人教版高中物理选修电容器的电容

8电容器的电容题型一、对电容器、电容的理解1.电容器：储存电荷和电能的装置.任何两个彼此绝缘又相距很近的导体，都可以看成一个电容器.2.电容(1)定义：电容器所带的电荷量Q与电容器两极板间的电势差U的比值.(2)公式C＝QU，其中Q指一个极板上带电荷量的绝对值.(3)单位：法拉，符号是F，1 F＝1 C/V，1 F＝106μF＝1012 pF.3.说明(1)电容是表示电容器储存电荷特性的物理量，只决定于电容器本身，而与Q、U无关；(2)C＝QU是电容的定义式，对任何电容器都适用；(3)C＝QU＝ΔQΔU，电容器的电容在数值上等于两极板上每升高(或降低)单位电压时增加(或减少)的电荷量.4.平行板电容器(1)构成：由两个彼此绝缘又相互靠近的平行金属板组成.(2)电容的决定因素：电容由电容器本身的构造决定，与Q、U无关.由公式C＝εr S4πkd知，影响电容器电容大小的因素是电介质的相对介电常数εr、电容器两极板的正对面积S和两极板间的距离d.(3)表达式C＝εr S4πkd，εr为相对介电常数，真空时εr＝1.其他电介质时εr＞1.5.C＝QU与C＝εr S4πkd的比较C＝QU是电容的定义式，对某一电容器来说，Q∝U但C＝QU不变，反映电容器容纳电荷本领的大小；C＝εr S4πkd是电容器电容的决定式，C∝εr，C∝S，C∝1d，反映了影响电容大小的因素.提醒：C＝QU适用于所有电容器；C＝εr S4πkd仅适用于平行板电容器.1一个已充电的电容器，若使它的电量减少3×10－4 C，则其电压减少为原来的1 3，则()A.电容器原来的带电量为9×10－4 CB.电容器原来的带电量为4.5×10－4 CC.电容器原来的电压为1 VD.电容器的电容变为原来的1 32一个电容器带电荷量为Q时，两极板间电压为U，若使其带电荷量增加4.0×10－7 C时，它两极板间的电势差增加20 V，则它的电容为()A.1.0×10－8 FB.2.0×10－8 FC.4.0×10－8 FD.8.0×10－8 F3如图所示，为某一电容器中所带电荷量和两端电压之间的关系图线，若将该电容器两端的电压从40 V降低到36 V，对电容器来说正确的是()A.是充电过程B.是放电过程C.该电容器的电容为5×10－2 FD.该电容器的电荷量变化量为0.2 C4有一充电的电容器，两板间的电压为3 V，所带电荷量为4.5×10－4 C，此电容器的电容是多少？将电容器的电压降为2 V，电容器的电容是多少？所带电荷量是多少？题型二、平行板电容器的电容及动态分析1.平行板电容器动态问题的分析方法抓住不变量，分析变化量，紧抓三个公式：C ＝Q U 、E ＝U d 和C ＝εr S 4πkd2.平行板电容器的两类典型问题(1)平行板电容器始终连接在电源两端：电势差U 不变.由C ＝εr S 4πkd ∝εr S d 可知C 随d 、S 、εr 的变化而变化.由Q ＝UC ＝U ·εr S 4πkd ，可知，当U 不变时，Q 也随d 、S 、εr 的变化而变化.由E ＝U d ∝1d 可知，当U 不变时，E 随d 的变化而变化.(2)平行板电容器充电后，切断与电源的连接：电荷量Q 保持不变.由C ＝εr S 4πkd ∝εr S d 可知C 随d 、S 、εr 的变化而变化.由U ＝Q C ＝4πkdQ εr S ∝d εrS 可知，当Q 不变时，U 也随d 、S 、εr 的变化而变化. 由E ＝U d ＝Q Cd ＝4πkQ εr S ∝1εrS 可知，E 随S 、εr 的变化而变化，而与d 无关. 1 (多选)如图所示，用静电计可以测量已充电的平行板电容器两极板间的电势差U ，现使B 板带正电，实验中，电荷量不变，则下列判断正确的是( )A.增大两极板之间的距离，静电计指针张角变大B.将A 板稍微上移，静电计指针张角将变大C.若将玻璃板插入两板之间，则静电计指针张角变大D.若将A 板拿走，则静电计指针张角变为零2 如图所示是一个由电池、电阻R 、开关S 与平行板电容器组成的串联电路，开关S 闭合.一带电液滴悬浮在两板间P 点不动，下列说法正确的是( )A.带电液滴可能带正电B.增大两极板间距离的过程中，电阻R中有从a到b的电流，电容器中负电荷从B 运动到AC.断开S，减小两极板正对面积的过程中，液滴将加速下降D.断开S，减小两极板距离的过程中，液滴静止不动3(多选)如图所示，电路中A、B为两块竖直放置的金属板，C是一只静电计，开关S合上后，静电计指针张开一定角度，下述做法可使静电计指针张角增大的是()A.使A、B两板靠近一些B.使A、B两板正对面积减小一些C.断开S后，使A板向左平移一些D.断开S后，使A、B正对面积减小一些4如图所示，将平行板电容器接在电池组两极间，两板间的带电尘埃恰好处于静止状态.若将两板缓慢地错开一些，其他条件不变，则()A.电容器带电荷量不变B.电源中将有电流从正极流出C.尘埃仍静止D.电流计中将有电流，电流方向为b→a5如图所示，平行板电容器两极板A、B与电池两极相连，一带正电小球悬挂在电容器内部.闭合开关S，充电完毕后悬线偏离竖直方向夹角为θ，则()A.保持S闭合，将A板向B板靠近，则θ增大B.保持S闭合，将A板向B板靠近，则θ不变C.断开S，将A板向B板靠近，则θ增大D.断开S，将A板向B板靠近，则θ不变题型三、图像问题与综合计算1如图为一只“极距变化型电容式传感器”的部分构件示意图.当动极板和定极板之间的距离d变化时，电容C便发生变化，通过测量电容C的变化就可知道两极板之间距离d的变化情况.在下列图中能正确反映C与d之间变化规律的图象是()2如图所示，一平行板电容器接在U＝12 V的直流电源上，电容C＝3.0×10－10 F，两极板间距离d＝1.20×10－3 m，g取10 m/s2，求：(1)该电容器所带电荷量.(2)若板间有一带电微粒，其质量m＝2.0×10－3 kg，恰在板间处于静止状态，则该微粒带电荷量为多少？带何种电荷？3如图所示，平行板电容器的两个极板A、B分别接在电压为60 V的恒压电源上，两极板间距为3 cm，电容器带电荷量为6×10－8 C，A极板接地.求：(1)平行板电容器的电容；(2)平行板电容器两板之间的电场强度；(3)距B板2 cm的M点处的电势.8电容器的电容题型一、对电容器、电容的理解1答案 B解析由C＝ΔQΔU得ΔQ＝C(U－13U)＝23CU＝23QQ＝32ΔQ＝4.5×10－4C，故B正确.因电容器的电容不知，所以无法得出电容器原来的电压，C错.电容是由电容器本身决定，跟电压和电荷量的变化无关，所以电容器的电容不变，D错误.2答案 B解析C＝ΔQΔU＝4.0×10－720F＝2.0×10－8 F.故选B.3答案 B解析由Q＝CU知，U降低，Q减小，故为放电过程，A错，B对；由C＝QU＝0.240F＝5×10－3 F，可知C错；ΔQ＝CΔU＝5×10－3×4 C＝0.02 C，D错.4答案 1.5×10－4 F 1.5×10－4 F3×10－4 C解析C＝QU＝4.5×10－43F＝1.5×10－4 F.电容器电压降为2 V时，电容不变，仍为1.5×10－4 F.此时所带电荷量为Q′＝CU′＝1.5×10－4×2 C＝3×10－4 C.题型二、平行板电容器的电容及动态分析1答案AB解析电容器上所带电荷量一定，由公式C＝εr S4πkd得，当d变大时，C变小.再由C＝QU得U变大；当A板上移时，正对面积S变小，C变小，U变大；当插入玻璃板时，C变大，U变小；当将A板拿走时，相当于使d变得更大，C更小，故U应更大，故选A、B.2答案 D解析带电液滴在重力和电场力作用下处于平衡状态，电场力方向向上，电场方向向下，故液滴带负电，A选项错误.由C＝εr S4πkd和Q＝CU可知，两极板间距离增大的过程中，C变小，所以Q变小，因此电容器放电，放电电流的方向从a到b，负电荷由B板经电源和电阻R流向A板，选项B错误.断开S，由C＝εr S4πkd、Q＝CU和U＝Ed知E＝4kπQεr S，Q不变，S减小，所以E增大，电场力大于重力，液滴将加速上升，C选项错误.由E＝4kπQεr S知，Q不变，d减小，E不变，液滴静止不动，D选项正确.3答案CD解析静电计显示的是A、B两极板间的电压，指针张角越大，表示两板间的电压越高.当合上S后，A、B两板与电源两极相连，板间电压等于电源电压不变，静电计指针张角不变；当断开S后，板间距离增大，正对面积减小，都将使A、B两板间的电容变小，而电容器所带的电荷量不变，由C＝QU可知，板间电压U增大，从而静电计指针张角增大.所以本题的正确选项是C、D.4答案 C解析电容器与电池组连接，其电压不变，带电尘埃静止，静电力与重力平衡，qE ＝mg，两极板错开时电场强度不变，故C正确；因电容减小，由Q＝CU，知电荷量Q 减小，电容器放电，电流方向为a→b，A、B、D错误.5答案AD解析保持开关S闭合，电容器两端间的电势差不变，带正电的A板向B板靠近，极板间距离减小，电场强度E增大，小球所受的电场力变大，θ增大，故A正确，B错误；断开开关S，电容器所带的电荷量不变，C＝εr S4πkd，E＝Ud＝QCd＝4πkQεr S，知d变化，E不变，电场力不变，θ不变.故C错误，D正确.题型三、图像问题与综合计算1答案 A解析由平行板电容器电容的决定式C＝εr S4πkd可知，电容C与两极板之间距离d成反比，在第一象限，反比例函数图象是双曲线的一支，选项A正确.2答案(1)3.6×10－9 C (2)2.0×10－6 C负电荷解析(1)由公式C＝QU得Q＝CU＝3.0×10－10×12 C＝3.6×10－9 C.(2)若带电微粒恰在极板间静止，则带电微粒带负电，并且有qE＝mg，而E＝Ud，解得q＝mgdU＝2.0×10－3×10×1.20×10－312C＝2.0×10－6 C.3答案(1)1×10－9 F(2)2×103 V/m，方向竖直向下(3)－20 V解析(1)平行板电容器的电容C＝QU＝6×10－860F＝1×10－9 F.(2)两板之间为匀强电场，则E＝Ud＝603×10－2V/m＝2×103 V/m，方向竖直向下.(3)M点距A板间距离为d AM＝d－d BM＝1 cm A与M间电势差U AM＝Ed AM＝20 V又U AM＝φA－φM，φA＝0，可得φM＝－20 V.。

教学设计：2024秋季人教版高中物理必修第三册第十章静电场中的能量《电容器的电容》一、教学目标（核心素养）1.物理观念：理解电容器的构造、工作原理及电容的概念，掌握电容的定义式及其物理意义。

2.科学思维：通过分析电容器充电、放电过程，培养学生的逻辑推理能力和问题解决能力，理解电容是描述电容器储存电荷本领的物理量。

3.科学探究：通过实验观察电容器充放电现象，体验科学探究的过程，学习使用实验仪器测量电容的方法。

4.科学态度与责任：培养学生的实验安全意识，尊重实验数据，形成实事求是的科学态度，同时了解电容器在现实生活中的应用及其重要性。

二、教学重点•电容器的构造、工作原理及电容的概念。

•电容的定义式及其物理意义。

三、教学难点•理解电容是描述电容器储存电荷本领的物理量，而非储存电荷的多少。

•分析电容器充放电过程中电场能的变化，理解电容与电压、电荷量的关系。

四、教学资源•多媒体课件（包含电容器构造展示、充放电过程模拟、电容定义及公式推导等）。

•实验器材（电容器、电源、开关、导线、电压表、电流表等，视条件可增减）。

•教科书、教辅资料及学生预习材料。

•实验报告模板。

五、教学方法•讲授法：讲解电容器的构造、工作原理及电容的概念。

•演示法：通过多媒体或实物演示电容器充放电过程。

•实验法：组织学生进行电容器充放电实验，观察现象并记录数据。

•讨论法：引导学生讨论电容的物理意义及其与电压、电荷量的关系。

六、教学过程导入新课•生活实例引入：展示手机电池、相机闪光灯电容器等生活中的电容器应用实例，提问“这些设备中的电容器是如何工作的？它们有什么共同特点？”引导学生思考电容器的作用。

•知识回顾：简要回顾静电场的基本概念和性质，为引入电容器做铺垫。

新课教学1.电容器的构造与工作原理：•展示电容器实物或图片，介绍电容器的基本构造，包括两个彼此绝缘又相互靠近的导体（极板）和中间的绝缘介质。

•通过多媒体演示或实物展示，说明电容器的工作原理——当电容器两极板间存在电势差时，极板上的电荷会重新分布，形成电场，储存电能。

第8节电容器的电容1.电容反映了电容器容纳电荷本领的大小，定义式为C＝QU，电容的大小决定于电容器本身，与Q和U无关。

2．平行板电容器的电容决定式为C＝εr S4πkd，即C由εr、S、d共同来决定。

3．平行板电容器保持电荷量不变的情况下，若只改变板间距离，则电场强度不变。

一、电容器和电容1．电容器的组成两个彼此绝缘的导体，当靠得很近且之间存有电介质时，就组成一电容器。

2．电容器的充放电过程充电过程放电过程定义使电容器带电的过程中和掉电容器所带电荷的过程方法将电容器的两极板与电源两极相连用导线将电容器的两极板接通场强变化极板间的场强增强极板间的场强减小能量转化其他能转化为电能电能转化为其他能3．电容(1)定义：电容器所带的电荷量Q与电容器两极板间的电势差U的比值，公式为C＝Q U 。

(2)物理意义：表示电容器容纳电荷本领的物理量。

(3)单位：1 F＝106μF＝1012 pF。

二、平行板电容器及常见电容器1．平行板电容器(1)构成：由两个彼此绝缘的平行金属板。

(2)电容的决定因素：两板间距离d ，两板的正对面积S ，两板间电介质的相对介电常数εr 。

(3)关系式：C ＝εr S4πkd。

2．常见电容器分类⎩⎪⎨⎪⎧按电介质分：聚苯乙烯电容器、陶瓷电容器、 电解电容器等按电容是否可变分：固定电容器、可变电容器3．电容器的额定电压和击穿电压(1)额定电压：电容器能够长期正常工作时的电压。

(2)击穿电压：电介质被击穿时在电容器两极板上的极限电压，若电压超过这一限度，则电容器就会损坏。

1．自主思考——判一判(1)电容大的电容器带电量一定多。

(×)(2)电容为C 的电容器所带电荷量为Q ，若电荷量增大为2Q ，则电容变为2C 。

(×) (3)电容器所带的电荷量Q 是指电容器的一个极板上所带电荷量的绝对值。

(√) (4)电容器外壳上标的是额定电压。

(√)(5)电解电容器使用时，正、负极不能接反。

高中物理选修3-1电容器的电容知识点一、电容器1.电容器：任何两个彼此绝缘、相互靠近的导体可组成一个电容器，贮藏电量和能量。

两个导体称为电容器的两极。

2.电容器的带电量：电容器一个极板所带电量的绝对值。

3.电容器的充电、放电.操作：把电容器的一个极板与电池组的正极相连，另一个极板与负极相连，两个极板上就分别带上了等量的异种电荷。

这个过程叫做充电。

现象：从灵敏电流计可以观察到短暂的充电电流。

充电后,切断与电源的联系,两个极板间有电场存在,充电过程中由电源获得的电能贮存在电场中,称为电场能。

操作：把充电后的电容器的两个极板接通,两极板上的电荷互相中和,电容器就不带电了,这个过程叫放电。

充电——带电量Q增加,板间电压U增加,板间场强E增加,电能转化为电场能放电——带电量Q减少,板间电压U减少,板间场强E减少,电场能转化为电能二、电容1.定义：电容器所带的电荷量Q与电容器两极板间的电势U的比值，叫做电容器的电容C=Q/U，式中Q指每一个极板带电量的绝对值①电容是反映电容器本身容纳电荷本领大小的物理量，跟电容器是否带电无关。

常用单位有微法(μF)，皮法(pF)1μF=10-6F，1pF=10-12F2.平行板电容器的电容C：跟介电常数成正比，跟正对面积S成正比，跟极板间的距离d成反比。

3.电容器始终接在电源上，电压不变;电容器充电后断开电源，带电量不变。

(一)预习学习的第一个环节是预习。

有的同学不注重听课前的这一环节，会说我在初中从来就没有这个习惯。

这里我们需要注意，高中物理与初中有所不同，无论是从课程要求的程度，还是课堂的容量上，都需要我们在上课之前对所学内容进行预习。

在每次上课前，抽出一段时间(没有时间的限制，长则20分钟，短则课前的5、6分钟，重要的是过程。

)将知识预先浏览一下，一则可以帮助我们熟悉课上所要学习的知识，做好上课的知识准备和心理准备;二则可以使我们明确课堂的重点，找出自己理解上的难点，从而做到有的放矢地去听课，有的同学感到听课十分吃力，原因就在于此。

4 电容器的电容第1课时 电容器的电容1.知道什么是电容器及电容器的主要构造.2.理解电容的概念及其定义式.一、电容器1．电容器：储存电荷和电能的装置．任何两个彼此绝缘又相距很近的导体，都可以看成一个电容器．2．电容器的充放电(1)充电：把电容器的两极板分别与电池组的两极相连，两个极板分别带上等量的异种电荷的过程，充电过程中，由电源获得的能量储存在电容器中．(2)放电：用导线把充电后的电容器的两极板接通，两极板上的电荷中和的过程，放电过程中，电容器把储存的能量通过电流做功转化为电路中其他形式的能量．二、电容1．定义：电容器所带电荷量Q 与电容器两极板间的电势差U 的比值．2．定义式：C ＝Q U. 3．单位：电容的国际单位是法拉，符号为F ，常用的单位还有微法和皮法，1 F ＝106 μF ＝1012 pF.4．物理意义：电容器的电容是表示电容器容纳电荷本领的物理量，在数值上等于使两极板间的电势差为1 V 时电容器需要带的电荷量．5．击穿电压与额定电压(1)击穿电压：电介质不被击穿时加在电容器两极板上的极限电压，若电压超过这一限度，电容器就会损坏．(2)额定电压：电容器外壳上标的工作电压，也是电容器正常工作所能承受的最大电压，额定电压比击穿电压低．三、平行板电容器1．结构：由两个平行且彼此绝缘的金属板构成．2．电容的决定因素：电容C 与两极板间电介质的相对介电常数εr 成正比，跟极板的正对面积S 成正比，跟极板间的距离d 成反比．3．电容的决定式：C ＝εr S 4πkd ，εr 为电介质的相对介电常数，k 为静电力常量．当两极板间是真空时，C ＝S 4πkd. 四、常用电容器1．分类：分为固定电容器和可变电容器两类．2．固定电容器有：聚苯乙烯电容器、电解电容器等．3．可变电容器由两组铝片组成，固定的一组叫定片，可动的一组叫动片．转动动片，两组铝片的正对面积发生变化，电容就随着变化．一、电容器 电容1．电容器的充电过程，电源提供的能量转化为电容器的电场能；电容器的放电过程，电容器的电场能转化为其他形式的能．2．电容器的充、放电过程中，电路中有充电、放电电流，电路稳定时，电路中没有电流．3．C ＝Q U 是电容的定义式，由此也可得出：C ＝ΔQ ΔU. 4．电容器的电容决定于电容器本身，与电容器的电荷量Q 以及电势差U 均无关．二、平行板电容器1．C ＝Q U 与C ＝εr S 4πkd的比较 (1)C ＝Q U 是电容的定义式，对某一电容器来说，Q ∝U 但C ＝Q U不变，反映电容器容纳电荷本领的大小； (2)C ＝εr S 4πkd 是平行板电容器电容的决定式，C ∝εr ，C ∝S ，C ∝1d，反映了影响电容大小的因素． 2．平行板电容器动态问题的分析方法抓住不变量，分析变化量，紧抓三个公式：C ＝Q U 、E ＝U d 和C ＝εr S 4πkd3．平行板电容器的两类典型问题(1)开关S 保持闭合，两极板间的电势差U 恒定，Q ＝CU ＝εr SU 4πkd ∝εr S d， E ＝U d ∝1d. (2)充电后断开S ，电荷量Q 恒定，U ＝Q C ＝4πkdQ εr S ∝d εr S， E ＝U d ＝4πkQ εr S ∝1εr S.1．如图所示为一次心脏除颤器的模拟治疗，该心脏除颤器的电容为15μF，充电至9.0kV电压，如果电容器在2.0ms时间内完成放电（电荷定向移动形成电流qIt），下列说法正确的是（）A．放电之后，电容器的电容为零B．该电容器的击穿电压为9kVC．放电之前，电容器存储的电荷量为135C D．该次通过人体的电流为67.5A2．照相机的闪光灯，在不到1s1000的短暂时间内发出强烈闪光，瞬时电流很大，该过程的发生是利用了（）A．电池的放电B．电池的充电C．电容器的放电D．电容器的充电3．超级电容器又叫双电层电容器是一种新型储能装置，它不同于传统的化学电源，是一种介于传统电容器与电池之间、具有特殊性能的电源。

10.4 电容器的电容学习目标1．知道什么是电容器。

2．理解电容器电容的概念及其定义式C＝Q/U，并能用来进行有关计算。

3．知道平行板电容器的电容与哪些因素有关。

4．知道公式C＝εr S4πkd及其含义。

重点：电容的概念。

难点：电容的引入与理解。

研究影响平行板电容器电容大小因素的实验探究。

知识点一、电容器1．构造：彼此绝缘而又相距很近的两个导体，就构成一个电容器。

2．功能（1）充电：把电容器的两个极板与电源的正负极相连，使两个极板上带上等量异种电荷的过程。

特点（如下左图所示）：①充电电流：电流方向为逆时针方向，电流由大到小；①电容器所带电荷量增加；①电容器两极板间电压升高；①电容器中电场强度增加；当电容器充电结束后，电容器所在电路中无电流，电容器两极板间电压与充电电压相等；①充电后，电容器从电源中获取的能量称为电场能。

（2）放电：用导线把充电后的电容器的两个极板接通，两个极板上的异种就会中和，电容器失去电荷的过程。

特点（如上右图所示）：①放电电流：电流方向是从正极板流出，电流是由大变小；①电容器上电荷量减少；①电容器两极板间电压降低；①电容器中电场强度减弱；①电容器的电场能转化成其他形式的能。

注意：放电的过程实际上就是电容器极板正、负电荷中和的过程，当放电结束时，电路中无电流。

3．带电荷量：充电后一个极板上的带电荷量的绝对值。

4．电容器的额定电压和击穿电压加在电容器上的电压不能超过某一限度，超过这个限度，电介质将被击穿，电容器损坏，这个极限电压称为击穿电压，电容器工作的电压低于击穿电压。

额定电压是指电容器长期工作时所能承受的电压，比击穿电压要低，电容器上一般都标明电容器的电容和额定电压的数值。

【题1】下列关于电容器的叙述中正确的是A．电容器是储存电荷和电能的容器，只有带电的容器才称为电容器B．任何两个彼此绝缘而又相互靠近的导体，都能组成电容器，而且跟这两个导体是否带电无关C．电容器所带的电荷量是指每个极板所带电荷量的绝对值D．电容器充电过程是将其他形式的能转变成电容器的电能并储存起来；电容器放电过程是将电容器储存的电能转化为其他形式的能【答案】BCD【解析】并不是只有带电时的电容器才称为电容器，A 错，B 对．每个极板所带电荷量的绝对值称为电容器的带电荷量，C 对。