2020版高中物理第一章电场电流第4讲电容器学案新人教版选修1-1

2020版高中物理第一章电场电流第4讲电容器学案新人教版选修1-1

第4讲　电容器 ‎[目标定位]　1.了解电容器的功能，电容器如何工作，知道常见的电容器有哪些.‎ ‎2.了解不同的电容器电容量不同，知道决定电容器电容的因素.‎ 一、电容器 ‎1.电容器：是储存电荷的装置.莱顿瓶是最早出现的电容器.‎ ‎2.平行板电容器：在两个正对的平行金属板中间夹上一层绝缘物质——电介质.两个金属板是电容器的两个极板.‎ ‎3.充电：把电容器两极板分别与电池正、负极相连，使电容器两极板分别带上等量异种电荷.‎ 想一想　有的同学认为两个彼此绝缘的导体都是一个电容器，你认为这种说法对吗？为什么？‎ 答案　不对.必须是两个绝缘又互相靠近的导体才是一个电容器.‎ 二、电容器的电容 ‎1.电容的大小：在一定的电压下，不同电容器的极板上储存的电荷有多有少，也就是电容器的电容有大有小.‎ ‎2.电容器极板的正对面积越大，极板间的距离越近，电容器的电容就越大.极板间电介质的性质也会影响电容器的电容量.‎ ‎3.国际单位制中，电容的单位是法拉，简称法，符号是F.实际常用的单位是微法(μF)和皮法(pF)，它们的关系是1 μF＝10－6__F，1 pF＝10－12__F.‎ 想一想　是不是只有充了电的电容器才有电容，没有充电的电容器就没有电容？‎ 答案　不是.电容器的电容是表示电容器容纳电荷本领大小的物理量，电容决定于电容器的本身结构，与电容器是否充电，充电多少无关.‎ 一、对电容器的理解 ‎1.电容器的带电荷量：电容器任意一个极板所带电荷量的绝对值.‎ 8‎ ‎2.充电：把电容器两极板分别与电池正、负极相连，使电容器两极板分别带有等量异种电荷.充电过程中电路中有瞬时电流；充电结束后，电容器所在电路中无电流，电容器两极板间的电压与充电电压相等.‎ 图1－4－1‎ ‎3.放电：充电结束后的电容器与用电器相连，电容器两个极板的电荷量瞬时减少为零. 放电过程中电路中有瞬时电流，放电结束后，电容器所在电路中无电流，电容器两极板所带电荷量为零.‎ 图1－4－2‎ ‎4. 常见的几种电容器及符号 图1－4－3‎ 例1　下列一组电容器是可变电容器的是(　　)‎ 答案　D 解析　A、B、C项中的电容器均是固定电容器，D项中的电容器是可变电容器.‎ 针对训练1　‎2015年4月16日，中国南车设计制造的全球首创超级电容储能式现代电车在宁波下线，不久将成为二三线城市的主要公交用车.这种超级电车的核心是我国自主研发、全球首创的“超级电容器”.如图1－4－4所示，这种电容器安全性高，可反复充放电100万次以上，使用寿命长达十二年，且容量超大(达到9 ‎500 F)，能够在10 s内完成充电.下列说法正确的是(　　)‎ 8‎ 图1－4－4‎ A.该“超级电容器”能储存电荷 B.该“超级电容器”的电容随电压的增大而增大 C.该“超级电容器”放电过程中把化学能转化为电能 D.充电时电源的正极应接“超级电容器”的负极 答案　A 解析　电容器能储存电荷，A正确；电容器的电容反映电容器容纳电荷的本领，由电容器本身决定，与电压无关，B错；电容器放电过程把电能转化为其他形式的能，C错误；电容器充电时，电源的正极接电容器的正极，D错误.‎ 二、对电容器的电容的理解 电容器极板的正对面积越大，极板间的距离越近，电容器的电容就越大.极板间电介质的性质也会影响电容器的电容量.‎ 例2　如图1－4－5所示，一平行板电容器与一电源连接，电源两端的电压保持不变，若使电容器两板间的距离变小，则(　　)‎ 图1－4－5‎ A.电容器的电容比原来减小 B.电容器两板间的电压比原来减小 ‎ C.电容器所带的电荷量比原来增加 D.所带的电荷量比原来减少 答案　C 解析　电容器极板间的距离越近，电容器的电容就越大，选项A错误；充电结束后，电容器两极板间的电压与电源电压相等，选项B错误；在电压不变的情况下，电容增大，则电容器所带电荷量增加，选项C正确，D错误.‎ 8‎ 针对训练2　 下列哪些方法可以改变电容器的电容(　　)‎ A.改变电容器两极上的电荷量 B.改变电容器两极板间的电压 C.改变电容器两极板的正对面积 D.改变电容器两极板间的距离 答案　CD 解析　电容是表示电容器储存电荷能力的物理量，与电容器两极间的电压以及它所带的电荷量无关，与电容器两极板的正对面积、两极板间的距离以及极板间电介质的性质有关.故A、B错误，C、D正确.‎ 对电容器的理解 ‎1.关于电容器，以下说法中正确的是(　　)‎ A.电容器所带的电荷量是指两个极板所带电荷量的绝对值之和 B.电容器的电容跟它所容纳的电荷的电荷量无关，但跟两极板间的电压有关 C.可变平行板电容器的动片旋进(两极板正对面积减小)，它的电容就增大；旋出，它的电容就减小 D.任何两个彼此绝缘而又相互靠近的导体，就组成了电容器，跟这两个导体是否带电无关 答案　D 解析　电容器所带的电荷量是指一个极板所带电荷量的绝对值，故A错误；电容的大小与电容器两端的电压及电容器所带的电荷量无关，故B错误；减小平行板电容器的正对面积，其电容将减小，故C错误；任何两个彼此绝缘而又相互靠近的导体，就组成了电容器，跟这两个导体是否带电无关，故D正确.‎ ‎2.一个电容器的规格是“10 μF，50 V”，则(　　)‎ A.这个电容器加上50 V电压时，电容才是10 μF B.这个电容器的最大电容为10 μF，带电荷量较少时，电容小于10 μF C.这个电容器所加电压不能低于50 V D.这个电容器的电容总等于10 μF 答案　D 解析　电容 8‎ 是表示电容器容纳电荷本领大小的物理量，与电容器两端是否加电压，以及加多大电压无关，因此选项D正确.‎ 对电容器的电容的理解 ‎3.如图1－4－6所示，是一个由电池、电阻R与平行板电容器组成的串联电路，在增大电容器两极板间距离的过程中(　　)‎ 图1－4－6‎ A.电容器电容变大 B.电容器电容变小 C.电容器放电 D.电容器充电 答案　BC 解析　电容器极板间距离越大，电容越小，故A错误，B正确；电容减小，在两极板间电压不变的情况下，电容器的带电荷量减小，故电容器要放电，C正确，D错误.‎ ‎4.关于电容器，以下说法正确的是(　　)‎ A.电容器两板正对面积变大，电容变小 B.电容器两板距离变大，电容变小 C.两板间放入电介质，电容变大 D.两板间电压增大，电容变大 ‎ 答案　BC 解析　电容器两板正对面积变大，电容变大，选项A错误；电容器两板距离变大，电容变小，选项B正确；两板间放入电介质，电容变大，选项C正确；电容的大小与两极板间的电压无关，选项D错误.‎ ‎(时间：60分钟)‎ 题组一、对电容器的理解 ‎1.下列电学器件中，哪个是电容器(　　)‎ 答案　C 8‎ ‎2.下列关于电容器的说法正确的是(　　)‎ A.电容器可以由两个彼此绝缘的正对金属极板构成 B.电容器只能储存同种电荷 C.照相机闪光灯应用电容器放电发出强光 D.电容器既能充电也能放电 答案　ACD 解析　任意两个彼此绝缘而相距较近的导体都可以构成一个电容器，故选项A正确；电容器的两极板可带异种电荷，故选项B错误；照相机拍照前先用较长的时间(一般是几秒)给电容器充电，拍照时触发闪光灯，使电容器通过灯管放电，发出耀眼的白光，故选项C正确；电容器既能充电也能放电，故选项D正确.‎ ‎3.电容器是一种常用的电子元件，对电容器认识正确的是(　　)‎ A.电容器的电容表示其储存电荷的能力 B.电容器的电容与它所带的电荷量成正比 C.电容器的电容与它两极板间的电压成正比 D.电容的常用单位有μF和pF，1 μF＝103 pF 答案　A 解析　电容是表征电容器容纳电荷本领大小的物理量，其大小由构成电容器本身因素决定，如极板正对面积、板间距离、电介质等，与是否带电、电压的高低等无关.1 μF＝106 pF.故只有选项A正确.‎ ‎4.如图1－4－7所示的电路，当开关与a相连时，通过灵敏电流表Ⓖ的电流方向________(选填“向左”或“向右”) .然后将开关与b相连，此时通过灵敏电流表Ⓖ的电流方向________(选填“向左”或“向右”) . ‎ 图1－4－7‎ 答案　向右　向左 解析　当开关与a相连时，电容器充电，电流向右通过灵敏电流表Ⓖ；将开关与b相连，此时电容器放电，所以电流向左通过灵敏电流表Ⓖ.‎ 8‎ ‎5.电阻器、电容器、电感器是电子电路中常用的元件，图1－4－8中“C”代表的元件是(　　)‎ 图1－4－8‎ A.电阻器 B.电容器 C.电感器 D.开关 答案　B 题组二、对电容器的电容的理解 ‎6.有关电容器的单位及换算正确的是(　　)‎ A.电容的单位是库仑 B.电容的国际单位是法拉 C.1法＝10－6微法 D.法拉是个很小的单位 答案　B 解析　电容的国际单位是法拉，选项A错误，B正确；法拉是个很大的单位，1法＝106微法，选项C、D错误.‎ ‎7.关于电容器的电容，下列说法中正确的是(　　)‎ A.电容器两极的电压越大，电容就越大 B.电容器所带电荷量越多，电容就越大 C.电容器所带电荷量为零，电容就为零 D.电容器的电容与两极的电压及所带电荷量均无关，仅由电容器本身的因素决定 答案　D 解析　电容器的电容与两极的电压及所带电荷量均无关，仅由电容器本身的因素决定，D正确.‎ ‎8.下列关于电容的说法中，正确的是(　　)‎ A.一只电容器所带的电荷量越大，电容越大 B.如果一个电容器两极板间没有电压，就没有电荷量，也就没有电容 C.对于可变电容器而言，在其他条件不变的基础上，电容器极板的正对面积越大，电容越小 D.对于可变电容器而言，在其他条件不变的基础上，电容器极板的正对面积越大，电容越大 8‎ 答案　D 解析　电容是描述电容器容纳电荷本领大小的物理量，其大小是由电容器自身性质决定的，取决于两极板的正对面积、极板间的距离及两极板间电介质的种类这三个因素，所以A、B错误；对于可变电容器，动片旋入越多，正对面积越大，电容也就越大，故选项C错误，D正确.‎ ‎9.如图1－4－9所示是用来测定角度θ的电容式传感器.当动片与定片之间的角度θ发生变化时，引起极板正对面积S的变化，使电容C发生变化，知道C的变化，就可以知道θ的变化情况.下列说法正确的是(　　)‎ 图1－4－9‎ A.θ变大，则C变大 B.θ变大，则C变小 C.θ变小，则C变大 D.θ变小，则C变小 答案　BC 解析　由题图知θ变大，S变小，C变小；同理，若θ变小，则S变大，C变大，故选项B、C正确.‎ 8‎