平行板电容器的动态分析问题
高二物理第6讲 平行板电容器动态分析(1)
速度； （2）极板间电场强度大小和电容器所带电荷量；（3）小
球从开始下落运动到下极板的时间。
+q
过程Ⅰ：自由落体运动
v2 2gh
v 2gh
h
1 2
gt12
h
过程Ⅱ：匀减速直线运动
mg qE ma 0 v2 2ad d
E mg(h d ) qd
U Ed ,
Q CU
E U d
C r S 4 kd
C Q U
第Ⅰ类问题:电容器充电后切断电源，Q不变
K
R
+
E
-
C r S C Q
4 kd
U
C r S C Q
4 kd
U
6.（多选）（2012年物理海南卷9）将平行板电容器两极 板之间的距离、电压、电场强度大小和极板所带的电荷
通开关K，电源即给电容器充电( BC ）
A．保持K接通，减小两极板间的距离，则两极板间电场的电场强 度减小 B．保持K接通，在两极板间插入一块介质，则极板上的电量增大 C．断开K，减小两极板间的距离，则两极板间的电势差减小 D．断开K，在两极板间插入一块介质，则两极板间的电势差增大
第Ⅱ类问题: 电容器始终与电源相连，U不变
状态1：
E1
U d
l
mg qE1
d
P
状态2：
E2
U d
a mg qE2 m
l
11.（2012年全国理综卷24）如图，一平行板电容器的两个极板竖
直放置，在两极板间有一带电小球，小球用一绝缘轻线悬挂于O
点。先给电容器缓慢充电，使两极板所带电荷量分别为﹢Q和
拓展资料：平行板电容器的动态分析(高中物理教学课件)
极板间的电压是U，充电荷量为Q，两极板间场强为E，
电容为C，现将两极板间距离减小，则（ BCD）
A.Q变大
B.C变大
C.E不变
D.U变小
例3.如图所示，有一个平行板电容器，A板带电荷量为 +Q，B板接地，在A、B两板间的电场内有一固定点P。 下列说法中正确的是（ A ） A．若B板固定，A板下移，则P点的电场强度不变，P点 电势不变
解：(1)稳定后由欧姆定律知：I U 1A (注 板2)上意稳定的：后电求C性电与，容R若器2并电的联性电，未量电发变压生化U CR变Δ1Q化，IRR则22要Δ注6QV＝意Q两2极-Q1， Q电1 性 C发U生C 了1变.8化10则4ΔCQ（＝上Q正2+下Q负1 ） (3)断开电键后R1相当于导线，电压UC ' 10V
一.平行板电容器的动态分析
1.电键k保持闭合分析。
若B板接地，φP怎么变？ 在板间P点放一正点电荷，则 EP怎么变？若放一负电荷EP怎 么变？A接地呢？
k +++++++ A +U,d P
B ------
B板下移：U不变，C变小，Q变-小- ，E变小
U U AP U PB，U AP Ed AP，d AP不变E U AP U PB
Q
U
E
↓ 不变 ↓
不变 ↑ 不变
EU d
CQ U
C rS 4kd
φP
EP
↓
↓
↓
↓
φP
EP
↓
↑
↓
↑
例1.（多选）平行板电容器充电平衡后与电源相连，两
极板间的电压是U，电荷量为Q，两极板间场强为E，电
平行板电容器的两类动态问题分析
得E= 4πkQ ，当电容器下极板竖直向上移动一小段距离时，场强不变，带电油滴的受力情况不 εrS
变，故油滴静止不动。由带电油滴的受力情况可以判断油滴带负电，由U=Ed知P与下极板电势差
变小，P点电势降低，由Ep=qφ可知带电油滴的电势能增加。
巩固练习
1（. 多选）平行板电容器两极板之间的距离、电压、电场强度大小和极板所带的电荷量分别用
强增大，带电油滴受到向上的电场力增大，将向上运动，A正确，B错误。由于场强增大，由U=Ed可
知，P与下极板电势差变大，P点电势升高，C错误。
答案 A
拓展延伸
（1）在例3中，试分析带电油滴运动过程中电势能和重力势能之和如何变化。
（2）在例3中，若电容器充电完毕后断开电源，试分析当电容器下极板竖直向上移动一小段
E= U ∝ 1 dd
例1 一平行板电容器两极板之间充满云母介质， 接在恒压直流电源上。 若将云母介质移
出，则电容器（ ）。
A.极板上的电荷量变大，极板间电场强度变大
B.极板上的电荷量变小，极板间电场强度变大
C.极板上的电荷量变大，极板间电场强度不变
D.极板上的电荷量变小，极板间电场强度不变
解析
由C=
d、U、E和Q表示。下列说法正确的是（ ）。
A.保持U不变，将d变为原来的两倍，则E变为原来的一半
B.保持E不变，将d变为原来的一半，则U变为原来的两倍
C.保持d不变，将Q变为原来的两倍，则U变为原来的一半
D.保持d不变，将Q变为原来的一半，则E变为原来的一半
答案
2.板间距为d的平行板电容器所带电荷量为Q时，两极板间电势差为U1，板间场强为E1。现将
小段距离，则（ ）。
A.带电油滴将沿竖直方向向上运动 B.带电油滴将沿竖直方向向下运动
电容器的动态分析、带电粒子在电场中的直线和抛体运动-2025版高三物理一轮复习多维度导学与分层专练
2025届高三物理一轮复习多维度导学与分层专练专题46电容器的动态分析、带电粒子在电场中的直线和抛体运动导练目标导练内容目标1电容器的动态分析目标2带电粒子在电场中的直线运动目标3带电粒子在电场中的抛体运动【知识导学与典例导练】一、电容器的动态分析1．平行板电容器动态的分析思路2.平行板电容器的动态分析问题的两种情况(1)平行板电容器充电后,保持电容器的两极板与电池的两极相连接:(2)平行板电容器充电后,切断与电池的连接:【例1】如图所示，一平行板电容器充电后与电源断开，负极板（M 板）接地，在两板间的P 点固定一个带负电的检验电荷。
若正极板N 保持不动，将负极板M 缓慢向右平移一小段距离，下列说法正确的是（）A ．P 点电势升高B ．两板间电压增大C ．检验电荷的电势能增大D ．检验电荷受到的电场力增大【答案】C 【详解】由Q C U =；4r S C kdεπ=；U E d =可得4r kdQ U S πε=；4r k S E Q πε=BD ．因为电容器与电源断开，电荷量保持不变，两板间的距离d 减小，所以两板间电压减小，两板间电场强度不变，检验电荷受到的电场力不变，故BD 错误；AC ．因Ed ϕ'=，d '为P 到负极板之间的距离，d '减小，所以P 点电势降低；因沿电场线方向电势降低，M 板电势为零，所以P 点电势为正，P 点固定电荷为负，电势降低，电势能增加，C 正确，A 错误。
故选C 。
【例2】如图所示是由电源E 、灵敏电流计G 、滑动变阻器R 和平行板电容器C 组成的电路，开关S 闭合。
在下列四个过程中，灵敏电流计中有方向由a 到b 电流的是（）A ．在平行板电容器中插入电介质B ．减小平行板电容器两极板间的距离C ．减小平行板电容器两极板的正对面积D ．增大平行板电容器两极板的正对面积【答案】C【详解】A ．电容器保持和电源连接，电压U 一定，在平行板电容器中插入电介质，由4r S C kd επ=可知电容增大，由Q C U=可知极板电荷量增加，电容器充电，电路中有b 到a 方向的电流通过电流计。
专题讲座一：平行板电容器的动态问题分析
平行板电容器的动态问题分析一平行板电容器的动态分析问题常见的类型平行板电容器的动态分析问题有两种情况：一是电容器始终和电源连接，此时U恒定，则Q＝CU∝C，而C＝εr S4πkd∝εrd，两板间场强E＝Ud∝1d；二是电容器充电后与电源断开，此时Q恒定，则U＝QC，C∝εr Sd，场强E＝Ud＝QCd∝1S。
二.运用电容器定义式和决定式分析电容器相关量变化的思路(1)确定不变量，分析是电压不变还是所带电荷量不变。
(2)用决定式C＝εr S4πkd分析平行板电容器电容的变化。
(3)用定义式C＝QU分析电容器所带电荷量或两极板间电压的变化。
(4)用E＝Ud分析平行板电容器极板间匀强电场场强的变化。
三．两类动态问题分析比较(1)第一类动态变化：两极板间电压U恒定不变(2)第二类动态变化：电容器所带电荷量Q恒定不变四典题分析1如图6－3－8所示，平行板电容器与电动势为E的直流电源(内阻不计)连接，下极板接地。
一带电油滴位于电容器中的P点且恰好处于平衡状态。
现将平行板电容器的上极板竖直向上移动一小段距离，则()图6－3－8A．带电油滴将沿竖直方向向上运动B．P点的电势将降低C．带电油滴的电势能将减小D．若电容器的电容减小，则极板带电荷量将增大[尝试解题]上极板向上移动一小段距离后，板间电压不变，仍为E，故电场强度将减小，油滴所受电场力减小，故油滴将向下运动，A错；P点的电势大于0，且P点与下极板间的电势差减小，所以P点的电势降低，B对；两极板间电场方向竖直向下，所以P点的油滴应带负电，当P点电势减小时，油滴的电势能应增加，C 错；电容器的电容C＝εr S，由于d增大，电容C应减小，极板带电荷量Q＝4πkdCE将减小，D错。
[答案] B2.(2012·江苏高考)一充电后的平行板电容器保持两极板的正对面积、间距和电荷量不变，在两极板间插入一电介质，其电容C 和两极板间的电势差U 的变化情况是( )A ．C 和U 均增大B ．C 增大，U 减小 C ．C 减小，U 增大 D.C 和U 均减小解析：选B 根据平行板电容器电容公式C ＝εr S 4πkd ，在两板间插入电介质后，电容C 增大，因电容器所带电荷量Q 不变，由C ＝Q U 可知，U ＝Q C 减小，B 正确。
平行板电容器两类问题
平行板电容器动态分析问题【知识归纳】题型1：电容器的两类动态变化过程分析一、主要的理论论据(1)平行板电容器的电容C与板距d、正对面积S、介质介电常数ε间的关系C=εS/4k?d ，(2)平行板电容器内部是匀强电场,所以场强 E=U/d，(3)电容器所带电荷量Q=CU，(4)由以上三式得E=4k?Q/εS ,该式常用于Q保持不变的情况中。
二、电容器的动态分析的两种情况(1)定电压问题：平行板电容器充电后,继续与电源的两极相连,因此两极板间的电压不变,当电容器的d、S、ε变化时,将引起电容器的C、Q、E的变化。
(U不变) C= Q= E=(2)定电量问题：平行板电容器充电后,切断与电源的连接,因此电容器带电荷量Q不变,当电容器的d、S、ε变化时,将引起电容器的C、U、E变化。
(Q不变) C= U= E=【典例分析】【例1】一平行板电容器，证明两极板间电场强度E只与极板所带的电荷量Q、极板间电介质的介电常数为ε及极板面积S有关，与两极板间的距离d无关。
【例2】平行板电容器充电后，继续保持电容器的两极板与电源相连，在这种情况下，如增大两板间距d，则板间电势差U、电容器所带电量Q，板间场强E各如何改变？（可以认为稳定时电源两极间电压不变，电容器两极板与电源两极相连接，电容器两极板电势差U也不变）。
【例3】平行板电容器充电后，断开电容器的两极板与电源连接，在这种情况下，如增大两板间距d，则板间电势差U、电容器所带电量Q，板间场强E各如何改变？（开关断开，电容器下面极板电量不能移动到其他地方，下极板电量不会变化，电容器两极板带等量异种电荷，上面极板电量也不会变化，电容器电量Q不会变化）。
归纳总结：（1）在分析电容器动态平衡问题时，先弄清楚不变量，再讨论其他量的变化。
若电容器与电源相连，则不变；若电容器与电源断开，则不变。
（2）讨论平行板电容器问题，用到的公式有：①；②；③；④。
【针对训练1】如图所示，要使静电计的指针偏角变小，可采用的方法是( ）Ａ.使两极板靠近 Ｂ.减小正对面积Ｃ.插入电介质 Ｄ.用手碰一下负极板【针对训练2】如图所示，平行板电容器竖直放置，A 板上用绝缘线悬挂一带电小球，静止时绝缘线与固定的A 板成θ角，移动B 板，下列说法正确的是：( )A ．S 闭合，B 板向上平移一小段距离，θ角变大B ．S 闭合，B 板向左平移一小段距离，θ角变大C ．S 断开，B 板向上平移一小段距离，θ角变大D ．S 断开，B 板向左平移一小段距离，θ角不变【针对训练3】如图所示,一平行板电容器充电后与电源断开,负极 板接地,在两极板间有一正电荷(电荷量很小)固定在P 点。
平行板电容器的动态分析问题
平行板电容器的动态分析问题平行板电容器是最常见的一种电容器，其结构可以发生变化，因此电容也跟着随之变化。
当我们改变电容器的某个结构时，电容器的电容也随之变化。
从而导致电容器中间的电场强度也会发生变化。
这就引出一种问题，电容器的动态分析问题。
电容器的动态分析问题总体上来说大概分为两类：电压不变的问题和电荷量不变的问题。
一般情况下，题目中的说法是：电压不变（电容器始终接在电源上）电荷量不变（电容器充电完成后，断开电源）如果根据问题的难度再细分：层次1：仅仅分析电容和电荷量（电压）的变化层次2：分析电容和电荷量（电压）的变化，再加上电场强度的变化，而电场强度的变化有两个方法进行比较（U不变的问题中：E=U/d，Q不变的问题中，Q与E成正比(前提是S 不变)）层次3：E的变化会导致容器中某点电势的变化（或者电荷在某点电势能的变化）层次4：E的变化会导致容器中液滴所受电场力的变化，进而会产生加速度，根据牛顿第二定律计算加速度；或者容器中国液滴的平衡状态发生变化，从而分析细线角度的变化。
【此题问题本质上只重在分析电场强度的变化问题，因为所需要分析的是力的问题】动态分析问题的处理方法：1.先分析清楚题目给出的是U不变还是Q不变的类型2.找出题目中发生变化的参量，然后分析C的变化（注意正反比关系），Q的变化（U的变化）Q的变化会产生瞬间的充电和放电电流（会判断电流方向）3.再分析E的变化4.如果是平衡问题或者动力学问题需要进行受力分析，写平衡方程或者牛顿第二定律。
典型例题剖析例1：★★【2016 新课标I】一平行板电容器两极板之间充满云母介质，接在恒压直流电源上。
若将云母介质移出，则电容器（）A.极板上的电荷量变大，极板间电场强度变大B.极板上的电荷量变小，极板间电场强度变大C. 极板上的电荷量变大，极板间电场强度不变D. 极板上的电荷量变小，极板间电场强度不变 答案：D 解析：由4πr SC kdε=可知，当云母介质抽出时，r ε变小，电容器的电容C 变小；因为电容器接在恒压直流电源上，故U 不变，根据Q CU =可知，当C 减小时，Q 减小。
2020年高考物理专题复习：平行板电容器的动态剖析练习题
2020年高考物理专题复习：平行板电容器的动态剖析练习题1. 一平行电容器两极板之间充满云母介质，充满电后与电源断开，若将云母介质移出，则电容器（）A. 电容器的电压变大，极板间的电场强度变大B. 电容器的电压变小，极板间的电场强度变大C. 电容器的电压变大，极板间的电场强度不变D. 电容器的电压变小，极板间的电场强度不变2. 如图所示，在平行板电容器正中有一个带电微粒。
K闭合时，该微粒恰好能保持静止。
在充电后将K断开的情况下，能使带电微粒向上运动打到上极板的做法是（）A. 上移上极板MB. 上移下极板NC. 左移上极板MD. 把下极板N接地3. 如图所示，平行板电容器的两金属板A、B竖直放置，电容器所带电荷量为Q，一个液滴从A板上边缘由静止释放，液滴恰好能击中B板的中点O，若将电容器所带电荷量增加Q1，液滴从同一位置由静止释放，液滴恰好击中OB的中点C，若将电容器所带电荷量减小Q2，液滴从同一位置由静止释放，液滴恰好击中B板的下边缘D点，则Q1/ Q2等于（）A. 1B. 2C. 3D. 44. 极板间距为d的平行板电容器所带电荷量为Q时，两极板间的电势差为U1，场强为E1。
现将电容器所带电荷量变为2Q，极板间距变为12d，其他条件不变，这时两极板间电势差为U2，场强为E2，下列说法正确的是（）A. U2＝U1，E2＝E1B. U2＝2U1，E2＝4E1C. U2＝U1，E2＝2E1D. U2＝2U1，E2＝2E15. 如图所示的电路中，水平放置的平行板电容器中有一个带电液滴正好处于静止状态，现将滑动变阻器的滑片P向左移动，则（）A. 电容器中的电场强度将增大B. 电容器上的电荷量将减少C. 电容器的电容将减小D. 液滴将向上运动6. 如图所示，两个水平放置的平行板电容器，A板用导线与M板相连，B板和N板都接地。
让A板带电后，在两个电容器间分别有P、Q两个带电油滴都处于静止状态。
A、B间电容为C1，电压为U1，带电量为Q1；M、N间电容为C2，电压为U2，带电量为Q2。
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平行板电容器的动态分析问题
一、涉及概念： 1、充电、放电。
2、电容U
Q
C =
（表示电容器容纳电荷本领的物理量） 单位：法拉；简称：法，符号F 。
F F μ6101= , F F p 1019= 3、平行板电容器电容kd
S
C πξ4r =
（决定式） 二、平行板电容器的两类动态分析
（一）电荷量Q 不变；（电容器充电后与电源断开，Q 不变） 分析步骤：1、确定Q 不变后，寻找变量； 2、利用决定式kd S C πξ4r =
，定义式U
Q
C =去确定其他物理量的变化； 3、需要分析电场时，利用d
U
E =
确定电场强度的变化； （二）电压U 不变；（电容器保持与电源连接，U 不变） 分析步骤：1、确定U 不变后，寻找变量； 2、利用决定式kd S C πξ4r =
，定义式U
Q
C =去确定其他物理量的变化； 3、需要分析电场时，利用d
U
E =确定电场强度的变化； 三、两类动态变化问题的比较：
四、例题讲解
例1、如图所示，水平放置的平行金属板（电容为C）与电源相连，板间距离为d，当开关K闭合时，板间有一质量为m、电量为q的微粒恰好处于静止状态，求：
①该微粒的电性。
②此时平行板电容器内空间电场强度的大小。
③此时平行板电容器两极板的电势差为多少。
④此时平行板电容器两极板的电荷量为多少。
举一反三：
1、如图所示，水平放置的平行金属板（电容为C）与电源相连，板间距离为d，当开关K闭合时，板间有一质量为m的微粒恰好处于静止状态，求：
①判断该微粒的电性。
②此时平行板电容器内空间电场强度的大小。
③该微粒的电荷量为多少。
④此时电容器金属板电荷量为多少。
例2、如图所示，水平放置的平行金属板（电容为C ）与电源（电压为U ）相连，板间距离为d ，当闭合开关稳定后，若将电容器的下级板向下移动一段距离，试分析各个物理量的变化。
举一反三
1、如图所示，水平放置的平行金属板（电容为C ）与电源（电压为U ）相连，板间距离为d ，当闭合开关稳定后，若将电容器的上级板右移一小段距离，试分析各个物理量的变化。
2、如图所示，水平放置的平行金属板与电源相连，板间距离为d ，闭合开关稳定后，板间有一质量为m ．电量为q 的微粒恰好处于静止状态，若将两板间距离增大为2d ，对于微粒下列说法正确的是 ( )
A 、仍然保持不变；
B 、向上做加速运动；
C 、向下做加速运动；
D 、该微粒为正电荷；
E ，微粒加速度为
g 2
1
；
3、如图所示，水平放置的平行金属板与电源相连，板间距离为d ，闭合开关稳定后，板间有一质量为m ．电量为q 的微粒恰好处于静止状态，若在微粒的上方和上级板下方迅速插入一金属块，下列说法正确的是 ( ) A 、微粒仍然保持静止；
B 、平行板电容器的电容不变；
C 、平行板电容器内电场变大；
D 、微粒向上做加速运动；
例3、如图所示，水平放置的平行金属板（电容为C）与电源（电压为U）相连，板间距离为d，当闭合开关稳定后，再断开开关，求：
①电容器上极板的电荷量；
②将下级板向下移动一段距离，则电容器内电场强度如何变化；
③在电容器中间插入一块金属板，则电容器内电场强度如何变化；
举一反三：
1、如图所示，平行板电容器的两极板A、B接于电池两极，一带正电小球悬挂在电容器内部，闭合开关S，电容器充电，这时悬线偏离竖直方向的夹角为θ，则( )
A、断开开关S，带正电的A极板向B极板靠近，则θ角增大
B、断开开关S，带正电的A极板向B极板靠近，则θ角不变
C、断开开关S，带负电的B极板远离A极板，则θ角不变
D、断开开关S，带负电的B极板远离A极板，则θ角变小
2、一平行板电容器充电后与电源断开，负极板接地．在两极板间有一正电荷(电荷量很小)固定在P点，如图所示，以E表示电容器两极板间的电场场强，U表示电容器两极板间的电压，E P表示正电荷在P点的电势能．若保持负极板不动，将正极板移到图中虚线所示的位置．则( )
A．U变小，E不变
B．E变大，E P变大
C．U变小，E P不变
D．U不变，E P不变
3、用控制变量法，可以研究影响平行板电容器电容的因素，如图所示．设若两极板正对面积为S，极板间的距离为d，静电计指针偏角为θ.实验中，极板所带电荷量不变，若( ) A．保持S不变，增大d，则θ变大
B．保持S不变，增大d，则θ变小
C．保持d不变，减小S，则θ变小
D．保持d不变，减小S，则θ不变
4、一平行板电容器两极板间距为d、极板面积为S，电容为ε0S/d，其中ε0是常量．对此电容器充电后断开电源．当增加两板间距时，电容器极板间( )
A．电场强度不变，电势差变大
B．电场强度不变，电势差不变
C．电场强度减小，电势差不变
D．电场强度减小，电势差减小
例4、如图所示，已知平行板电容器两极板间距离d ＝4 mm ，充电后两极板电势差为120 V ．A 板带正电，若它的电容为3 μF，且P 到A 板距离为1 mm.求：
(1)每一板的带电荷量；
(2)一个电子在P 点具有的电势能；
(3)一个电子从B 板出发到A 板获得的动能； (4)两板间的电场强度．
举一反三：
1、如图所示，平行板电容器的电容为C=10F μ，间距为d=1cm ，与电动势为U=3V 的直流电源(内阻不计)连接，下极板接地．一质量为m ，带电量为q=C 6
-102⨯的油滴位于电容器的中点P 点，且恰好处于平衡状态．现将平行板电容器的上极板竖直向上移动一小段距离，使得两极板间距变为2d ，求： ①油滴的电性。
②电容器极板上的电荷量。
③该油滴的质量。
④未移动金属板时，油滴的电势能为多少？
⑤两级板间距改变后，油滴的加速度为多少？方向如何？
例5、如图所示，电源电动势为U，平行金属板AB间距为d，板间中有一点P，B板接地，闭合开关后：
不变量：U
例6、在例5的前提下，断开开关
不变量：Q。