高考中有關平行板電容器問題歸類賞析

2017-12-13 10:29:49河北劉俊紀樊秀才

教學考試(高考物理) 2017年5期

河北劉俊紀樊秀才

電容器歸類剖析，構(gòu)建電磁學體系，提升學科素養(yǎng)。

高考中有關平行板電容器問題歸類賞析

電容器是電子和微電子技術中的重要元件。在中學階段需要掌握的是最基本的平行板電容器。縱觀近幾年高考，有關此考點的試題頻頻出現(xiàn)，此類題涉及面廣，要求邏輯思維能力強，而且分值高。故這一考點值得大家重視。現(xiàn)把其總結(jié)如下，以饗讀者。

一、平行板電容器的兩類基本問題

【例1】一個由電池、電阻R、開關S與平行板電容器組成的串聯(lián)電路如圖1所示。開關S閉合，一帶電液滴懸浮在兩板間P點不動，下列說法正確的是

( )

圖1

A.帶電液滴可能帶正電

B.增大兩極板距離的過程中，電阻R中有從a到b的電流，電容器中電荷從B到A

C.斷開S，減小兩極板正對面積的過程中，液滴將加速下降

D.斷開S，將B極板上移一段距離，P點的電勢降低

【答案】D

【小結(jié)】討論此類問題的基本思路是

第一步：明確Q與U哪個是恒量；

第四步：選定某一極板A為零電勢，利用φB=UBA=EdBA計算某點B的電勢或判斷其電勢變化。另外由Ep=qφB還可確定點電荷在B點電勢能的變化。

二、直流電路中的電容器問題

在直流電路中，電容器充、放電時會形成充、放電電流。當電路穩(wěn)定后，電容器相當于電阻無窮大的元件，與電容器串聯(lián)的電阻相當于導線,電容器所在支路可看作是斷開的，簡化電路時可將電容器去掉分析；電容器兩極板間的電壓與電容器并聯(lián)的用電器兩端的電壓大小相等。

1.電容器與電阻串并聯(lián)

【例2】如圖2所示，電源電動勢E=6 V，內(nèi)阻r=1 Ω，電阻R1=2 Ω，R2=3 Ω，R3=7.5 Ω，電容器的電容C=4 μF。開關S原來斷開，現(xiàn)在合上開關S到電路穩(wěn)定，試問這一過程中通過電流表的電荷量是多少？

圖2

電容器的帶電量Q=CU2=4 μF×3 V=1.2×10-5C，

且a板帶正電，b板帶負電

S閉合，R1與R2串聯(lián)后再與R3并聯(lián)，C兩端電壓即R1兩端電壓，由電路分析

=3 Ω

電容器的帶電量Q′=CU1=7.2×10-6C,且a板帶負電，b板帶正電

據(jù)此通過電流表的電量ΔQ=Q+Q′=1.2×10-5C+7.2×10-6C=1.92×10-5C 電流方向向上

【小結(jié)】分析含有電容器電路的關鍵是明確電路結(jié)構(gòu)，確定電容器在電路中的連接方式，準確分析和判斷電容器兩端的電壓及變化。

2．電容器與二極管共存問題

【例3】如圖3所示，平行板電容器AB兩極板水平放置，現(xiàn)將其和二極管串聯(lián)接在電源上，已知A和電源正極相連，且E1lt;E2,二極管具有單向?qū)щ娦裕攩蔚峨p擲開關接1時，一帶正電粒子沿AB中心水平射入，打在B極板上的N點，不計粒子重力，為使粒子能打在N點右側(cè)，則下列措施可行的是

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