10.4 课题2　平行板电容器的动态分析 导学案 （含解析）2024-2025学年高一物理人教版（2019）必修第三册

10.4 课题2　平行板电容器的动态分析 1. 知道影响平行板电容器电容大小的因素． 2. 会分析平行板电容器的两类动态问题． 平行板电容器由两块平行放置的金属板组成．静电计是在验电器的基础上改造而成的，静电计由相互绝缘的两部分组成，与电容器的两极板分别连接在一起，静电计指针偏角的变化表征了电容器两极板电势差的变化，指针偏转角度越大，电容器两极板电势差越_____(选填“大”或“小”). 探究平行板电容器的电容与哪些因素有关： 甲　　　　　　　　 　乙　　　　 　　 　　　丙 1. 如图甲所示，保持Q和d不变，增大(或减少) 两极板的正对面积S，观察静电计指针偏角的变化，依据C＝，分析电容C的变化． 2. 如图乙所示，保持Q和S不变，增大(或减小) 两极板间的距离d，观察静电计指针偏角的变化，依据C＝，分析电容C的变化． 3. 如图丙所示，保持Q、S、d不变，插入电介质，观察静电计指针偏角的变化，依据C＝，分析电容C的变化． 4. 实验结论：平行板电容器的电容与哪些因素有关？并写出关系式． 平行板电容器的两类动态问题指的是电容器始终连接在电源两端，或充电后断开电源两种情况下，电容器的d、S或者εr发生变化时，判断C、Q、U、E随之怎样变化．分析时抓住不变量，分析变化量，紧抓C＝、C＝ 和E＝ 这三个公式进行分析． 1. 电压不变(平行板电容器始终连接在电源两端) 如图所示，电源负极接地，一带负电的点电荷固定于P点．闭合开关S，在将A板缓慢上移一小段距离至虚线位置的过程中： (1) A、B两极板间的电压U是否变化？ (2) 电容器的电容C如何变化？ (3) 电容器的带电荷量Q如何变化？ (4) 通过电阻R的电流方向如何？ (5) P点的电场强度E如何变化？ (6) P点的电势φ如何变化？ (7) 置于P点的点电荷的电势能如何变化？ 2. 电荷量不变(平行板电容器充电后，切断与电源的连接) 如图所示，电源负极接地，一带负电的点电荷固定于P点．先闭合开关S，再断开S.在将A板缓慢上移一小段距离至虚线位置的过程中： (1) 电容器的带电荷量Q如何变化？ (2) 电容器的电容C如何变化？ (3) A、B两极板间的电压U如何变化？ (4) P点的电场强度E如何变化？ (5) P点的电势φ如何变化？ (6) 置于P点的点电荷的电势能如何变化？ (7) 若将B板下移一小段距离，则以上小问中哪些物理量不会改变？ 总结：平行板电容器的两类动态问题 (1) 开关S保持闭合，两极板间的电势差U恒定，Q＝CU＝∝，E＝∝. (2) 充电后断开S，电荷量Q恒定，U＝＝∝，E＝＝∝. 3. 如图所示，一平行板电容器充电后与电源断开，正极板与静电计连接，负极板接地，两极板间有一个正试探电荷固定在P点，正极板保持不动，将负极板缓慢向右平移一小段距离，下列说法正确的是(　　) A. 静电计指针夹角变大 B. 静电计指针夹角不变 C. 正电荷在P点的电势能减小 D. 正电荷在P点的电势能不变 4. 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极板间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b到a的电流 C. 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 1. 用物理量之比定义新物理量是物理学中常用的研究方法．定义的物理量往往是反映物质的最本质的属性，它不随定义所用物理量的大小而改变，下列式子属于物理量之比定义新物理量的是(　　) A. a＝ B. E＝k C. φ＝ D. C＝ 2. 如图所示，莱顿瓶是一种早期的电容器，主要部分是一个玻璃瓶，瓶里瓶外分别贴有锡箔，瓶里的锡箔通过金属链跟金属棒连接，金属棒的上端是一个金属球，在电源被发明前，通过静电起电机连接莱顿瓶的内外两侧可以给莱顿瓶充电(现在可以利用电源对 ... ...