高中物理电容器的动态分析 专题辅导
10.4 专题课 电容器的动态分析 教学述评课件-2024-2025学年高二上学期物理人教版必修3
2.2在内容上可以把最后的拓展部分讨论插入绝 缘介质和金属板的区别删减，从而给学生更充 分的时间进行思考，体验方法的应用
3、最后总结由直接给出，改为提问学生的方式， 让学生一条一条的总结得出，从而达到以学生为 主体，教师为主导的目的。
谢谢大家
高中物理教学述评
以“平行板电容器的动态分析”专题 课为例
课程标准对本节课的 要求有： 1、观察常见的电容器 2、了解电容器的电容 3、观察电容器的充放 电现象 4、能举例说明电容器 的应用
Hale Waihona Puke 一、教学过程本节课的教学达到了教学目标，教学设计遵循学生得认知 发展规律，提倡学生自主合作探究学习，学生主动解决问 题，增强孩子在学习过程中获取成功的喜悦，让孩子拥有 探索的动力，加深学生对知识的理解。但还存在一些不足
1、在关注学生方面，应给基础薄弱学生更多关注， 多引导，多提问，让其有更高的参与度，从而找到 自信。
2.1在教学设计中应加入相关演示实验，动图或视频等， 比如让电荷量不变，改变正对面积等，让学生观察静 电计的指针变化，从而更直观的看到，感受到电容， 电势差等的变化，达到理论实践相结合，提高学生的 认知，加强记忆。
1、本节专题课难度较大，应关注大多数同学的反应，给 学生充分的思考时间，让学生问问题。
2、本节课理论性较强，在教学设计中没有给学生带 来可视化思维观测，让学生得到更直观的体验，来提 高学生的认知。
3、本节课设计的内容较多，有些问题没有给学生足 够的时间进行练习思考，来消化吸收
4、最后的后由于时间关系没有让学生进行总结， 如果能让学生进行总结会更好，从而来验收本节课 的学习成果。
2025高考物理总复习观察电容器的充、放电现象 电容器的动态分析
流，随着极板电荷量的减少，放电电流减小
阻，避免烧坏电流表
目录
夯实必备知识
1.观察电流表示数变化，总结电容器充、放电电流的变化规律。 2.可将电流表换成电流传感器，由计算机绘制充、放电的 i－t 图像，由图 数 像计算充、放电过程通过电流传感器的电荷量。 据 方法：先算出一个小方格代表的电荷量，然后数出整个图像与横轴所围的 处 面积中的方格数(大于半个的按一个方格计算，小于半个的舍弃)。电容器 理 充电或放电过程中电荷量为一个小方格代表的电荷量乘以方格数。 3.电容器两极板之间的电压等于电源电动势，由电容的定义式 C＝UQ估算出 电容器的电容 C。
思路点拨 动态分析的思路
目录
研透核心考点
角度 含二极管的动态分析
例5 (2024·安徽高三校联考)某同学学习了电容器的充、
放电等相关知识后，在老师的引导下，他为了探究电
路中连接二极管的电容器充、放电问题，设计了如图6
所示的电路，平行板电容器与二极管(该二极管可看作
理想二极管，正向电阻很小，反向电阻无穷大)、开关、
目录Biblioteka 夯实必备知识思考判断× 1.电容器所带的电荷量是指每个极板所带电荷量的代数和。( ) × 2.电容器的电容与电容器所带电荷量成反比。( ) × 3.放电后的电容器电荷量为零，电容也为零。( )
目录
2
研透核心考点
考点一 实验十：观察电容器的充、放电现象
考点二 平行板电容器的动态分析
目录
研透核心考点
D.开关接2时，平行板电容器充电，且上极板带负电
解析 开关接1时，平行板电容器充电，上极板与电 源正极相连而带正电，A正确，B错误；开关接2时， 平行板电容器放电，放电结束后上、下极板均不带 电，C、D错误。
高中物理含电容器电路的分析方法学法指导
含电容器电路的分析方法山西 石有山一、连接方式1. 串接：如图1所示，R 和C 串接在电源两端，K 闭合，电路稳定后，R 相当于导线，C 上的电压大小等于电源电动势大小．2. 并接：如图2所示，R 和C 并接，C 上电压永远等于R 上的电压．3. 跨接：如图3所示，K 闭合，电路稳定后，两支路中有恒定电流，电容器两极板间电压等于跨接的两点间的电势差，即||U N M ϕ-ϕ=二、典型例题1. 静态分析：稳定状态下，电容器在直流电路中起阻断电流作用，电容器两极间存在电势差，电容器容纳一定的电量，并满足Q=CU ．2. 动态分析：当直流电路中的电流和电势分布发生变化影响到电容器支路两端时，电容器的带电量将随之改变（在耐压范围内），即电容器发生充、放电现象，并满足△O=C △U ． 例1、如图4电路中电源E=12V ，r=1Ω，定值电阻R 1=3Ω，R 2=2Ω，R 3=5Ω，C 1=4μF ，C 2=1μF ，当电路闭合且稳定后各电容器的带电量为多少？当K 断开时，通过R 1、R 2的电量各为多少？解析：静态分析：R 3相当于导线，C 2与R 1、R 2串联起来的部分并联，C 1和R 2并联．V 10)R R (I U ,V 4IR U ,A 2r R R E I 212C 21C 21=+====++= C 100.1U C Q ,C 101.6U C Q 52C 225C111--⨯==⨯==，且C 1的下极板，C 2的右极板带正电．动态分析：断开K 后，C 1通过R 3、R 2放电，C 2通过R 3、R 2和R 1放电，最后电压都为0，电容上电量也都为0．故通过R 2的电量为Q=Q 1+Q 2=2.6x10－5C ，通过R 1的电量为Q 2=C 100.15-⨯． 例2、如图5所示的电路中，电源电动势为E ，内阻不计，电容器的电容为C ，R 2=R 3=R 4=R 5=R ，R 1为滑动变阻器，其阻值可在0～2R 范围内变化，则当滑动头从最左端向最右端滑动的过程中，通过R 5的电量是多少？解析：动态分析：本题电容器的接法为跨接，且电阻R 1连续变化，C 上电压为连续变化，不妨设电源负极为零电势点．则有2E N =ϕ 当P 置于R 1的最左端时2E U ,E MN M ==ϕ 当P 置于R 1中间某位置时0U ,2E MN M ==ϕ 当P 置于R 1的最右端时6E U ,3E MN M -==ϕ 当滑动头P 从最左端向最右端滑动的过程中，电容器上下极板电势差改变为3E 22E 6E U =--=∆ 则通过R 5的电量CE 32U C Q =∆=∆。
高中物理电容器的动态分析 专题辅导
高中物理电容器的动态分析 对于电容器的动态分析问题，我们一定要注意两个关系式，即定义式U Q C =和决定式kd4S C πε=（此式虽然不要求定量计算，但有助于我们理解一些物理量的变化对电容器电容大小的影响），在分析解决问题时可同时应用。
在综合应用电容和电场的知识时，应注意电容器充电后切断电源（Q 不变）和不切断电源（U 不变）两种不同情况。
一、保持电容器两极板电压不变的情况例1. 两块大小、形状完全相同的金属板平行放置，构成一平行板电容器，与它相连的电路如图1所示。
接通开关S ，电源即给电容器充电：（ ）A. 保持S 接通，减小两极板间的距离，则两极板间的电场强度减小；B. 保持S 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S ，减小两极板间的距离，则两极板间的电势差减小；D. 断开S ，在两极板间插入一块介质，则两极板间的电势差增大。
解析：S 接通保持U 不变，由场强dU E =得d 减小，E 增大，故A 错误；插入介质后，C 增大，根据CU Q =可知极板上的电量增大，故B 正确；当S 断开时，极板上的电量不变，减小板间距离，则C 增大，据U Q C =可知U 减小，故C 正确；在两极板间插入介质，则C 增大，据UQ C =可知U 减小，故D 错误，故答案应为BC 。
点评：解答本题关键是S 接通时，两极板间电压不变；断开S 时，两极板间所带电量不变，同时我们能够看出利用kd 4S C πε=这一电容的决定式定性的分析电容器的变化很方便。
二、保持电容器两极板电量不变的情况例2. 如图2所示，一平行板电容器经开关S 与电池相连，闭合S 后又断开，电容器的负极板接地，在两极板间a 点有一电量非常小的正电荷，以E 表示两极板间的电场强度，U 表示电容器的电压，ε表示正电荷在a 点的电势能，现将电容器的A 板稍微下移，使两板间的距离减小，则：（ ）A. U 变小，E 不变；B. U 变大，ε变大；C. U 变小，ε不变；D. U 不变，ε不变。
电容器的动态分析问题(学生版)
微专题 电容器的动态分析问题【核心考点提示】1．电容器的充、放电(1)充电：使电容器带电的过程，充电后电容器两极板带上等量的异种电荷，电容器中储存电场能．(2)放电：使充电后的电容器失去电荷的过程，放电过程中电场能转化为其他形式的能．2．对公式C ＝Q U 的理解 电容C ＝Q U，不能理解为电容C 与Q 成正比、与U 成反比，一个电容器电容的大小是由电容器本身的因素决定的，与电容器是否带电及带电多少无关．3．两种类型的动态分析思路(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 S 4πkd分析平行板电容器电容的变化． (3)用定义式C ＝Q U分析电容器所带电荷量或两极板间电压的变化． (4)用E ＝U d分析电容器两极板间电场强度的变化． 【经典例题选讲】【例题1】如图所示，平行板电容器带有等量异种电荷，与静电计相连，静电计金属外壳和电容器下极板都接地，在两极板间有一固定在P 点的点电荷，以E 表示两板间的电场强度，E p 表示点电荷在P 点的电势能，θ表示静电计指针的偏角。
若保持下极板不动，将上极板向下移动一小段距离至图中虚线位置，则( )A ．θ增大，E 增大B ．θ增大，E p 不变C ．θ减小，E p 增大D ．θ减小，E 不变【变式1-1】(多选)如图所示，平行板电容器与直流电源连接，下极板接地，一带电油滴位于电容器中的P 点且处于静止状态，现将上极板竖直向上移动一小段距离，则( )A ．带电油滴将沿竖直方向向上运动B ．P 点电势将降低C ．电容器的电容减小，极板带电荷量减小D ．带电油滴的电势能保持不变【变式1-2】(多选)如图所示，平行板电容器与直流电源、理想二极管(正向电阻为零可以视为短路，反向电阻无穷大可以视为断路)连接，电源负极接地。
初始电容器不带电，闭合开关稳定后，一带电油滴位于电容器中的P 点且处于静止状态。
下列说法正确的是 ( )A ．减小极板间的正对面积，带电油滴会向上移动，且P 点的电势会降低B ．将上极板向下移动，则P 点的电势不变C ．将下极板向下移动，则P 点的电势升高D ．无论哪个极板向上移动还是向下移动，带电油滴都不可能向下运动[强化训练]1.如图所示的实验装置中，平行板电容器的极板A接地，极板B与一个灵敏的静电计相接.A极板向上移动，减小电容器两极板的正对面积时，电容器所带的电荷量Q、电容C、两极间的电压U，电容器两极板间的场强E的变化情况是()A.Q变小，C不变，U不变，E变小B.Q变小，C变小，U不变，E不变C.Q不变，C变小，U变大，E不变D.Q不变，C变小，U变大，E变大2.两个较大的平行金属板A、B相距为d，分别接在电压为U的电源正、负极上，这时质量为m、带电荷量为－q 的油滴恰好静止在两板之间，如图1所示．在其他条件不变的情况下，如果将两板非常缓慢地水平错开一些，那么在错开的过程中()A．油滴将向上加速运动，电流计中的电流从b流向aB．油滴将向下加速运动，电流计中的电流从a流向bC．油滴静止不动，电流计中的电流从b流向aD．油滴静止不动，电流计中的电流从a流向b3.如图所示，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，静电计所带电荷量很少，可被忽略．一带负电油滴被固定于电容器中的P点．现将平行板电容器的下极板竖直向下移动一小段距离，则()．A．平行板电容器的电容将变小B．静电计指针张角变小C．带电油滴的电势能将减少D．若先将上极板与电源正极的导线断开，再将下极板向下移动一小段距离，则带电油滴所受电场力不变4.一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。
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。
高考物理专题集锦(二)平行板电容器的动态问题考点归纳
【解析】由第（1）问可知，电容器电荷量理应减小，对外放电,但是二极管具有单向导电性，不允许电流自右向左流过。所以电容器带电量不变,根据 可知,电场强度不变，液滴受力不受影响,保持不动。
二、电容器充好电后与电源断开
【例2】如图1所示为一个由电源、电流计、平行板电容器、开关S和导线等组成的电路。平行板电容器水平放置,下极板接地。开关S闭合，待电路稳定后，板间P点有个液滴刚好处于静止状态.此后将开关S断开，当上极板向上移动一小段距离时，请回答下列问题:
【解析】电容器存储的电能的变化情况可以从移动极板而产生的电场力做功问题来研究。由于两极板带异种电荷，极板间相互吸引，所以将上极板向上移动一小段距时，电场力做负功，电势能增大，电容器存储的电能增大。
尊敬的读者：
本文由我和我的同事在百忙中收集整编出来，本文稿在发布之前我们对内容进行仔细校对，但是难免会有不尽如人意之处，如有疏漏之处请指正，希望本文能为您解开疑惑,引发思考。文中部分文字受到网友的关怀和支持，在此表示感谢！在往后的日子希望与大家共同进步，成长。
（2)液滴动不动，动的话将向哪个方向运动?
【解析】电容器两端电压U不变，两极板距离d增大，根据
可知电场强度减小，液滴受到的电场力F减小，所以向下运动。
（3）P点的电势将发生什么变化？
【解析】因为下极板接地，所以电势为0，则 ,假设PO’的距离为h，所以 ，第（2）问已经得出电场强度E减小，所以 减小.
平行板电容器的动态问题考点归纳
在两个相距很近的平行金属板中间夹上一层绝缘物质——电介质(空气也是一种电介质）,就组成了一个最简单的电容器,叫作平行板电容器。我们知道平行板电容器的表达式有定义式 和决定式 电容器间的电场强度的表达式为对于平行板电容器,如果一个物理量发生了变化，往往会引起其他物理量发生变化，即发生动态变化。平行板电容器的动态变化问题主要包括电容器始终与电源相连接和电容器充好电后与电源断开两种情况。两种动态问题的部分情况和所涉考点如下表所示。
电容器的动态分析
U（4）用E ＝dU分析电容器两极板间电场强度的变化。
例题1 如图所示，两块较大的金属板A 、B 平行放置并与一电源相连，S 闭合后，两板间有一质量为m 、电荷量为q 的油滴恰好处于静止状态，以下说法中正确的是（ ）A. 若将A 板向上平移一小段位移，则油滴向下加速运动，G 中有b →a 的电流B. 若将A 板向左平移一小段位移，则油滴仍然静止，G 中有b →a 的电流C. 若将S 断开，则油滴立即做自由落体运动，G 中无电流D. 若将S 断开，再将A 板向下平移一小段位移，则油滴向上加速运动，G 中有b →a 的电流思路分析：根据电路图可知，A 板带负电，B 板带正电，原来油滴恰好处于静止状态，说明油滴受到的竖直向上的电场力刚好与重力平衡；当S 闭合，若将A 板向上平移一小段位移，则板间间距d 变大，而两板间电压U 此时不变，故板间场强E ＝dU变小，油滴所受合力方向向下，所以油滴向下加速运动，而根据C ＝kdSr πε4可知，电容C 减小，故两板所带电荷量Q 也减小，因此电容器放电，所以G 中有b →a 的电流，选项A 正确；在S 闭合的情况下，若将A 板向左平移一小段位移，两板间电压U 和板间间距d 都不变，所以板间场强E 不变，油滴受力平衡，仍然静止，但是两板的正对面积S 减小了，根据C ＝kdSr πε4可知，电容C 减小，两板所带电荷量Q 也减小，电容器放电，所以G 中有b →a 的电流，选项B 正确；若将S 断开，两板所带电荷量保持不变，板间场强E 也不变，油滴仍然静止，选项C 错误；若将S 断开，再将A 板向下平移一小段位移，两板所带电荷量Q 仍保持不变，两板间间距d 变小，根据C ＝kd S r πε4，U ＝C Q 和E ＝d U ，可得E ＝SrQr επ4，显然，两板间场强E 不变，所以油滴仍然静止，G 中无电流，选项D 错误。
答案：AB例题 2 如图所示，水平放置的平行板电容器，两板间距为d 。
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高中物理电容器的动态分析 对于电容器的动态分析问题，我们一定要注意两个关系式，即定义式U Q C =和决定式kd
4S C πε=（此式虽然不要求定量计算，但有助于我们理解一些物理量的变化对电容器电容大小的影响），在分析解决问题时可同时应用。
在综合应用电容和电场的知识时，应注意电容器充电后切断电源（Q 不变）和不切断电源（U 不变）两种不同情况。
一、保持电容器两极板电压不变的情况
例1. 两块大小、形状完全相同的金属板平行放置，构成一平行板电容器，与它相连的电路如图1所示。
接通开关S ，电源即给电容器充电：（ ）
A. 保持S 接通，减小两极板间的距离，则两极板间的电场强度减小；
B. 保持S 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S ，减小两极板间的距离，则两极板间的电势差减小；
D. 断开S ，在两极板间插入一块介质，则两极板间的电势差增大。
解析：S 接通保持U 不变，由场强d
U E =得d 减小，E 增大，故A 错误；插入介质后，C 增大，根据CU Q =可知极板上的电量增大，故B 正确；当S 断开时，极板上的电量不变，减小板间距离，则C 增大，据U Q C =
可知U 减小，故C 正确；在两极板间插入介质，则C 增大，据U
Q C =可知U 减小，故D 错误，故答案应为BC 。
点评：解答本题关键是S 接通时，两极板间电压不变；断开S 时，两极板间所带电量不变，同时我们能够看出利用kd 4S C πε=
这一电容的决定式定性的分析电容器的变化很方便。
二、保持电容器两极板电量不变的情况
例2. 如图2所示，一平行板电容器经开关S 与电池相连，闭合S 后又断开，电容器的负极板接地，在两极板间a 点有一电量非常小的正电荷，以E 表示两极板间的电场强度，U 表示电容器的电压，ε表示正电荷在a 点的电势能，现将电容器的A 板稍微下移，使两板间的距离减小，则：（ ）
A. U 变小，E 不变；
B. U 变大，ε变大；
C. U 变小，ε不变；
D. U 不变，ε不变。
解析：因开关S 断开后，电容器两极板所带的电量保持不变，由d
U E =，C Q U =知，Cd Q E =，对于平行板电容器，kd 4S C πε=，所以S
Q k 4E επ=，显然，两极板间场强E 与d 无关，当电容器的A 板稍微下移，d 减小，U 减小，则A 正确；根据ϕ=εq 得A 板移动以前111qEd q =ϕ=ε，同理，移动以后，12qEd =ε，所以，21ε=ε，则C 正确，故答案应为AC 。
点评：电容器充电后和电源断开，极板上的电量不变，板间距离减小时，电容增大，极板间电压减小，但电场强度不变，难点是判断电势能如何变化，判断电荷电势能有两种方法：
（1）根据公式ϕ=εq ；（2）把该电荷移到零电势点看电势能的变化情况。