电容器在综合题中的应用.doc

电容器在综合题中的应用 教学目标： 1、熟练掌握电容器的基本概念和规律。 2、会运用电容器的规律分析有关问题。 3、会运用平衡条件、牛顿运动定律、动能定理和电磁学知识分析跟电容器有关的综合题。 重点： 1、电容器知识与静电场知识、电磁感应知识的综合。 2、带电体在电容器极板间运动时，运用牛顿运动定律、能量观点、动量观点分析其运动规律。 难点： 综合运用力学知识、电磁学知识分析跟电容器有关的力电综合题。 考试大纲对电容的要求 内容 要求 说明 62、电容器的电容 Ⅱ ? 63、平行板电容器的电容 常用的电容器 Ⅰ ? 83、电阻、电感、电容 对交变电流的作用 Ⅰ ? 概述： 电容器是一种重要的电子元件，在电路中有广泛的应用，同时电容器知识也是高考考查的知识点之一，再加上电容器很容易和物理学科内其他知识综合，所以历来是同学们复习的一个难点。 在跟电容器有关的综合题中，电容器经常与力学知识、电磁学知识结合在一起，成为力电综合题。今天我们就来研究电容器在综合题中的应用。 基础知识复习： 电容器的主要规律有：①定义式 ②平行板电容器 ③平行板电容器中的场强。 电容是反映电容器贮存电荷性能的物理量，由电容器本身的结构决定，与电容器是否带电、带电量多少以及两极间电压大小等因素均无关。由平行板电容器电容的公式可以看出，其电容只与ε、S和d有关。 Q、U、C三者的变化关系可用图像表示： 考题归类： 根据高考考查的实际情况，可把跟电容器有关的综合题大致分为以下几类：1.对电容器自身特点的考查；2.对电容器与静电场知识综合的考查；3.对电容器与电路知识综合的考查；4.对电容器与电磁感应现象综合的考查；5.对电容器与交变电流、电磁振荡、光电效应现象综合的考查。 综合拓展应用 一、对电容器基本概念、基本规律和静电场知识综合的考查 常见题型有：① ② 注意区分两类情况： （1）平行板电容器充电后继续保持与电源的两极相连，则电容器的电压U不变。根据、、讨论问题。 （2）平行板电容器充电后与电源断开，则电容器所带的电荷量Q保持不变。根据、、讨论问题。 二、电容器在电路中的作用 解决含有电容器的直流电路问题时，关键要明确电容器与直流电路的结合点是电容器两端的电压。一般而言，电容器两端的电压等于跟它并联的支路两端的电压。若电压不变，电容器的带电量保持不变，含有电容器的支路可视为开路，此时，电容器相当于一个理想电压表。若电压变化，则需要考虑电容器充放电情况。 常见题型有： 【例1】如图所示的电路中，开关S1、S2、S3、S4均闭合。E为不计内阻的电源，C是极板水平放置的平行板电容器，板间悬浮着一个油滴P，断开哪个开关后P会向下运动（C） A、S1 B、S2 C、S3 D、S4 【拓展】若将直流电源换成交流电源，R1、R2上有电流通过吗？若保持交流电源的电压不变，逐渐增大交流电的频率，通过R1、R2的电流会变化吗？ 三、电容器中电场的作用 平行板电容器两极板之间是一个匀强电场，带电粒子进入其中会受到电场力的作用，运动状态会发生改变。 【例2】如图所示，相距为d的两平行金属板A、B足够大，板间电压恒为U，有一波长为λ的细激光束照射到B板中央，使B板发生光电效应，已知普朗克恒量为h，金属板B的逸出功为W，电子质量为m，电荷量e，求： （1）从B板运动到A板所需时间最短的光电子到达A板时的动能； （2）光电子从B板运动到A板时所需的最长时间。 【解】（1）根据爱因斯坦光电效应方程，光子的频率，所以光电子的最大初动能为。 能以最短时间到达A板的光电子，是初动能最大且垂直于板面离开B板的电子，设到达A板时的动能为Ek1，由动能定理，有，所以。 （2）能以最长时间到达A板的光电子，是离开B板时的初速度为零或运动方向平行于B板的光电子。则，。 【点评】①本题巧妙地将光电效应知识与带电粒子在平行板电容器两极板间的运动结合在一起，既考查了光电效应方程，又考查了带电粒子在电场中的运动。 ②解答本题的关键是要清楚从B板打出的光电子初速度各不相同、运动方向也各不相同，哪些电子符合题目的条件。 【拓展】光电效应产生的所有电子打在A板上会形成一个什么形状的图形？ 四、电容器在电磁感应电路中的应用 若闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动或穿过某一部分电路的磁通量发生变化，就会在这部分电路中产生感应电动势，这部分导体就相当于电源。如果这部分导体与电容器相连，就会使电容器充电或者放电。 解决这类问题的关键是要找出感应电动势E、电容器的电压U、充放电电流I、电容器带电量的变化△Q之间的关系，利用力学、电磁学的知识综合起来才能解决问题。 【例3】如图所示，两根