10.4 课题2　平行板电容器的动态分析 导学案 （含解析）高一物理人教版必修第三册.docxVIP

2025年

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．

eq\a\vs4\al(活动一：探究影响平行板电容器电容大小的因素)

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＝eq\f(Q,U)，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＝eq\f(Q,U)，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＝eq\f(Q,U)，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．

eq\a\vs4\al(活动二：分析平行板电容器的两类动态问题)

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＝eq\f(εrS,4πkd)、C＝eq\f(Q,U)和E＝eq\f(U,d)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＝eq\f(εrSU,4πkd)∝eq\f(εrS,d)，E＝eq\f(U,d)∝eq\f(1,d).

(2)充电后断开S，电荷量Q恒定，U＝eq\f(Q,C)＝eq\f(4πkdQ,εrS)∝eq\f(d,εrS)，E＝eq\f(U,d)＝eq\f(4πkQ,εrS)∝eq\f(1,εrS).

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＝eq\f(F,m)B.E＝keq\f(Q,r2)C.φ＝eq\f(Ep,q)D.C＝eq\f(εrs,4πkd)

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