運動，并從D點離開，有，解得xy，即在電場I區(qū)域內(nèi)滿足方程的點即為所求位置。（3）設(shè)電子從（x，y）點釋放，在電場I中加速到v2，進入電場II后做類平拋運動，在高度為y處離開電場II時的情景與（2）中類似，然后電子做勻速直線運動，經(jīng)過D點，則有， ，解得，即在電場I區(qū)域內(nèi)滿足方程的點即為所求位置小結(jié)：帶電粒子在電場中運動的解題思路  3. 帶電粒子在電場中運動的解題思路帶電粒子在電場中的運動由粒子的初始狀態(tài)和受力情況決定，在非勻強電場中，帶電粒子受到的電場力是變力，解決這種類型的練習(xí)只有用動能定理求解。在勻強電場中，帶電粒

17、子受到的是恒力，若帶電粒子初速為零或初速方向平行于電場方向，帶電粒子將做勻變速運動；若帶電粒子初速方向垂直于電場方向，帶電粒子做類平拋運動。其運動情況由重力和電場力共同決定。又因為重力和電場力都是恒力，其做功特點一樣，常將帶電小球、帶電微粒和帶電質(zhì)點的運動環(huán)境想象成一等效場，等效場的大小和方向由重力場和電場共同決定?！灸M試題】  1. 一束帶電粒子以相同的速率從同一位置，垂直于電場方向飛入勻強電場中，所有粒子的運動軌跡都是一樣的，這說明所有粒子A. 都具有相同的質(zhì)量  B. 都具有相同的電量C. 電量與質(zhì)量之比都相同  D.都是同位素  2. 一帶負電

18、小球在從空中的a點運動到b點的過程中，受重力、空氣阻力和電場力作用，小球克服重力做功5J，小球克服空氣阻力做功1J，電場力對小球做功2J，則下列說法正確的是A. 小球在a點的重力勢能比在b點大5J B. 小球在a點的機械能比在b點大1JC. 小球在a點的電勢能比在b點多2J D. 小球在a點的動能比在b點多4J  3. 如圖所示，兩極板與電源相連接，電子從負極板邊緣垂直電場方向射入勻強電場，且恰好從正極板邊緣飛出，現(xiàn)在使電子射入速度變?yōu)樵瓉淼膬杀叮娮尤詮脑瓉砦恢蒙淙?，且仍從正極板邊緣飛出，則兩極板間距離應(yīng)變?yōu)樵瓉淼腁. 2倍    

19、0;                    B. 4倍                         C. 倍     

20、;                  D. 倍  4. 平行金屬板A、B分別帶等量異種電荷，A板帶正電，B板帶負電，a、b兩個帶正電粒子，以相同的速率先后垂直于電場線從同一點進入兩金屬板間的勻強電場中，并分別打在B板上的a、b兩點，如圖所示，若不計重力則A. a粒子的帶電量一定大于b粒子的帶電量B. a 粒子的質(zhì)量一定小于b粒子的質(zhì)量C. a粒子的帶電量與質(zhì)量之比一定大于b粒子的帶電量與質(zhì)量之比D. a粒子的帶電量與

21、質(zhì)量之比一定小于b粒子的帶電量與質(zhì)量之比5、一個不計重力的帶電微粒，進入勻強電場沒有發(fā)生偏轉(zhuǎn)，則該微粒的（    ）  A. 運動速度必然增大      B. 運動速度必然減小 C. 運動速度可能不變      D. 運動加速度肯定不為零6、氘核（電荷量為e，質(zhì)量為2m）和氚核（電荷量為e、質(zhì)量為3m）經(jīng)相同電壓加速后，垂直偏轉(zhuǎn)電場方向進入同一勻強電場。飛出電場時，運動方向的偏轉(zhuǎn)角的正切值之比為（已知原子核所受的重力可忽略不計）（ &#

22、160;  ）  A. 1：2                 B. 2：1                 C. 1：1           

23、60;     D. 1：47、如圖所示，從靜止出發(fā)的電子經(jīng)加速電場加速后，進入偏轉(zhuǎn)電場。若加速電壓為、偏轉(zhuǎn)電壓為，要使電子在電場中的偏移距離y增大為原來的2倍（在保證電子不會打到極板上的前提下），可選用的方法有（    ）。  A. 使減小為原來的1/2  B. 使增大為原來的2倍  C. 使偏轉(zhuǎn)電場極板長度增大為原來的2倍  D. 使偏轉(zhuǎn)電場極板的間距減小為原來的1/28、如圖所示是某示波管的示意圖，如果在水平放置的偏轉(zhuǎn)電極上加一個電壓，則電子束將被偏轉(zhuǎn)。每單位電壓引起的偏轉(zhuǎn)距離叫示波管的靈敏度，下面這些措施中對提高示波管的靈敏度有用的是（    ）。  A. 盡可能把偏轉(zhuǎn)極板L做得長一點  B. 盡可能把偏轉(zhuǎn)極板L做得短一點  C. 盡可能把偏轉(zhuǎn)極板間的距離d做得小一點  D. 將電子槍的加速