高中物理电容器的动态分析 对于电容器的动态分析问题，我们一定要注意两个关系式，即定义式U Q C =和决定式kd
4S C πε=（此式虽然不要求定量计算，但有助于我们理解一些物理量的变化对电容器电容大小的影响），在分析解决问题时可同时应用。在综合应用电容和电场的知识时，应注意电容器充电后切断电源（Q 不变）和不切断电源（U 不变）两种不同情况。
一、保持电容器两极板电压不变的情况
例1. 两块大小、形状完全相同的金属板平行放置，构成一平行板电容器，与它相连的电路如图1所示。接通开关S ，电源即给电容器充电：（ ）
A. 保持S 接通，减小两极板间的距离，则两极板间的电场强度减小；
B. 保持S 接通，在两极板间插入一块介质，则极板上的电量增大；
C. 断开S ，减小两极板间的距离，则两极板间的电势差减小；
D. 断开S ，在两极板间插入一块介质，则两极板间的电势差增大。
解析：S 接通保持U 不变，由场强d
U E =得d 减小，E 增大，故A 错误；插入介质后，C 增大，根据CU Q =可知极板上的电量增大，故B 正确；当S 断开时，极板上的电量不变，减小板间距离，则C 增大，据U Q C =
可知U 减小，故C 正确；在两极板间插入介质，则C 增大，据U
Q C =可知U 减小，故D 错误，故答案应为BC 。 点评：解答本题关键是S 接通时，两极板间电压不变；断开S 时，两极板间所带电量不变，同时我们能够看出利用kd 4S C πε=
这一电容的决定式定性的分析电容器的变化很方便。
二、保持电容器两极板电量不变的情况
例2. 如图2所示，一平行板电容器经开关S 与电池相连，闭合S 后又断开，电容器的负极板接地，在两极板间a 点有一电量非常小的正电荷，以E 表示两极板间的电场强度，U 表示电容器的电压，ε表示正电荷在a 点的电势能，现将电容器的A 板稍微下移，使两板间的距离减小，则：（ ）
A. U 变小，E 不变；
B. U 变大，ε变大；
C. U 变小，ε不变；
D. U 不变，ε不变。
解析：因开关S 断开后，电容器两极板所带的电量保持不变，由d
U E =，C Q U =知，Cd Q E =，对于平行板电容器，kd 4S C πε=，所以S
Q k 4E επ=，显然，两极板间场强E 与d 无关，当电容器的A 板稍微下移，d 减小，U 减小，则A 正确；根据?=εq 得A 板移动以前111qEd q =?=ε，同理，移动以后，12qEd =ε，所以，21ε=ε，则C 正确，故答案应为AC 。
点评：电容器充电后和电源断开，极板上的电量不变，板间距离减小时，电容增大，极板间电压减小，但电场强度不变，难点是判断电势能如何变化，判断电荷电势能有两种方法：
（1）根据公式?=εq ；（2）把该电荷移到零电势点看电势能的变化情况。
电路的动态分析 直流电流 分析思路 长沙四校联考)如图所示，图中的四个电表均为理想电表，当滑动变阻器滑片 1 (多选)(2015· P向右端移动时，下面说法中正确的是() A．电压表V1的读数减小，电流表A1的读数增大 B．电压表V1的读数增大，电流表A1的读数减小 C．电压表V2的读数减小，电流表A2的读数增大 D．电压表V2的读数增大，电流表A2的读数减小 2．(多选) (2015·湖北省公安县模拟考试)如图所示电路中，电源内阻不能忽略，两个电压表 均为理想电表。当滑动变阻器R2的滑动触头P移动时，关于两个电压表V1与V2的示数，下列判断正确的是() A．P向a移动，V1示数增大、V2的示数减小 B．P向b移动，V1示数增大、V2的示数减小 C．P向a移动，V1示数改变量的绝对值小于V2示数改变量的绝对值 D．P向b移动，V1示数改变量的绝对值大于V2示数改变量的绝对值 3．(多选)如图所示，电源的电动势和内阻分别为E、r，R0＝r，滑动变阻器的滑片P由a向b缓慢移动，则在此过程中(
A．电压表V1的示数一直增大 B．电压表V2的示数先增大后减小 C．电源的总功率先减小后增大 D．电源的输出功率先减小后增大 含电容器的电路 解决含电容器的直流电路问题的一般方法 (1)通过初末两个稳定的状态来了解中间不稳定的变化过程。 (2)只有当电容器充、放电时，电容器支路中才会有电流，当电路稳定时，电容器对电 路的作用是断路。 (3)电路稳定时，与电容器串联的电路中没有电流，同支路的电阻相当于导线，即电阻 不起降低电压的作用，与电容器串联的电阻为等势体，电容器的电压为与之并联的电阻两端 的电压。 (4)在计算电容器的带电荷量变化时，如果变化前后极板带电的电性相同，那么通过所 连导线的电荷量等于始末状态电容器电荷量之差；如果变化前后极板带电的电性相反，那么通过所连导线的电荷量等于始末状态电容器电荷量之和。 东北三校二模)如图所示，C1＝6 μＦ，C2＝3 μＦ，R1＝3 Ω，R2＝6 Ω，电源电动1 (多选)(2015· 势E＝18 V，内阻不计。下列说法正确的是( ) A．开关S断开时，a、b两点电势相等 B．开关S闭合后，a、b两点间的电流是 2 A C．开关S断开时C1带的电荷量比开关S闭合后C1带的电荷量大 D．不论开关S断开还是闭合，C1带的电荷量总比C2带的电荷量大
图1 图1-4 高中物理专题：受力分析与动态平衡问题 例1．如图1所示，一个半球形的碗放在桌面上，碗口水平，O 点为其球心，碗的内表面及碗口是光滑的。一根细线跨在碗口上，线的两端分别系有质量为m 1和m 2的小球，当它们处于平衡状态时，质量为m 1的小球与O 点的连线与水平线的夹角为α＝60°。则小球的质量比m 2/m 1为 A ． B ． C ． D ． 2. 如图所示，物体A 靠在竖直墙面上，在力F 作用下，A 、B 保持静止。物体B 的受力个 数为（ ） A ．2 B ．3 C ．4 D ．5 例2. 如图1所示，一个重力G 的匀质球放在光滑斜面上，斜面倾角为α，在斜面上有一光滑的不计厚度的木板挡住球，使之处于静止状态。今使板与斜面的夹角β缓慢增大，问：在此过程中，挡板和斜面对球的压力大小如何变化？ 思考1：所示，小球被轻质细绳系着，斜吊着放在光滑斜面上，小球质量为m ，斜面倾角为θ，向左缓慢推动斜面，直到细线与斜面平行，在这个过程中，绳上张力、斜面对小球的支持力的变化情况？ （答案：绳上张力减小，斜面对小球的支持力增大） 思考2：如图所示，细绳一端与光滑小球连接，另一端系在竖直墙壁上的A 点，当缩短细绳小球缓慢上移的过程中，细绳对小球的拉力、墙壁对小球的弹力如何变化？ 例2．如图所示，质量为m 的小球用细线悬于天花板上。在小球上作用水平拉力F ，使细线与竖直方向保持θ角，小球保持静止状态。现让力F 缓慢由水平方向变为竖直方向。这一过程中，小球处于静止状态，细线与竖直方向夹角不变。则力F 的大小、细线对小球的拉力大小如何变化？
例3．轻绳一端系在质量为m 的物体A 上，另一端系在一个套在粗糙竖直杆MN 的圆环上。现用水平力F 拉住绳子上一点O ，使物体A 从图中实线位置缓慢下降到虚线位置，但圆环仍保持在原来位置不动。则在这一过程中，环对杆的摩擦力F 1和环对杆的压力F 2的变化情况是 A ．F 1保持不变，F 2逐渐增大 B ．F 1逐渐增大，F 2保持不变 C ．F 1逐渐减小，F 2保持不变 D ．F 1保持不变，F 2逐渐减小 思考：如图3-4所示，在做“验证力的平行四边形定则”的实验时， 用M 、N 两个测力计通过细线拉橡皮条的结点，使其到达O 点，此时 α+β= 90°．然后保持M 的读数不变，而使α角减小，为保持结点 位置不变，可采用的办法是（ ）。 (A)减小N 的读数同时减小β角 (B)减小N 的读数同时增大β角 (C)增大N 的读数同时增大β角 (D)增大N 的读数同时减小β角 例4．如图4所示，在水平天花板与竖直墙壁间，通过不计质量的柔软绳子和光滑的轻小滑轮悬挂重物G =40N ，绳长L =2.5m ，OA =1.5m ，求绳中张力的大小，并讨论： （1）当B 点位置固定，A 端缓慢左移时，绳中张力如何变化？ （2）当A 点位置固定，B 端缓慢下移时，绳中张力又如何变化？ 思考：如图所示，长度为5cm 的细绳的两端分别系于竖立地面上相距为4m 的两杆的顶端A 、B ，绳子上挂有一个光滑的轻质钩，其下端连着一个重12N 的 物体，平衡时绳中的张力多大？ 思考：人站在岸上通过定滑轮用绳牵引低处的小船，若水的阻力不变，则船在匀速靠岸的过程中，下列说法中正确的是（ ） （A ）绳的拉力不断增大 （B ）绳的拉力保持不变 （C ）船受到的浮力保持不变 （D ）船受到的浮力不断减小 图3-4
（2）按下列要求画出弹力的方向： ①搁在光滑竖直墙与水平地面间的棒在A，B两处受到的弹力（图1）； ②搁在光滑半球形槽内的棒在C，D两处受到的弹力（图2）； ③用细绳悬挂、靠在光滑竖直墙上的小球受到的弹力（图3） 3）如图所示，质量为m的物体被水平推力F压在竖直的墙上，静止不动．当水平力F逐渐增大时，物体m所受的静摩擦力将怎样变化？ （1）一条盘在地上的长为l的铁链向上刚好拉直时，它的重心位置升高了多少？ （2）运动员用双手握住竖直的竹杆匀速攀上和匀速下滑，他所受的摩擦力分别是f1和f2，那么： A．f1向下，f2向上，f1＝f2 B. f1向下，f2向上，f1＞f2 C. f1向上，f2向上，f1＝f2 D. f1向上，f2向下，f1＝f2 （3）当人骑自行车在平直路面上前进时，前轮和后轮所受摩擦力的方向 A．前后轮受到的摩擦力方向都向后； B．前后轮受到的摩擦力方向都向前； C．前轮受到的摩擦力向前、后轮受到的摩擦力向后 D．前轮受到的摩擦力向后、后轮受到的摩擦力向前 （1）如图所示，在水平桌面上放一个重为G A=20N的木块，木块与桌面间的动摩擦因数μA=0.4，使这个木块沿桌面作匀速运 动时的水平拉力F为多少？如果再在木块A上加一块重为G B=10N的木块B，B与A之间的动摩擦因数μB=0.2，那么当A、B 两木块一起沿桌面匀速滑动时，对木块A的水平拉力应为多少？此时木块B受到木块A的摩擦力多大？
（2）水平的皮带传输装置如图所示，皮带的速度保持不变，物体被轻轻地放在A端皮带上，开始时物体在皮带上滑动，当它到达位置C后滑动停止，随后就随皮带一起匀速运动，直至传送到目的地B端，在传输过程中，该物体受摩擦力情况是 [ ] A．在AC段受水平向左的滑动摩擦力 B．在AC段受水平向右的滑动摩擦力 C．在CB段不受静摩擦力 D．在CB段受水平向右的静摩擦力 （3）如图1，在水平桌面上放一木块，用从零开始逐渐均匀增大的水平拉力F拉着木块沿桌面运动，则木块所受到的摩擦力f随拉力F变化的图像（图）正确的是[ ] （1）某物体在四个共点力F1、F2、F3、F4作用下处于平衡状态，若F4的方向沿逆时针方向转过90°角，但其大小保持不变，其余三个力的大小和方向均保持不变，此时物体受到的合力的大小为 [ ] A. 0 B. F4 C. 2F4 D. F4 (2)．有三个力，F1＝2N，F2＝5N，F3＝6N，则 [ ] A．F1可能是F2和F3的合力 B．F2可能是F1和F3的合力 C．F3可能是F1和F2的合力 D．上述说法都不对（3）由图6所示，下列有关静止在斜面上的物体受到的重力的两个分力的说法正确的是： A．F1是物体所受重力的下滑分力，大小为Gsinθ; B．F2是物体斜面的正压力，大小为Gcosθ;
电容器动态变化问题 【例题】：如图所示，先接通电键S 使电容器充电，然后断开S ，增大两极板间的距离时， 电容器所带电量Q 、电容C 、两极板间电势差U 的变化情况是 A. Q 变小，C 不变，U 不变 B. Q 变小，C 变小，U 不变 C. Q 不变，C 变小，U 变大 D. Q 不变，C 变小，U 变小 【思路总结】：对于电容器动态变化问题，1 一、要记住电容器电容的定义式及决定式：Q C=U （定义式），s C=4kd επ（决定式） 二、读题分析电容变化过程的不变量：接电源，U 不变，不接电源Q 不变； 三、从题目中找出最先变化的物理量，通过公式去推其余物理量的改变。 例如：此题电源断开，首先是Q 不改变；改变量为d 变大，根据决定式S C= 4kd επ，C 与d 成反比，C 变小；Q 不变，根据定义式可判断出U 变大；故答案选C ； 另注意：Q 不变时，改变d,电场强度E 不变；U 4E=4Q Q Q k S d Cd S d kd πεεπ===与d 无关； 四、关于极板移动后电势粒子电势能或者某位置电势变化问题： A ：对于Q 不变的，E 不变，我们看接地（0 电势）的是哪个极板，通过该点与0势能面的间距判断其间的电势差，从而判断电势的变化；A B A B U =-??。如下题：上极板接地为0电势，将下极板上移或者下移，P 与上极板间距都不变，所以与零势能面的电势差不变，P 点电势不变，B 错误 例题1：”如图所示，一平行板电容器充电后与电源断开，这时电容器的带电量为Q ，P 是电容器内一点，电容器的上板与大地相连，下列说法正确的是 A. 若将电容器的上板左移一点，则两板间场强减小 B. 若将电容器的下板上移一点，则P 点的电势升高 C. 若将电容器的下板上移一点，则两板间电势差增大 D. 若将电容器的下板上移一点，则两板间电势差减小 B ：对于U 不变的，E 会改变，我们看该点到哪个极板的间距是不变的，然后通过改点与极板间的电势差判断电势的变化。如下题：与电源相连，AB 极板的电势差不变，B 板接地，所以A 板电势不变，a 到A 板的间距不变， 例题2：如图，平行板电容器经开关K 与电池连接，a 处固定有一带电量非常小的点电荷 是闭合的， 表示a 点的电势，E 表示两板间的电场强度，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，使两板间的距离增大，则 A. 变大，F 变大 B. 变大，F 变小 C. E 变小， 变小 D. E 变小， 变大 五、 六、 七、
高中物理专练：电容器和直流电路的动态分析 (限时：45分钟) 1． (安徽·19)用图1所示的电路可以测量电阻的阻值．图中R x是待测电阻,R0是定值电阻,是灵敏度很高的电流表,MN是一段均匀的电阻丝．闭合开关,改变滑动头P的位置,当通过电流表的电流为零时,测得MP＝l1,PN＝l2,则R x的阻值为( ) 图1 A.l 1 l 2 R B. l 1 l 1 ＋l2 R C.l 2 l 1 R D. l 2 l 1 ＋l2 R 答案 C 解析设R0、R x与三者的结点为Q,当通过电流表的电流为零时,说明φP＝φQ,则UR0＝ UR MP ,U Rx＝UR PN,IR0＝IR x＝I0,IR MP＝IR PN＝I,故I0R0＝IR MP,I0R x＝IR PN.两式相除有 R R x ＝ R MP R PN ,所以 R x ＝ R PN R MP R ＝ l 2 l 1 R ,正确选项为C. 2．某同学将一直流电源的总功率P E、输出功率P R和电源内部的发热功率P r随电流I变化的图线画在了同一坐标上,如图2中的a、b、c所示,以下判断正确的是( ) 图2 A．直线a表示电源的总功率P E—I图线 B．曲线c表示电源的输出功率P R—I图线 C．电源的电动势E＝3 V,内电阻r＝1 Ω D．电源的最大输出功率P m＝2 W 答案AD
解析电源的总功率P E＝EI,直线a表示电源的总功率P E—I图线,选项A正确．电源的输出功率P R＝UI＝(E－Ir)I＝EI－I2r,曲线b表示电源的输出功率P R—I图线,曲线c表示电源内部的发热功率P r－I图线,选项B错误．由直线a的斜率可得电源的电动势E＝4 V．选项C错误．当I＝1 A时,电源的最大输出功率P m＝2 W,选项D正确． 3．如图3所示,为一小灯泡的伏安特性曲线,横轴和纵轴分别表示电压U和电流I.图线上点A 的坐标为(U1,I1),过点A的切线与纵轴交点的纵坐标为I2.小灯泡两端电压为U1时,电阻等于( ) 图3 A.I 1 U 1 B. U 1 I 1 C. U 1 I 2 D. U 1 I 1 －I2 答案 B 解析由于小灯泡的伏安特性曲线上,每一点的电压坐标与电流坐标的比值,对应这一状 态下的电阻,所以小灯泡两端电压为U1时,电阻等于U 1 I 1 ,B正确． 4．如图4为测量某电源电动势和内阻时得到的U－I图线,用此电源与三个阻值均为3 Ω的电阻组成如下四个电路．则外电路功率相等的是( ) 图4 A．图a和图d B．图b和图c C．图a和图b D．图c和图d
动态平衡分析 一 物体受三个力作用 例1. 如图1所示，一个重力G 的匀质球放在光滑斜面上，斜面倾角为α，在斜面上有一光滑的不计厚度的木板挡住球，使之处于静止状态。今使板与斜面的夹角β缓慢增大，问：在此过程中，挡板和斜面对球的压力大小如何变化？ 例2．一轻杆BO ，其O 端用光滑铰链固定在竖直轻杆AO 上，B 端挂一重物，且系一细绳，细绳跨过杆顶A 处的光滑小滑轮，用力F 拉住，如图2-1所示。现将细绳缓慢往左拉，使杆BO 与杆A O 间的夹角θ逐渐减少，则在此过程中，拉力F 及杆BO 所受压力F N 的大小变化情况是( ) A ．F N 先减小，后增大 B .F N 始终不变 C ．F 先减小，后增大 D.F 始终不变 正确答案为选项B 跟踪练习： 如图2-3所示，光滑的半球形物体固定在水平地面上，球心正上方有一光滑的小滑轮，轻绳的一端系一小球，靠放在半球上的A 点，另一端绕过定滑轮，后用力拉住，使小球静止．现缓慢地拉绳，在使小球沿球面由A 到半球的顶点B 的过程中，半球对小球的支持力N 和绳对小球的拉力T 的大小变化情况是( D )。 (A)N 变大，T 变小， (B)N 变小，T 变大 (C)N 变小，T 先变小后变大 (D)N 不变，T 变小 图2-1 图2-2 图2-3 图1-1 图1-2 F 1 G F 2 图1-3
例3．如图3-1所示，在水平天花板与竖直墙壁间，通过不计质量的柔软绳子和光滑的轻小滑轮悬挂重物G =40N ，绳长L =2.5m ，OA =1.5m ，求绳中张力的大小，并讨论： （1）当B 点位置固定，A 端缓慢左移时，绳中张力如何变化？ （2）当A 点位置固定，B 端缓慢下移时，绳中张力又如何变化？ 解析：取绳子c 点为研究对角，受到三根绳的拉力，如图3-2所示分别为F 1、F 2、F 3，延长绳AO 交竖直墙于D 点，由于是同一根轻绳，可得：21F F =，BC 长度等于CD ，AD 长度等于绳长。设角∠OAD 为θ；根据三个力平衡可得：θ sin 21G F = ；在三角形AOD 中可 知，AD OD = θsin 。如果A 端左移，AD 变为如图3－3中虚线A ′D ′所示，可知A ′D ′不变，OD ′减小，θsin 减小，F 1变大。如果B 端下移，BC 变为如图3－4虚线B ′C ′所示，可知AD 、OD 不变，θsin 不变，F 1不变。 二 物体受四个力及以上 例 4 .如图所示，当人向左跨了一步后人与物体保持静止，跨后与垮前相比较，下列说法错误的是: A ．地面对人的摩擦力减小 B ．地面对人的摩擦力增加 C ．人对地面压力增大 D ．绳对人的拉力变小 跟踪练习： 如图所示，小船用绳牵引．设水平阻力不变，在小船匀速靠岸的过程中 A 、绳子的拉力不断增大B 、绳子的拉力保持不变 C 、船受的浮力减小 D 、船受的浮力不变 三 连接体问题 例5 有一个直角支架AOB ，AO 是水平放置，表面粗糙．OB 竖直向下，表面光滑．OA 图3－1 A B C G O A B C G D F 1 F 2 F 3 O θ 图3－2 A B C G D F 1 F 2 F 3 O θ A ′ D ′ 图3－3 A B C G D F 1 F 2 F 3 O θ C ′ B ′ 图3－4 F
受力分析练习： 1.画出静止物体A 受到的弹力：（并指出弹力的施力物） 2.画出物体A 受到的摩擦力，并写出施力物：（表面不光滑） B A A 静止不动 A 向右匀速 A 沿着斜面向上运动 A 相对斜面静止 A 沿着斜面向下运动 A 匀速下滑
3：对下面物体受力分析： 1）重新对1、2两题各物体进行受力分析（在图的右侧画）2）对物体A进行受力分析（并写出各力的施力物） 3）对水平面上物体A和B进行受力分析，并写出施力物（水平面粗糙） 4）分析A和B物体受的力分析A和C受力（并写出施力物） A沿着水平面向左运动A沿着墙向上运动A 沿着水平面向右运动 A、B相对地面静止 A与皮带一起向右匀速运动 A、B一起向右匀速运动 A、B一起向右加速运动 A、B相对地面静止 木块A沿斜面匀速上滑 A、B相对地面静止A、 B、C一起向右加速运动 A、B一起向右加速运动 物体静止不动 A 在水平力F作用下A、B沿桌面匀速运动，
思路点拨 1、如图所示，质量为m=2kg 的物体在水平力F=80N 作用下静止在竖直墙上，物体与墙面之间的动摩擦因数为0.5，用二力平衡知识可知物体受到的摩擦力大小为______N ，弹力大小为________N 。（g=10N/kg ） 2、如图所示，在水平面上向右运动的物体，质量为20kg ，物体与水平面间1.0=μ，在运动过程中，物体还到一个水平向左的大小为F =10N 的拉力的作用，则物体受到的滑动摩擦力大小为______N ，方向_______。（g=10N/kg ） 3、如图，A 和B 在水平力F 作用下，在水平面上向右做匀速直线运动。试分析A 、B 物体 所受的力，并指出B 所受的每一力的反作用力。 基础训练 1、如图所示的物体A ，放在粗糙的斜面上静止不动，试画出A 物体受力的示意图，并标出个力的名称。 2、重G =5N 的木块在水平压力F 作用下，静止在竖直墙面上，则木块所受的静摩擦力f = N ；若木块与墙面间的动摩擦因数为μ=0.4，则当压力F N ＝ N 时木块可沿墙面匀速下滑。 3、如图(1)人和木板的质量分别为m 和M ，不计滑轮质量及滑轮与绳之间的摩擦，保持系统静止 时，求人对绳子的拉力T 2=？ 4、如图所示，物体A 沿倾角为θ 的斜面匀速下滑.求摩擦力及动摩擦因数。 5、如图所示，重G 1=600N 的人，站在重G 2=200N 的吊篮中，吊篮用一根不计质量的软绳悬挂，绳绕过不计质量和摩擦的定滑轮，一端拉于人的手中。当人用力拉绳，使吊篮匀速上升时，绳的拉力T 及人对吊篮底部的压力N ’多大？ 6、两个大人和一个小孩沿河岸拉一条小船前进，两个大人的拉力分别为F 1=400N 和F 2=320N ，它们的方向如图所示.要使船在河流中间行驶，求小孩对船施加的最小的力。 7、如图所示，质量为m 的物体放在水平面上，在外力F 的作用下物体向右作匀速直线运动，求物体与平面间的摩擦力系数。 F
电路的动态分析 例1.在如图所示的电路中，R 1，R2和R3皆为定值电阻，R4为可变电阻，电源的电动势为E，内阻为 r，设电流表的读数为I，电压表的读数为U，当R4的滑动触头向图中a端移动时() A．I变大，U变小B．I变大，U变大C．I变小，U变大D．I变小，U变小 【答案】D 例2.如图所示电路中，电源电动势为E，内阻为r，电路中O点接地，当滑动变阻器的滑片P 向右滑动时，M、N两点电势变化情况是（） A．都升高B．都降低C．M点电势升高，N点电势降低D．M点电势降低，N点电势升高 【答案】B 例3.在如图所示的电路中，开关S闭合后，和未闭合开关S前相比较三个电表的读数变化情况是：（） A．V变大、A1变大、A2变小B．V变大、A1变小、A2变大 C．V变小、A1变大、A2变小D．V变小、A1变小、A2变大 【答案】C 例4.为了儿童安全，布绒玩具必须检测其中是否存在金属断针，可以先将玩具放置在强磁场中，若其中有断针，则断针被磁化，用磁报警装置可以检测到断针的存在．如图所示是磁报警装置中的一部分电路示意图，其中RB是磁敏传感器，它的电阻随断针的出现而减小，A，B接报警器，当传感器RB所在处出现断针时， 电流表的电流I，A，B两端的电压U将() A．I变大，U变大B．I变小，U变小C．I变大，U变小D．I变小，U变大 【答案】C 例5.（多选）在如图所示的电路中，闭合电键S，当滑动变阻器的滑动触头P向下滑动时，四个理想电表的示数都发生变化，电表的示数分别用I、U1、U2和U3表示，电表示数变化量的大小分别用ΔI、ΔU1、ΔU2和ΔU3表示．下列比值正确的是() A．U1/I不变，ΔU1/ΔI不变B．U2/I变大，ΔU2/ΔI变大 C．U2/I变大，ΔU2/ΔI不变吗D．U3/I变大，ΔU3/ΔI不变 【答案】ACD 同步练习： 1.在如图所示电路中，当滑动变阻器滑片P向下移动时，则() A．A灯变亮，B灯变亮，C灯变亮B．A灯变亮，B灯变亮，C灯变暗 C．A灯变亮，B灯变暗，C灯变暗D．A灯变亮，B灯变暗，C灯变亮 【答案】D 2.在如图所示的电路中，E为电源电动势，r为电源内阻，R1，R3均为定值电阻，R2为滑动变阻器，当R2的滑动触头
动力学动态问题的类型和分析技巧 一、动力学动态问题的类型 施加在物体上的力随着物体的速度变化、位置变化而变化，物体的加速度也随之变化，加速度的变化反过来影响速度、位置的变化，如此循环推进的问题，就是动力学动态问题。 根据物体受力的决定因素不同，可将高中物理中常见的动力学动态问题分为两大基本类型： 1、受力与速度有关的动态问题：机车恒定功率启动问题——牵引力与速度有关，雨滴收尾速度问题——空气阻力与速度有关，洛伦兹力相关动态问题——洛伦兹力以及其影响下弹力、摩擦力与速度有关，感应电路安培力相关动态问题——安培力与速度有关，等等。 2、受力与位置有关的动态问题：弹簧、库仑力、曲线约束类问题等，这类问题中，弹簧弹力、电荷之间库仑力、重力电场力沿曲线切向分量、弹力进而影响到的摩擦力，与物体的位置有关，等等。 根据物体的运动轨迹曲直不同，又可将之分为直线运动动态问题和曲线运动动态问题，其中直线运动是曲线运动分析的基础，而曲线运动则需要结合运动的分解与合成来进一步分析。 二、动力学动态问题的分析技巧 1、写出瞬间状态的动力学方程并据此分析：初态、转折点处动力学方程，以及各阶段动力学方程；
2、抓住运动、受力变化的转折点：加速度为0（速度出现极值）、速度为0或者弹力为0等； 3、借助v -t 图象、对称法、微元（积分）法、分解与合成等分析。 三、典型示例 1、直线运动中的动态问题 （1）受力与速度有关的问题 【例1】机车恒定功率启动问题 一汽车在平直公路上行驶。从某时刻开始计时，发动机的功率P 随时间t 的变化如图所示。假定汽车所受阻力的大小f 恒定不变。下列描述该汽车的速度v 随时间t 变化的图像中，可能正确的是 【例2】雨滴收尾速度问题 从地面上以初速度v 0竖直上抛一质量 为m 的小球，若运动过程中受到的空气阻 力f 与其速率v 成正比，比例系数为k .球运动的速率随时间变化的规律如图2-4所示，t 1时刻到达最高点，再落回地面，落地速率为v 1，且落地前小球已经做匀速运动．下列说法正确的是( ) A ．上升过程比下降过程所用时间长 B ．比例系数k ＝mg v 0
╰ α 高中物理力学模型及分析 1．连接体模型是指运动中几个物体叠放在一起、或并排在一起、或用细绳、细杆联系在一起的物体组。 解决这类问题的基本方法是整体法和隔离法。 整体法是指连接体内的物体间无相对运动时,可以把物体组作为整体，对整体用牛二定律列方程 隔离法是指在需要求连接体内各部分间的相互作用(如求相互间的压力或相互间的摩擦力等)时，把某物体从连接体中隔离出来进行分析的方法。 2斜面模型（搞清物体对斜面压力为零的临界条件） 斜面固定：物体在斜面上情况由倾角和摩擦因素决定 μ=tgθ物体沿斜面匀速下滑或静止μ> tgθ物体静止于斜面 μ< tgθ物体沿斜面加速下滑a=g(sinθ一μcosθ) 3．轻绳、杆模型 绳只能受拉力，杆能沿杆方向的拉、压、横向及任意方向的力。 杆对球的作用力由运动情况决定 只有θ=arctg( g a)时才沿杆方向 最高点时杆对球的作用力；最低点时的速度?，杆的拉力? 若小球带电呢？ E m L · m2 m1 F B A F1 F2 B A F
假设单B下摆,最低点的速度V B=R 2g ?mgR=2 2 1 B mv 整体下摆2mgR=mg 2 R +'2 B '2 A mv 2 1 mv 2 1 + ' A ' B V 2 V=?' A V=gR 5 3 ；' A ' B V 2 V==gR 2 5 6 > V B=R 2g 所以AB杆对B做正功，AB杆对A做负功 若V0 此文档下载后即可编辑 平行板电容器的动态分析问题 平行板电容器是最常见的一种电容器，其结构可以发生变化，因此电容也跟着随之变化。 当我们改变电容器的某个结构时，电容器的电容也随之变化。从而导致电容器中间的电场强度也会发生变化。这就引出一种问题，电容器的动态分析问题。 电容器的动态分析问题总体上来说大概分为两类：电压不变的问题和电荷量不变的问题。一般情况下，题目中的说法是：电压不变（电容器始终接在电源上）电荷量不变（电容器充电完成后，断开电源） 如果根据问题的难度再细分： 层次1：仅仅分析电容和电荷量（电压）的变化 层次2：分析电容和电荷量（电压）的变化，再加上电场强度的变化，而电场强度的变化有两个方法进行比较（U不变的问题中：E=U/d，Q不变的问题中，Q与E成正比(前提是S不变)） 层次3：E的变化会导致容器中某点电势的变化（或者电荷在某点电势能的变化） 层次4：E的变化会导致容器中液滴所受电场力的变化，进而会产生加速度，根据牛顿第二定律计算加速度；或者容器中国液滴的平衡状态发生变化，从而分析细线角度的变化。 【此题问题本质上只重在分析电场强度的变化问题，因为所需要分析的是力的问题】 动态分析问题的处理方法： 1.先分析清楚题目给出的是U不变还是Q不变的类型 2.找出题目中发生变化的参量，然后分析C的变化（注意正反比 关系），Q的变化（U的变化）Q的变化会产生瞬间的充电和放电电流（会判断电流方向） 3.再分析E的变化 4.如果是平衡问题或者动力学问题需要进行受力分析，写平衡方 程或者牛顿第二定律。 典型例题剖析 例1：★★【2016 新课标I 】一平行板电容器两极板之间充满云母介质，接在恒压直流电源上。若将云母介质移出，则电容器（ ） A. 极板上的电荷量变大，极板间电场强度变大 B. 极板上的电荷量变小，极板间电场强度变大 C. 极板上的电荷量变大，极板间电场强度不变 D. 极板上的电荷量变小，极板间电场强度不变 答案：D 解析：由4πr S C kd ε=可知，当云母介质抽出时，r ε变小，电容器的电容C 变小； 因为电容器接在恒压直流电源上，故U 不变，根据Q CU =可知，当C 减小时，Q 减小。再由U E d =，由于U 与d 都不变，故电场强度 E 不变，答案为D 例2：★★【2011 天津】板间距为d 的平行板电容器所带电荷量为Q 时，两极板间电势差为U 1，板间场强为E 1.现将电容器所带 电荷量变为2Q ，板间距变为12 d ，其他条件不变，这时两极板间电势差为U 2，板间场强为E 2，下列说法正确的是( ) A ．U 2＝U 1，E 2＝E 1 B ．U 2＝2U 1，E 2＝4E 1 C ．U 2＝U 1，E 2＝2E 1 D ．U 2＝2U 1， E 2＝2E 1 答案：C 解析 由公式C ＝εS 4k πd 、C ＝Q U 和E ＝U d 得U ＝4k πdQ εS ，E ＝4k πQ εS ， 高中物理《受力分析动态分析》练习题 1．如图，一小球放置在木板与竖直墙面之间。设墙面对球的压力大小为N 1，球对木板的压力大小为N 2。以木板与墙连接点所形成的水平直线为轴，将木板从图示位置开始缓慢地转到水平位置。不计摩擦，在此过程中( ) A. N 1始终减小，N 2始终增大 B. N 1始终减小，N 2始终减小 C. N 1先增大后减小，N 2始终减小 D. N 1先增大后减小，N 2先减小后增大 2． 我国运动员陈一冰勇夺吊环冠军，为中国体育军团勇夺第一金，其中有一个高难度的动作就是先双手撑住吊环（设开始时两绳与肩同宽），然后身体下移，双臂缓慢张开到如图所示位置，则在两手之间的距离增大过程中，吊环的两根绳的拉力F T (两个拉力大小相等)及它们的合力F 的大小变化情况为（ ） A ．F T 增大，F 不变 B ．F T 增大，F 增大 C ．F T 增大，F 减小 D ．F T 减小，F 不变 3．如图所示，在一根水平直杆上套着两个轻环，在环下用两根等长的轻绳拴着一个重物。把两环分开放置，静止时杆对a 环的摩擦力大小为F f ，支持力为F N 。若把两环距离稍微约缩短一些，系统仍处于静止状态，则( ) A ．F N 变小 B ．F N 变大 C ．F f 变小 D ．F f 变大 4．如图所示，质量不计的定滑轮以轻绳牵挂在B点，另一条轻绳一端系重物C 绕过滑轮后另一端固定在墙上A点，若改变B点位置使滑轮发生移动，同时适当调节A点的位置使AO段绳子始终保持水平，则可以判断悬点B所受拉力F的大小变化情况是（） A．若B左移，F将增大 B．若B右移，F将减小 C．无论B左移、右移，F都保持不变 D．无论B左移、右移，F都减少 5．如图半圆形支架BAD，两细绳OA和OB结于圆心O，下悬重为G的物体，使OA绳固定不动，将OB绳的B端沿半圆支架从水平位置缓慢移至竖直位置C的过程中，分析OA绳和OB绳所受的力大小如何变化( ) A．OA绳拉力逐渐变大 B．OA绳拉力逐渐变小 C．OB绳拉力先变小后变大 D．OB绳拉力逐渐变小 6．如图所示，用挡板将斜面上的光滑小球挡住，当挡板由竖直位置缓慢转到水平位置的过程中，小球对挡板的压力 A．逐渐增大 B．逐渐减小 C．先增大后减小 D．先减小后增大 7．如图所示，轻绳的两端分别系在圆环A和小球B上，圆环A套在粗糙的水平直杆MN上。现用水平力拉着绳子上的一点O，使小球B从图中实线位置缓慢上升到虚线位置，但圆环A始终保持在原位置不动。则在这一过程中，环对杆的摩擦力f和环对杆的压力F N 的变化情况是（） A.f不变，F N 不变 B.f增大，F N 不变 C.f增大，F N 减小 D.f不变，F N 减小 高中物理动态分析专题 一、力学中的动态问题分析 1、变动中力的平衡问题的动态分析 ①矢量三角形法 物体在三个不平行的共点力作用下平衡,这三个力必组成一首尾相接的三角形。 用这个三角形来分析力的变化与大小关系的方法叫矢量三角形法,它有着比平行四边形更简便的优点, 特别在处理变动中的三力问题时能直观的反映出力的变化过程。 例1、如图1a 所 示,绳OA 、OB 等长,A 点固定不动,将B 点沿圆弧向C 点运动的过程中绳OB 中的张力将( ) A 、由大变小; B 、由小变大 C 、先变小后变大 D 、先变大后变小 解:如图1b,假设绳端在B'点,此时Ｏ点受到三力作用平衡:T A 、书的 大小方向不断的变化(图中T 'B 、T ''B T '''B 、、、、、、),但T 的大小方向始终 不变,T A 的方向不变而大小改变,封闭三角形关系 始终成立、不难瞧出; 当T A 与T B 垂直时,即 a+ =90时,T B 取最小值,因此,答案选C 。 ②相似三角形法 物体在三个共点力的作用下平衡,已知条件中涉及的就是边长问题,则由力组成的矢量三角形与由边长组成的几何三角形相似, 利用相似比可以迅速的解力的问题。 例2、如图2a 所示,在半径为Ｒ的光滑半球面上高h 处悬挂一定滑轮。重力为Ｇ的小球用绕过滑轮的绳子站在地 面上的人拉住。 人拉动绳子,在与球面相切的某点缓慢运动到接近顶点的过程中,试分析半球对小球的支持力与绳子拉力如何变化？ 分析与解:受一般平衡问题思维定势的影响,以为小球 在移动过程中对半球的压力大小就是变化的。对小球进行 受力分析:球受重力Ｇ、球面对小球的支持力Ｎ与拉力Ｔ, 如图2b 所示:可以瞧到由Ｎ、Ｔ、G 构成的力三角形与由边长L 、R 、h+R 构成的几何三角形相似,从而利用相似比 Ｎ／Ｇ＝R ／R+h,T ／Ｇ＝L ／R+h 、 由于在拉动的过程中,R 、h 不变,L 减小,则Ｎ＝R Ｇ／R+h 大小不变, 绳子的拉力T ＝L Ｇ／R+h 减小。 T A 图2a 高中物理电容器的动态分析 对于电容器的动态分析问题，我们一定要注意两个关系式，即定义式U Q C =和决定式kd 4S C πε=（此式虽然不要求定量计算，但有助于我们理解一些物理量的变化对电容器电容大小的影响），在分析解决问题时可同时应用。在综合应用电容和电场的知识时，应注意电容器充电后切断电源（Q 不变）和不切断电源（U 不变）两种不同情况。 一、保持电容器两极板电压不变的情况 例1. 两块大小、形状完全相同的金属板平行放置，构成一平行板电容器，与它相连的电路如图1所示。接通开关S ，电源即给电容器充电：（ ） A. 保持S 接通，减小两极板间的距离，则两极板间的电场强度减小； B. 保持S 接通，在两极板间插入一块介质，则极板上的电量增大； C. 断开S ，减小两极板间的距离，则两极板间的电势差减小； D. 断开S ，在两极板间插入一块介质，则两极板间的电势差增大。 解析：S 接通保持U 不变，由场强d U E =得d 减小，E 增大，故A 错误；插入介质后，C 增大，根据CU Q =可知极板上的电量增大，故B 正确；当S 断开时，极板上的电量不变，减小板间距离，则C 增大，据U Q C = 可知U 减小，故C 正确；在两极板间插入介质，则C 增大，据U Q C =可知U 减小，故D 错误，故答案应为BC 。 点评：解答本题关键是S 接通时，两极板间电压不变；断开S 时，两极板间所带电量不变，同时我们能够看出利用kd 4S C πε= 这一电容的决定式定性的分析电容器的变化很方便。 二、保持电容器两极板电量不变的情况 例2. 如图2所示，一平行板电容器经开关S 与电池相连，闭合S 后又断开，电容器的负极板接地，在两极板间a 点有一电量非常小的正电荷，以E 表示两极板间的电场强度，U 表示电容器的电压，ε表示正电荷在a 点的电势能，现将电容器的A 板稍微下移，使两板间的距离减小，则：（ ） A. U 变小，E 不变； B. U 变大，ε变大； C. U 变小，ε不变； D. U 不变，ε不变。 专题动态平衡中的三力问题图解法分析动态平衡 在有关物体平衡的问题中，有一类涉及动态平衡。这类问题中的一部分力是变力，是动态力，力的大小和方向均要发生变化，故这是力平衡问题中的一类难题。解决这类问题的一般思路是：把“动”化为“静”，“静”中求“动”。根据现行高考要求，物体受到往往是三个共点力问题，利用三力平衡特点讨论动态平衡问题是力学中一个重点和难点 方法一：三角形图解法。 特点：三角形图象法则适用于物体所受的三个力中，有一力的大小、方向均不变（通常为重力，也可能是其它力），另一个力的方向不变，大小变化，第三个力则大小、方向均发生变化的问题。 方法：先正确分析物体所受的三个力，将三个力的矢量首尾相连构成闭合三角形。然后将方向不变的力的矢量延长，根据物体所受三个力中二个力变化而又维持平衡关系时，这个闭合三角形总是存在，只不过形状发生改变而已，比较这些不同形状的矢量三角形，各力的大小及变化就一目了然了。 例1.1 如图1所示，一个重力G的匀质球放在光滑斜面上，斜面倾角为，在斜面上有一光滑的不计厚度的木板挡住球，使之处于静止状态。今使板与斜面的夹角缓慢增大，问：在此过程中，挡板和斜面对球的压力大小如何变化？ 解析：取球为研究对象，如图1-2所示，球受重力G、斜面支持力F1、挡板支持力F2。因为球始终处于平衡状态，故三个力的合力始终为零，将三个力矢量构成封闭的三角形。F1的方向不变，但方向不变，始终与斜面垂直。F2的大小、方向均改变，随着挡板逆时针转动时，F2的方向也逆时针转动，动态矢量三角形图1-3中一画出的一系列虚线表示变化的F2。由此可知，F2先减小后增大，F1随增大而始终减小。 同种类型：例1.2所示，小球被轻质细绳系着，斜吊着放在光滑斜面上，小球质量为m，斜面倾角为θ，向右缓慢推动斜面，直到细线与斜面平行，在这个过程中，绳上张力、斜面对小球的支持力的变化情况？（答案：绳上张力减小，斜面对小球的支持力增大） 微专题 电容器的动态分析问题 【核心考点提示】 1．电容器的充、放电 (1)充电：使电容器带电的过程，充电后电容器两极板带上等量的异种电荷，电容器中储存电场能． (2)放电：使充电后的电容器失去电荷的过程，放电过程中电场能转化为其他形式的能． 2．对公式C ＝Q U 的理解 电容C ＝Q U ，不能理解为电容C 与Q 成正比、与U 成反比，一个电容器电容的大小是由电容器本身的因素决定的，与电容器是否带电及带电多少无关． 3．两种类型的动态分析思路 (1)确定不变量，分析是电压不变还是所带电荷量不变． (2)用决定式C ＝εr S 4πkd 分析平行板电容器电容的变化． (3)用定义式C ＝Q U 分析电容器所带电荷量或两极板间电压的变化． (4)用E ＝U d 分析电容器两极板间电场强度的变化． 【经典例题选讲】 【例题1】如图所示，平行板电容器带有等量异种电荷，与静电计相连，静电计金属外壳和电容器下极板都接地，在两极板间有一固定在P 点的点电荷，以E 表示两板间的电场强度，E p 表示点电荷在P 点的电势能，θ表示静电计指针的偏角。若保持下极板不动，将上极板向下移动一小段距离至图中虚线位置，则( ) A ．θ增大，E 增大 B ．θ增大，E p 不变 C ．θ减小，E p 增大 D ．θ减小， E 不变 【变式1-1】(多选)如图所示，平行板电容器与直流电源连接，下极板接地，一带电油滴位于电容器中的P 点且处于静止状态，现将上极板竖直向上移动一小段距离，则( ) A ．带电油滴将沿竖直方向向上运动 B ．P 点电势将降低 C ．电容器的电容减小，极板带电荷量减小 D ．带电油滴的电势能保持不变 【变式1-2】(多选)如图所示，平行板电容器与直流电源、理想二极管(正向电阻为零可以视为短路，反向电阻无穷大可以视为断路)连接，电源负极接地。初始电容器不带电，闭合开关稳定后，一带电油滴位于电容器中的P 点且处于静止状态。下列说法正确的是 ( ) A ．减小极板间的正对面积，带电油滴会向上移动，且P 点的电势会降低 B ．将上极板向下移动，则P 点的电势不变 C ．将下极板向下移动，则P 点的电势升高 D ．无论哪个极板向上移动还是向下移动，带电油滴都不可能向下运动 专题七电路分析与计算 高考形势分析及历年部分省市高考试题分布： 本专题是高考的热点，历年都有高考试题，本专题的高考热点是部分电路欧姆定律、闭合电路欧姆定律，串并联电路和实验题，以及电路在电磁感应和交流电中的应用，万用表的使用多次成为高考的热点，掌握各种仪表的操作规程和使用方法是高考考查的重点。对于选择题，通过某一新颖的物理情景，考查考生的理解能力和逻辑推理能力；对于填空题，多是通过对电路的分析和计算，对电压、电流、电阻等物理量的测量，来考查考生的分析综合能力和不太复杂的运算能力；对于实验题，通过对教材能容的翻新设疑，考查考生对基本实验方法的迁移和灵活运用能力，特别是电阻的测定，题目虽然新颖独特，但原理均来源于课本的加工和深化，它是一种高层次能力的考核，真正的题在书外而理在书中，它将实验考查推向了更新的高度。 对于电磁感应中的闭合回路问题：电磁感应过程中要产生感应电流，从而使产生感应电动势的导体受到磁场力作用，继而影响其切割磁感线的加速度和速度，而速度的变化又影响导体中产生的感应电动势和感应电流，于是就形成了一个复杂的动态循环过程，且在这一复杂的动态循环过程中，要涉及闭合电路中各用电器的消耗功率的变化，存在多种形式能量的转化。对此类问题的处理，既要弄清楚变化的物理过程中各物理量的相互依存又相互制约的关系，又要弄清楚变化的物理过程中参与转化的能量种类及能量转化的方向。这对提高学生综合分析问题的能力，养成对物理过程和物理情景分析的习惯，是大有帮助的。因此，此类问题历来备受高考命题人关注。在近几年的高考中，涉及此类问题的题目中，既有难度中等的选择题，也有难度中等偏上的计算题，特别在倡导考查学生综合能力的当今高考形势下，此类问题会更加受到青睐，在今后高考中考查的频率和力度，都将有所提高，例如2007年天津卷计算题24题就考查了这方面的问题。 历年高考中电路分析和计算题分布情况：2005年高考电学考察情况：北京理综，选择题18题考查交流电路中的欧姆定律；22题考查多用表探测黑盒子问题；全国理综III，实验题22题利用所给元件测量电压表内阻；全国理综II，实验题是测量毫安表的内阻和实物连线题；全国理综I实验题考查测量电源电动势和内阻问题，25题考查含容电路和粒子在电场中偏转的问题。广东高考实验题考查了电路中传感器的应用，一选择题还考查了示波器的按钮使用。2006年高考电学考察情况：江苏高考计算题考查了电学与生活的应用（电热毯、电饭锅），四川高考理综，计算题考查含容电路和带电粒子在平行板电容器中的匀变速运动。重庆高考理综计算题考查闭合电路欧姆定律及其电路节能问题。浙江高考一选择题考查了电路故障，实验题22（2）考查了螺旋测微器的读数、电路元件的选择以及实物连图题。广东高考实验题考查测定电源电动势和内阻，其中考查到产生误差的原因，要求写出实验步骤，根据1/I—R图像求电动势和内阻。云南高考实验考查了力电传感器。2007年高考电学考察情况：全国卷I、湖北卷和湖南高考实验题考查示波器面板按钮的使用，北京卷选择题17题，考查交流电路中的欧姆定律及交流电的有效值，山东卷实验题23题考查电路和元件的选择，还考查电阻丝的电阻率的测定和实物连图，全国卷II实验题22题考查元件的选择和实验偏差。上海高考A类题3题考查部分电路欧姆定律，B类题的3题考查交流电路电压电流的有效值，实验题15题考查电阻的测量，16题考查闭合电路中输出功率随外电阻的变化情况。天津高考选择题16题考查交流电路中欧姆定律的应用，实验题22题（3）考查的是示波器按钮的使用，计算题24题考查的是电磁感应和含容电路相结合的问题。海南省高考选择题5题考查用电器消耗的电功率，实验题13题考查电阻的测量和实物连图。平行板电容器的动态分析问题(完整资料).doc
高中物理《受力分析动态分析》练习题
高中物理动态分析专题
高中物理电容器的动态分析 专题辅导
高中物理动态力学分析
电容器的动态分析问题(学生版)
高中物理专题复习——电路分析与计算
相关主题
文本预览