含电容器问题的电路及运动综合问题
闭合电路专题(动态电路+图象问题+电路故障分析+电容问题+电功率)
闭合电路欧姆定律一、闭合电路动态分析 1.分析思路：（1）电路中不论是串联还是并联部分，只要有一个电阻的阻值变大时，整个电路的总电阻就变大。
只要有一个电阻的阻值变小时，整个电路的总电阻都变小。
（2）根据总电阻的变化，由闭合电路欧姆定律可判定总电流、电压的变化。
（3）判定变化部分的电流、电压变化。
如变化部分是并联回路，那么仍应先判定固定电阻部分的电流、电压的变化，最后变化电阻部分的电流、电压就能确定了。
例1R1滑片从右端向左端滑动过程中，各电阻两端电压及流过的电流如何变化？解析：R 1增大，总电阻一定增大；由rR EI+=，I 一定减小；由U=E-Ir ，U 一定增大；因此U 4、I 4一定增大；由I 3= I-I 4，I 3、U 3一定减小；由U 2=U-U 3，U 2、I 2一定增大；由I 1=I 3 -I 2，I 1一定减小。
2.总结规律：（1）总电路上R 增大时总电流I 减小，路端电压U 增大；（2）变化电阻本身和总电路变化规律相同； （3）和变化电阻有串联关系的看电流（即总电路R 增大，总电流减小时，该电阻的电流、电压都减小）； （4）和变化电阻有并联关系的看电压（即总电路R 增大，路端电压增大时，该电阻的电流、电压都增大）。
1 如图1所示电路中，当滑动变阻器的滑片P 向左移动时，各表（各电表内阻对电路的影响均不考虑）的示数如何变化？2如图，电源的内阻不可忽略．已知定值电阻R1=10Ω，R2=8Ω．当电键S 接位置1时，电流表的示数为0.20A ．那么当电键S 接位置2时，电流表的示数可能是下列的哪些值A.0.28AB.0.25AC.0.22AD.0.19A3如图所示，电源电动势为E ，内电阻为r ．当滑动变阻器的触片P 从右端滑到左端时，发现电压表V 1、V 2示数变化的绝对值分别为ΔU 1和ΔU 2，下列说法中正确的是A.小灯泡L 1、L 3变暗，L 2变亮B.小灯泡L 3变暗，L 1、L 2变亮C.ΔU 1<ΔU 2D.ΔU 1>ΔU 24.如图所示的电路中，电源的电动势为E ，内阻为r 。
电容器问题解题技巧
电容器问题解题技巧引言：电容器是电路中常见的元件之一，广泛应用于各种电子设备中。
解决电容器问题对于掌握电路分析和设计非常重要。
本文将介绍一些常见的电容器问题解题技巧，帮助读者更好地理解和应用电容器原理。
一、串联和并联电容器的等效电容串联电容器是指将多个电容器依次连接，而并联电容器是将多个电容器并联连接。
对于串联电容器，其等效电容（记为C_eq）可以通过以下公式计算：1/C_eq = 1/C_1 + 1/C_2 + ... + 1/C_n其中，C_1、C_2等为串联电容器的电容。
对于并联电容器，其等效电容可以直接相加：C_eq = C_1 + C_2 + ... + C_n通过利用上述公式，可以简化电路，减少复杂度。
例如，考虑一个由两个串联电容器C_1和C_2组成的电路。
若C_1为10μF，C_2为20μF，则串联电容器的等效电容为：1/C_eq = 1/10 + 1/20 = 3/20C_eq = 20/3 ≈ 6.67μF二、时变电容的分析方法时变电容是指电容值随时间变化的电容器，常见的例子是电解电容器。
在涉及时变电容的问题中，可以将电容器值随时间的变化看作是电流的积分。
因此，对于时变电容器，可以使用积分法进行分析。
举个例子，考虑一个由可变电容C(t)和电压源V(t)组成的电路。
若已知电流i(t)与电容C(t)之间的关系为：i(t) = C'(t)V'(t)其中，C'(t)和V'(t)分别表示电容C(t)和电压V(t)对时间t的导数。
则可以通过对上述方程两边进行积分得到电压V(t)与时间t的关系。
三、电容器的冲击响应冲击响应是指电容器对突然施加的电压变化产生的响应。
在分析电容器的冲击响应问题时，可以利用电容器充放电的特性进行求解。
对于一个冲击输入电压的电容器电路，可以根据电容器充放电的性质，求得响应电压的表达式。
例如，考虑一个由电压源V(t)和电容C组成的电路，在t=0时刻，电压源施加一个突然变化的电压V_0。
物理含电容器电路习题
精心整理含电容器电路经典习题例1：如图所示滑动变阻器R 1=1Ω，R 2=2Ω，R 3=6Ω，E ＝2V ，r ＝1Ω，C ＝500μF ，求： （11（2）再合上S 1，稳定后电容上带电量改变多少？（3）若要求再断开S 1时电容C 上电量不变，那么当初R 1应调节为多少？例2：如图，电源电动势为14，不计内阻，R 1=12Ω，R 3=3Ω，R 4=4Ω，R 2为变阻箱，电容C=2×10-10F 当电容器上带电量为4×10-10C ，电阻箱R 2的阻值多大？1、如图所示，E ＝10V,r ＝1Ω,R 1＝R 3＝5Ω,R 2＝4Ω，C ＝100μF 。
当S 断开时，电容器中带电粒子恰好处于静止状态。
求： (1)S 闭合后，带电粒子加速度的大小和方向；(2)S 闭合后流过R 3的总电荷量。
2、电动势为E 、内电阻为r 的电源与粗细均匀的电阻丝相联，组成如图所示的电路。
电阻丝长度为L ，电阻为R ，C 为平行板电容器，其相对面积为S ，两板间的距离为d.在滑动触头向右滑的过程中，电流计中有电流通过，为什么？若电流计允许通过的最大电流为I m ，求P 滑动时，所允许的最大速度是多少？3、如图所示，将一电动势E =1.5V ，内阻r=1.0Ω的电源和粗细均匀的电阻丝相连，电阻比长度L=0.279m ，电阻R=99Ω，电容C=0.2μF ，当滑动触头P 以4×10—3m/s 的速度向右滑动时，下列说法中正确的是（）A ．电容器C 充电，流过电流计G 的电流方向为a →G →bB ．电容器C 放电，流过电流计G 的电流方向为b →G →a C ．每秒钟电容器两极板的电压减少量为0.02VD ．流过电流计的电流是4×10—3mA4、如图所示，电动势为 、内阻为r 的电源与电阻R 1、R 2、R 3、平行板电容器AB 及电流表组成电路，滑动变阻器R 1处于某位置时，A 、B 间的带电油滴静止不动，当滑动变阻器R1的触头向右滑动时，下列判断正确的是（）A ．电流表读数增大，油滴向上运动B ．电流表读数增大，油滴向下运动C ．电流表读数减小，油滴向上运动D ．电流表读数减小，油滴向下运动5、如图所示的电路中，电阻R 1=10Ω，R 2=20Ω，R 3=8Ω，电容器电容C=2μF ，电源电动势E=12V ，内阻不计，要使电容器带有4×10-6C 的电量，变阻器R 的阻值应调为（） A ．8ΩB ．16ΩC ．20ΩD ．40Ω6、如图所示，R 1＝R 3=10Ω，R 2＝R 4＝20Ω，C=300μF ，电源两端电压恒为U ＝6V ，单刀双掷开关开始时接通触点2，求：(1)当开关S 刚从触点2改接为触点1的瞬时，流过电流表的电流； (2)改接为触点1，并待电路稳定后，电容C 的带电量；R 2R 1SCR 3 Er(3)若开关S 再从触点1改接为触点2，直至电流为零止，通过电阻R 1上的电量．7、在如图所示的闪光灯电路中，电源的电动势为E ，电容器的电容为C 。
高二物理电学专题提升专题20含容电路的分析及计算(2021年整理)
专题20 含容电路的分析及计算一：专题概述解决含电容器的直流电路问题的一般方法：（1) 不分析电容器的充、放电过程时,把电容器处的电路视为断路,简化电路时可以去掉，求电荷量时再在相应位置补上。
（2）电路稳定后，与电容器串联的电路中没有电流,同支路的电阻相当于导线，即电阻不起降压的作用,但电容器两端可能出现电势差.(3）电路中电流、电压的变化可能会引起电容器的充、放电。
若电容器两端电压升高,电容器将充电；若电压降低,电容器将通过与它连接的电路放电.(4）如果电容器与电源并联，且电路中有电流通过,则电容器两端的电压不是电源电动势E,而是路端电压U.(5) 如果变化前后极板带电的电性相同,那么通过每根引线的电荷量等于始、末状态电容器带电荷量之差；如果变化前后极板带电的电性改变,那么通过每根引线的电荷量等于始、末状态电容器带电荷量之和.二：典例精讲1．电容器与滑动变阻器的电路分析典例1：在如图所示的电路中，闭合电键S，将滑动变阻器滑片P向a端移动一段距离,下列结论正确的是A．灯泡L变亮B．电流表读数变大C．电容器C上的电荷量增多D．电压表读数变小【答案】C2．电容与传感器结合的电路分析典例2：如图所示的电路中，R1、R2、R3是固定电阻，R4是光敏电阻，其阻值随光照强度的增强而减小。
当开关S闭合且没有光照射时，电容器C不带电。
当用强光照射R4且电路稳定时，则与无光照射时比较A．电容器C的上极板带正电B．电容器C的下极板带正电C．通过R4的电流变小，电源的路端电压增大D．通过R4的电流变大,电源提供的总功率变小【答案】B3．电容器与二极管电路的分析典例3：如图所示的电路中,电源电动势E=6V，内阻r=1Ω，电阻R1=3Ω,R2=6Ω，电容器的电容C=3。
6μF，二极管D具有单向导电性。
开始时，开关S1闭合,S2断开.(1）合上S2,待电路稳定以后，求电容器上电荷量变化了多少.(2）合上S2，待电路稳定以后再断开S1,求断开S1后流过R1的电荷量是多少.【答案】（1) 减少1.8×10—6C(2) 9.6×10—6C【解析】（1) 设开关S1闭合，S2断开时，电容器两端的电压为U1,干路电流为I1，根据闭合电路欧姆定律有I1==1。
剖析电磁感应中的电容器问题
难点挑战Җ㊀浙江㊀徐华兵㊀㊀电容器具有隔直流㊁通交流 的特点,可以理解为电容器具有 通变化的电流 的特点．实际教学中我们会发现学生对回路中电流变化的定量问题通常感觉难处理,本文就此类问题的解决办法进行剖析㊁归纳,以飨读者．１㊀电容器放电模型１ １㊀基础模型㊀图１如图１所示,电阻可忽略的光滑金属导轨与电动势为E 的电源相连,质量为m ㊁电阻为R的金属棒放在导轨上,一电容通过单刀双掷开关与导轨相连．先将开关扳向左侧给电容器充电,再将开关扳向右侧让电容器通过导体棒放电．１ ２㊀电容器电压和电荷量变化规律当开关与左侧电源接触时,电容器充电,电容器两极板间获得一个恒定的电压,充电时间很短(数量级一般为１０－６s )．稳定后电容器两端电压U ＝E ,电荷量Q ０＝C U ＝C E ．当开关与右侧导轨接触时,电容器通过金属棒放电,有电荷通过金属棒,棒在安培力的作用下向右加速运动．电容器两极板电荷量减少,电压减小;金属棒速度增加,感应电动势增加．当棒切割磁感线产生电动势与电容器两极板间电压相等时,棒匀速运动．电容器不再放电,两极板间电压恒定,此时电容器两极板间电压U ＝B l v m ,电荷量Q ＝C U ＝C B l v m ．导体棒感应电动势㊁电荷量与时间关系图线如图２㊁３所示．图２㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀图３１ ３㊀导体棒的运动规律根据牛顿第二定律有B I l ＝m a ,通过棒的电流逐渐减小,棒的加速度逐渐减小,棒做加速度减小的加速运动,最终以某一最大速度v m 匀速运动．对棒应用动量定理有B I l Δt ＝m v m －０,即有B l (C E －C B l v m )＝m v m －０,解得v m ＝B l C Em ＋B ２l ２C．１ ４㊀电路中的能量转化规律放电过程,电容器储存的电场能减少,棒的动能增加,而系统整个过程中的总能量应守恒．棒获得的动能E k m ＝１２m v ２m ＝m (B l C E)２２(m ＋B ２l ２C )２．电容器减少的能量ΔE ＝１２C E ２－１２C (B L v m )２＝C E ２(m ２＋２m B ２l ２C )２(m ＋B ２l ２C )２．从能量表达式中可以看出,电容器减少的能量比棒获得的能量要多,多余的能量转化为整个回路产生的热量和回路向外辐射的电磁波．而回路产生的热量和电磁辐射能E 损＝ΔE －E k m ＝C E ２(m ２＋２m B ２l ２C )２(m ＋B ２l ２C )２－m (B l C E )２２(m ＋B ２l ２C )２＝C E ２m２(m ＋B ２l ２C )．１ ５㊀典型例题剖析例１㊀电磁轨道炮利用电流和磁场的作用使炮弹获得超高速度,其原理可用来研制新武器和航天运载器．电磁轨道炮原理图如图４所示,图中直流电源电动势为E ,电容器的电容为C ．２根固定于水平面内的光滑平行金属导轨间距为l ,电阻不计．炮弹可视为一质量为m ㊁电阻为R 的金属棒MN ,垂直放在２个导轨间处于静止状态,并与导轨良好接触．首先开关S 接１,使电容器完全充电．然后将S 接至２,导轨间存在垂直于导轨平面㊁磁感应强度大小为B 的匀强磁场(图中未画出),MN 开始向右加速运动．求:(１)磁场的方向;(２)MN 刚开始运动时加速度a 的大小;(３)MN 离开导轨后电容器上剩余的电荷量Q ．图４当开关拨向２时,电容器通过金属棒放电,金属棒在磁场中做加速度减小的加速运动,当金属棒MN 两端的电压和电容器两极板间的电压相等时,金属棒达到最大速度．(１)由左手定则可以判断磁场方向应垂直于导轨平面向下．(２)电容器完全充电后,两极板间电压为E ,当开。
电容器动态分析专题训练含答案
.电容器动态分析练习题一．选择题（共10小题）1．（2016?天津）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级板都表示两点的点电荷，以E接地．在两极板间有一固定在P表点的电势能，θ极板间的电场强度，E表示点电荷在P P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（．θ增大，E不变C．θ减小，E增大．θ增大，E增大BD．θ减小，E不变A PP2．（2016?新疆）如图所示的平行板电容器，B板固定，要减小电容器的电容，其中较合理的办法是（）A．A板右移B．A板上移C．插入电解质D．增加极板上的电荷量3．（2016?校级模拟）如图所示，先接通S使电容器充电，然后断开S．当增大两极板间距离时，电容器所带电荷量Q、电容C、两板间电势差U，电容器两极板间场强E的变化情况是（）A．Q变小，C不变，U不变，E变小B．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变小，E变小4．（2016?模拟）传感器是把非电学量转换成电学量的一种元件．如图所示，乙、丙是两种常见的电容式传感器，现将乙、丙两种传感器分别接到图甲的电路中进行实验（电流从电流表正接线柱流入时指针向右偏），下列实验现象中正确的是（）A．当乙传感器接入电路实验时，若F变小，则电流表指针向右偏转B．当乙传感器接入电路实验时，若F变大，则电流表指针向右偏转C．当丙传感器接入电路实验时，若导电溶液深度h变大，则电流表指针向左偏转D．当丙传感器接入电路实验时，若导电溶液深度h变小，则电流表指针向左偏转5．（2016?一模）如图所示，一带电小球悬挂在竖直放置的平行板电容器，当开关S闭合，小球静止时，悬线与竖直方向的夹角为θ．则（）A．当开关S断开时，若减小平行板间的距离，则夹角θ增大B．当开关S断开时，若增大平行板间的距离，则夹角θ增大C．当开关S闭合时，若减小平行板间的距离，则夹角θ增大D．当开关S闭合时，若减小平行板间的距离，则夹角θ减小文档Word.6．（2016?诏安县校级模拟）如图所示，平行板电容器已经充电，静电计的金属球与电容器的一个极板连接，外壳与另一个极板连接，静电计指针的偏转指示电容器两极板间的电势差．实验中保持极板上的电荷量Q不变．设电容器两极板正对面积为S，极板间的距离为d，静电计指针偏角为θ．下列关于实验现象的描述正确的是（）A．保持S不变，增大d，则θ变大B．保持S不变，减小d，则θ不变C．保持d不变，减小S，则θ变小D．保持S、d不变，在两板间插入电介质，则θ变大7．（2016?模拟）如图所示为研究影响平行板电容器电容大小因素的实验装置．设两极板的正对面积为S，极板间的距离为d，静电计指针偏角为θ，平行板电容器的电容为C．实验中极板所带电荷量可视为不变，则下列关于实验的分析正确的是（）A．保持d不变，减小S，则C变小，θ变大B．保持d不变，减小S，则C变大，θ变大C．保持S不变，增大d，则C变小，θ变大D．保持S不变，增大d，则C变大，θ变大8．（2016?市模拟）如图所示，平行板电容器与电动势为E的直流电源（阻不计）连接，下极板接地，静电计所带电量很少，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值将变大B．静电计指针角变小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9．（2016?市校级模拟）如图所示，水平放置的平行金属板a、b分别与电源的两极相连，带电液滴P在金属板a、b间保持静止，现设法使P固定，再使两金属板a、b分别绕中心点O、O′处垂直于纸面的轴顺时针转相同的小角度α，然后释放P，则P在电场将做（）A．匀运直线运动B．水平向右的匀加速直线运动C．斜向右下方的匀加速直线运动D．曲线运动10．（2016?三模）如图所示，平行板电容器与电动势为E的直流电源（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．静电计指针角变小B．平行板电容器的电容将变大C．带电油滴的电势能将增大D．若先将电容器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文档Word.电容器动态分析练习题参考答案与试题解析一．选择题（共10小题）1．（2016?天津）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级板都接地．在两极板间有一固定在P点的点电荷，以E表示两极板间的电场强度，E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，P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不变C．θ减小，E增大D．θ减小，E不变PP【分析】电容器充电后断开电源，极板上的电量不变；根据电容器的定义式可分析电容的变化，再根据决定式分析电压的变化，从而分析静电计指针夹角的变化；根据U=Ed分析电场强度的变化；根据电势与电势差之间的关系可分析P点电势，再由电势分析电势能的变化．【解答】解：电容器与电源断开，故电量不变；上极板向下移动时，两板间的距离减小，根据C=可知，电容C增大，则根据C=可知，电压U减小；故静电计指针偏角减小；=；因此电场强度与板间距无关，因此电场强度不变；两板间的电场强度E==再根据设P与下极板距离为l，则P点的电势φ=El，电势能E=ELq；因此电荷在P点的电PP势能保持不变；故D正确，ABC错误；故选：D．2．（2016?新疆）如图所示的平行板电容器，B板固定，要减小电容器的电容，其中较合理的办法是（）A．A板右移B．A板上移C．插入电解质D．增加极板上的电荷量【分析】平行板电容的电容取决于极板间的距离、正对面积及介电常数，与电压及电荷量无关．文档Word.【解答】解：由C=?可知，当增大d、减小电介质和减小正对面积时，可减小电容；而C与电压及电荷量无关，故只有B正确，ACD错误；故选：B．3．（2016?校级模拟）如图所示，先接通S使电容器充电，然后断开S．当增大两极板间距离时，电容器所带电荷量Q、电容C、两板间电势差U，电容器两极板间场强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D．Q不变，CCC．Q不变，变小，U变大，E不变变小，U变小，E变小，判断【分析】电容器与电源断开，电量保持不变，增大两极板间距离时，根据C=电容的变化，根据U=判断电势差的变化，根据E=，判断电场强度的变化．【解答】解：电容器与电源断开，电量保持不变，增大两极板间距离时，根据C=，，知电=变大，根据E=C变小，根据U=，知两极板间的电势差U知电容场强度E不变．故C 正确，A、B、D错误．故选C．4．（2016?模拟）传感器是把非电学量转换成电学量的一种元件．如图所示，乙、丙是两种常见的电容式传感器，现将乙、丙两种传感器分别接到图甲的电路中进行实验（电流从电流表正接线柱流入时指针向右偏），下列实验现象中正确的是（）A．当乙传感器接入电路实验时，若F变小，则电流表指针向右偏转B．当乙传感器接入电路实验时，若F变大，则电流表指针向右偏转C．当丙传感器接入电路实验时，若导电溶液深度h变大，则电流表指针向左偏转D．当丙传感器接入电路实验时，若导电溶液深度h变小，则电流表指针向左偏转【分析】根据电容的决定式分析F、h与电容器所带电量的关系，分析电路中电流的方向，判断电流表指针偏转方向．【解答】解：文档Word.A、当乙传感器接入电路实验时，若F变小，电容器两极板间的距离增大，根据电容的决定式C=得知，电容减小，而电压不变，则由Q=CU可知，电容器所带的电量减小，电容器放电，电路中有顺时针方向的电流，则电流表指针向左偏转．故A错误．B、当乙传感器接入电路实验时，若F变大，电容器两极板间的距离减小，根据电容的决定式C=得知，电容增大，而电压不变，则由Q=CU可知，电容器所带的电量增加，电容器充电，电路中有逆时针方向的电流，则电流表指针向右偏转．故B正确．C、当丙传感器接入电路实验时，若导电溶液深度h变大，两电极正对面积增大，电容增大，而电压不变，则电容器充电，电路中有逆时针方向的电流，则电流表指针向右偏转．故C错误．D、当丙传感器接入电路实验时，若导电溶液深度h变小，两电极正对面积减小，电容减小，而电压不变，则电容器放电，电路中有顺时针方向的电流，则电流表指针向左偏转．故D正确．故选BD5．（2016?一模）如图所示，一带电小球悬挂在竖直放置的平行板电容器，当开关S闭合，小球静止时，悬线与竖直方向的夹角为θ．则（）A．当开关S断开时，若减小平行板间的距离，则夹角θ增大B．当开关S断开时，若增大平行板间的距离，则夹角θ增大C．当开关S闭合时，若减小平行板间的距离，则夹角θ增大D．当开关S闭合时，若减小平行板间的距离，则夹角θ减小【分析】小球受重力、拉力、电场力三个力处于平衡状态，断开开关S，电容器所带的电量不变．保持开关S闭合，电容器两端间的电势差不变；先分析板间场强的变化，再判断夹角的变化．【解答】解：AB、当断开开关S时，电容器所带的电量不变，由电容器的定义式C=、，则知电容器板间距离d变化时，板间场强EE=结合得E=C=电容的定义式和不变，小球所受的电场力不变，则θ不变．故A、B错误．CD、保持开关S闭合，电容器两端间的电势差U不变，若减小平行板间的距离，由E=知，板间的电场强度E增大，小球所受的电场力变大，则θ增大．故C正确，D错误．故选：C6．（2016?诏安县校级模拟）如图所示，平行板电容器已经充电，静电计的金属球与电容器的一个极板连接，外壳与另一个极板连接，静电计指针的偏转指示电容器两极板间的电势差．实验中保持极板上的电荷量Q不变．设电容器两极板正对面积为S，极板间的距离为d，静电计指针偏角为θ．下列关于实验现象的描述正确的是（）文档Word.A．保持S不变，增大d，则θ变大B．保持S不变，减小d，则θ不变C．保持d不变，减小S，则θ变小D．保持S、d不变，在两板间插入电介质，则θ变大【分析】静电计指针偏角大小表示极板间电势差的大小，抓住电量不变，根据U=，通过C的变化，从而判断U的变化．【解答】解：A、根据电容的定义式C=，保持S不变，增大d，电容C减小，再根据U=，知U增大，所以θ变大，故A正确；B、根据电容的定义式C=，保持S不变，减小d，电容C增大，再根据U=，知U减小，所以θ变小，故B错误；C、保持d不变，减小S，电容减小，再根据U=，知U增大，所以θ变大．故C错误；D、根据电容的定义式C=，保持S、d不变，在两板间插入电介质，则电容增大，根据U=，知U减小，则θ变小，故D错误．故选：A．7．（2016?模拟）如图所示为研究影响平行板电容器电容大小因素的实验装置．设两极板的正对面积为S，极板间的距离为d，静电计指针偏角为θ，平行板电容器的电容为C．实验中极板所带电荷量可视为不变，则下列关于实验的分析正确的是（）A．保持d不变，减小S，则C变小，θ变大B．保持d不变，减小S，则C变大，θ变大C．保持S不变，增大d，则C变小，θ变大D．保持S不变，增大d，则C变大，θ变大【分析】静电计测定电容器极板间的电势差，电势差越大，指针的偏角θ越大．根据电容的决定式C=分析极板间距离、正对面积变化时电容的变化情况，由于极板所带电荷量文档Word .不变，再由电容的定义式C=分析板间电势差的变化，即可再确定静电计指针的偏角变化情况．【解答】解：AB、根据电容的决定式C=得知，当保持d不变，减小S，则C变小，分析可知板间电势差增大，则静电计指针的偏C=Q不变，由电容的定义式电容器的电量B错误．A角θ变大．故正确，变小，电容器极板所带，则C得知，保持S不变，增大dCD、根据电容的决定式C=θC=分析可知板间电势差增大，静电计指针的偏角的电荷量Q不变，则由电容的定义式D错误．变大，故C正确，AC．故选：的直流电源（阻不计）连接，下E2016?市模拟）如图所示，平行板电容器与电动势为8．（现将点，可被忽略．一带负电油滴被固定于电容器中的P极板接地，静电计所带电量很少，）平行板电容器的下极板竖直向下移动一小段距离，则（．平行板电容器的电容值将变大A ．静电计指针角变小B ．带电油滴的电势能将减少C．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D 电场力不变的变化判电容器始终与电源相连，则电容器两端间的电势差不变，根据电容器d【分析】断电容的变化以及电场强度的变化，从而判断电荷电势能和电场力的变化．错误．d增大，则电容减小．故A知，【解答】解：A、根据C=、静电计测量的是电容器两端的电势差，因为电容器始终与电源相连，则电势差不变，所B 错误．以静电计指针角不变．故B点的电势增点与上极板的电势差减小，则P增大，则电场强度减小，C、电势差不变，dP C正确．大，因为该电荷为负电荷，则电势能减小．故知电场强度不变，，改变，根据则电荷量不变，D、电容器与电源断开，d 则油滴所受电场力不变．故D正确．CD．故选文档Word.9．（2016?市校级模拟）如图所示，水平放置的平行金属板a、b分别与电源的两极相连，带电液滴P在金属板a、b间保持静止，现设法使P固定，再使两金属板a、b分别绕中心点O、O′处垂直于纸面的轴顺时针转相同的小角度α，然后释放P，则P在电场将做（）A．匀运直线运动B．水平向右的匀加速直线运动C．斜向右下方的匀加速直线运动D．曲线运动【分析】题中带电液滴P原来在水平放置的a、b金属板间的电场处于静止状态，说明处于平衡状态，竖直向上的电场力大小等于重力的大小，当两平行金属板a、b分别以O、0′中心为轴在竖直平面转过相同的较小角度θ，然后释放P，此时P受到重力、电场力，合力向右，故P向右的匀加速直线运动．【解答】解：当a、b金属板水平放置时，带电液滴P在电场处于静止状态，说明处于平衡状态，竖直向上的电场力大小等于重力的大小．当两平行金属板a、b分别以O、0′中心为轴在竖直平面转过相同的较小角度α，然后释放P，此时P受到竖直向下的重力、垂直金属板的电场力，电场力方向与竖直方向的夹角为α，如图．设板间距离原来为d，则由几何知识得知：转过α角时，板间距离为dcosα，板间场强为E=，电场力为F=qE=，电场力方向与竖直方向的夹角为α，竖直方向的分力为Fcosα．=而原来液滴处于静止状态，即有mg=qE=q，则得此时液滴竖直方向受力平衡，合力水平向右，故P将水平向右作匀加速直线运动．故B正确．故选B10．（2016?三模）如图所示，平行板电容器与电动势为E的直流电源（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（）文档Word.A．静电计指针角变小B．平行板电容器的电容将变大C．带电油滴的电势能将增大D．若先将电容器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【分析】电容器始终与电源相连，则电容器两端间的电势差不变，根据电容器d的变化判断电容的变化以及电场强度的变化，从而判断电荷电势能和电场力的变化．【解答】解：现将平行板电容器的下极板竖直向下移动一小段距离，导致极板间距增大，A、静电计测量的是电容器两端的电势差，因为电容器始终与电源相连，则电势差不变，所以静电计指针角不变．故A错误．B、根据C=知，d增大，则电容减小．故B错误．C、电势差不变，d增大，则电场强度减小，P点与上极板的电势差减小，则P点的电势增大，因为该电荷为负电荷，则电势能减小．故C错误．D、若先将电容器上极板与电源正极的导线断开，则电荷量不变，d改变，根据E===，知电场强度不变，则油滴所受电场力不变．故D正确．故选：D．文档Word。
(九)——电磁感应中的含容电路分析
微讲座(九)——电磁感应中的含容电路分析一、电磁感应回路中只有电容器元件这类问题的特点是电容器两端电压等于感应电动势，充电电流等于感应电流．(2013·高考新课标全国卷Ⅰ)如图，两条平行导轨所在平面与水平地面的夹角为θ，间距为L .导轨上端接有一平行板电容器，电容为C .导轨处于匀强磁场中，磁感应强度大小为B ，方向垂直于导轨平面．在导轨上放置一质量为m 的金属棒，棒可沿导轨下滑，且在下滑过程中保持与导轨垂直并良好接触．已知金属棒与导轨之间的动摩擦因数为μ，重力加速度大小为g .忽略所有电阻．让金属棒从导轨上端由静止开始下滑，求：(1)电容器极板上积累的电荷量与金属棒速度大小的关系；(2)金属棒的速度大小随时间变化的关系．[解读] (1)设金属棒下滑的速度大小为v ，则感应电动势为E ＝BL v ①平行板电容器两极板之间的电势差为U ＝E ② 设此时电容器极板上积累的电荷量为Q ，按定义有C ＝Q U③ 联立①②③式得Q ＝CBL v .④(2)设金属棒的速度大小为v 时经历的时间为t ，通过金属棒的电流为i .金属棒受到的磁场的作用力方向沿导轨向上，大小为F 安＝BLi ⑤设在时间间隔(t ，t ＋Δt )内流经金属棒的电荷量为ΔQ ，据定义有i ＝ΔQ Δt⑥ ΔQ 也是平行板电容器两极板在时间间隔(t ，t ＋Δt )内增加的电荷量．由④式得：ΔQ ＝CBL Δv ⑦式中，Δv 为金属棒的速度变化量．据定义有a ＝Δv Δt⑧ 金属棒所受到的摩擦力方向斜向上，大小为F f ＝μF N ⑨式中，F N 是金属棒对导轨的正压力的大小，有F N ＝mg cos θ⑩金属棒在时刻t 的加速度方向沿斜面向下，设其大小为a ，根据牛顿第二定律有mg sin θ－F 安－F f ＝ma ⑪联立⑤至⑪式得a ＝m (sin θ－μcos θ)m ＋B 2L 2Cg ⑫ 由⑫式及题设可知，金属棒做初速度为零的匀加速运动．t 时刻金属棒的速度大小为v ＝m (sin θ－μcos θ)m ＋B 2L 2Cgt . [答案] (1)Q ＝CBL v (2)v ＝m (sin θ－μcos θ)m ＋B 2L 2Cgt [总结提升] (1)电容器的充电电流用I ＝ΔQ Δt ＝C ΔU Δt 表示． (2)由本例可以看出：导体棒在恒定外力作用下，产生的电动势均匀增大，电流不变，所受安培阻力不变，导体棒做匀加速直线运动．二、电磁感应回路中电容器与电阻并联问题这一类问题的特点是电容器两端的电压等于与之并联的电阻两端的电压，充电过程中的电流只是感应电流的一支流．稳定后，充电电流为零．如图所示，质量为M 的导体棒ab ，垂直放在相距为l 的平行光滑金属导轨上，导轨平面与水平面的夹角为θ，并处于磁感应强度大小为B 、方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中．左侧是水平放置、间距为d 的平行金属板，R 和R x 分别表示定值电阻和滑动变阻器的阻值，不计其他电阻．(1)调节R x ＝R ，释放导体棒，当导体棒沿导轨匀速下滑时，求通过导体棒的电流I 及导体棒的速率v .(2)改变R x ，待导体棒沿导轨再次匀速下滑后，将质量为m 、带电荷量为＋q 的微粒水平射入金属板间，若它能匀速通过，求此时的R x .[解读] (1)对匀速下滑的导体棒进行受力分析如图所示．导体棒所受安培力F 安＝BIl ①导体棒匀速下滑，所以F 安＝Mg sin θ②联立①②式，解得I ＝Mg sin θBl ③ 导体棒切割磁感线产生感应电动势E ＝Bl v ④由闭合电路欧姆定律得I ＝E R ＋R x，且R x ＝R ，所以 I ＝E 2R⑤ 联立③④⑤式，解得v ＝2MgR sin θB 2l 2. (2)由题意知，其等效电路图如图所示．由图知，平行金属板两板间的电压等于R x 两端的电压．设两金属板间的电压为U ，因为导体棒匀速下滑时的电流仍为I ，所以由欧姆定律知U ＝IR x ⑥要使带电的微粒匀速通过，则mg ＝q U d⑦ 联立③⑥⑦式，解得R x ＝mBld Mq sin θ. [答案] (1)Mg sin θBl 2MgR sin θB 2l 2 (2)mBld Mq sin θ[总结提升] 在这类问题中，导体棒在恒定外力作用下做变加速运动，最后做匀速运动．1．(单选)如图所示，两光滑平行金属导轨间距为L ，直导线MN 垂直跨在导轨上，且与导轨接触良好，整个装置处在垂直于纸面向里的匀强磁场中，磁感应强度为B .电容器的电容为C ，除电阻R 外，导轨和导线的电阻均不计．现给导线MN 一初速度，使导线MN 向右运动，关于最终状态的判断，正确的是( )A ．电容器两端的电压为零B ．电容器所带电荷量为零C ．MN 做匀速运动D ．MN 处于静止状态解读：选C.由分析可知，MN 做加速度逐渐减小的减速运动，当感应电动势等于电容器两端电压时，电流为零，加速度为零，MN 最终做匀速运动，故C 正确．2．(单选)如图所示，水平面内有一平行金属导轨，导轨光滑且电阻不计．匀强磁场与导轨平面垂直．阻值为R 的导体棒垂直于导轨静止放置，且与导轨接触良好．t ＝0时，将开关S 由1掷到2.q 、i 、v 和a 分别表示电容器所带的电荷量、棒中的电流、棒的速度和加速度．下列图象正确的是( )解读：选D.当开关S 由1掷到2时，电容器开始放电，此时电流最大，棒受到的安培力最大，加速度最大，此后棒开始运动，产生感应电动势，棒相当于电源，利用右手定则可判断棒的上端为正极，下端为负极，当棒运动一段时间后，电路中的电流逐渐减小，当电容器电压与棒两端电动势相等时，电容器不再放电，电路电流等于零，棒做匀速运动，加速度减为零，所以B 、C 错误，D 正确；因为电容器两极板间有电压，电荷量q ＝CU 不等于零，所以A 错误．3．(多选)(2015·重庆杨家坪中学质检)如图，两根足够长且光滑平行的金属导轨PP ′、QQ ′倾斜放置，匀强磁场垂直于导轨平面，导轨的上端与水平放置的两金属板M 、N 相连，板间距离足够大，板间有一带电微粒，金属棒ab 水平跨放在导轨上，下滑过程中与导轨接触良好．现同时由静止释放带电微粒和金属棒ab ，则( )A ．金属棒ab 最终可能匀速下滑B ．金属棒ab 一直加速下滑C ．金属棒ab 下滑过程中M 板电势高于N 板电势D ．带电微粒不可能先向N 板运动后向M 板运动 解读：选BC.金属棒沿光滑导轨加速下滑，棒中有感应电动势而对电容器充电，充电电流通过金属棒时受安培力作用，只有金属棒速度增大时才有充电电流，因此总有mg sin θ－BIl >0，金属棒将一直加速，A 错B 对；由右手定则可知，金属棒a 端电势高，则M 板电势高，C 项正确；若微粒带负电，则静电力向上与重力反向，开始时静电力为0，微粒向下加速，当静电力增大到大于重力时，微粒的加速度向上，D 项错．4．(多选)(2013·高考四川卷) 如图所示，边长为L 、不可形变的正方形导线框内有半径为r 的圆形磁场区域，其磁感应强度B 随时间t 的变化关系为B ＝kt (常量k >0)．回路中滑动变阻器R 的最大阻值为R 0，滑动片P 位于滑动变阻器中央，定值电阻R 1＝R 0、R 2＝R 02.闭合开关S ，电压表的示数为U ，不考虑虚线MN 右侧导体的感应电动势，则( )A ．R 2两端的电压为U 7B ．电容器的a 极板带正电C ．滑动变阻器R 的热功率为电阻R 2的5倍D ．正方形导线框中的感应电动势为kL 2 解读：选AC.根据串、并联电路特点，虚线MN 右侧回路的总电阻R ＝74R 0.回路的总电流I ＝U R ＝4U 7R 0，通过R 2的电流I 2＝I 2＝2U 7R 0，所以R 2两端电压U 2＝I 2R 2＝2U 7R 0·R 02＝17U ，选项A 正确；根据楞次定律知回路中的电流为逆时针方向，即流过R 2的电流方向向左，所以电容器b 极板带正电，选项B 错误；根据P ＝I 2R ，滑动变阻器R 的热功率P ＝I 2R 02＋⎝⎛⎭⎫I 22R 02＝58I 2R 0，电阻R 2的热功率P 2＝⎝⎛⎭⎫I 22R 2＝18I 2R 0＝15P ，选项C 正确；根据法拉第电磁感应定律得，线框中产生的感应电动势E ＝ΔΦΔt ＝B tS ＝k πr 2，选项D 错误． 5.如图所示，匀强磁场B ＝0.1T ，金属棒AB 长0.4m ，与框架宽度相同，电阻为13Ω，框架电阻不计，电阻R 1＝2Ω，R 2＝1Ω，当金属棒以5m/s 的速度匀速向左运动时，求：(1)流过金属棒的感应电流多大？(2)若图中电容器C 的电容为0.3μF ，则充电量为多少？解读：(1)金属棒匀速运动时，电容器没有充电电流．E ＝BL v ＝0.1×0.4×5V ＝0.2VR 1、R 2并联电阻：R ＝R 1R 2R 1＋R 2＝23Ω I ＝E R ＋r ＝0.223＋13A ＝0.2A. (2)路端电压U ＝I ·R ＝0.2×23V ＝0.43V Q ＝CU ＝0.3×10－6×0.43C ＝4×10－8C. 答案：(1)0.2A (2)4×10－8C6.金属杆MN 和PQ 间距为l ，MP 间接有电阻R ，NQ 间接有电容为C 的电容器，磁场如图所示，磁感应强度为B .金属棒AB长为2l ，由图示位置以A 为轴，以角速度ω匀速转过90°(顺时针)后静止．求该过程中(其他电阻不计)：(1)R 上的最大电功率；(2)通过R 的电荷量．解读：AB 转动切割磁感线，且切割长度由l 增至2l 以后AB 离开MN ，电路断开．(1)当B 端恰至MN 上时，E 最大E m ＝B ·2l ·0＋ω·2l 2＝2Bωl 2 P R m ＝E 2m R ＝4B 2ω2l 4R. (2)AB 由初位置转至B 端恰在MN 上的过程中回路的磁通量的变化为ΔΦ＝B ·12l ·2l ·sin60°＝32Bl 2 此时通过R 的电荷量为q 1＝I ·Δt ＝ΔΦR ＝3Bl 22R此时电容器的带电量为q 2＝CE m ＝2CBωl 2.以后电容器通过R 放电，因此整个过程中通过R 的电荷量为q ＝q 1＋q 2＝3Bl 22R＋2CBωl 2. 答案：(1)4B 2ω2l 4R (2)3Bl 22R＋2CBωl 2 7．如图所示，半径为L 1＝2m 的金属圆环内上、下半圆各有垂直圆环平面的有界匀强磁场，磁感应强度大小均为B 1＝10πT ．长度也为L 1、电阻为R 的金属杆ab ，一端处于圆环中心，另一端恰好搭接在金属环上，绕着a 端沿逆时针方向匀速转动，角速度为ω＝π10rad/s.通过导线将金属杆的a 端和金属环连接到图示的电路中(连接a 端的导线与圆环不接触，图中的定值电阻R 1＝R ，滑片P 位于R 2的正中央，R 2的总阻值为4R )，图中的平行板长度为L 2＝2m ，宽度为d ＝2m ．图示位置为计时起点，在平行板左边缘中央处刚好有一带电粒子以初速度v 0＝0.5m/s 向右运动，并恰好能从平行板的右边缘飞出，之后进入到有界匀强磁场中，其磁感应强度大小为B 2，左边界为图中的虚线位置，右侧及上下范围均足够大．(忽略金属杆与圆环的接触电阻、圆环电阻及导线电阻，忽略电容器的充放电时间，忽略带电粒子在磁场中运动时的电磁辐射的影响，不计平行金属板两端的边缘效应及带电粒子的重力和空气阻力)求：(1)在0～4s 内，平行板间的电势差U MN ；(2)带电粒子飞出电场时的速度；(3)在上述前提下若粒子离开磁场后不会第二次进入电场，则磁感应强度B 2应满足的条件．解读：(1)金属杆产生的感应电动势恒为E ＝12B 1L 21ω＝2V 由电路的连接特点知：E ＝I ·4RU 0＝I ·2R ＝E /2＝1VT 1＝2π/ω＝20s由右手定则知：在0～4s 时间内，金属杆ab 中的电流方向为b →a ，则φa >φb则在0～4s 时间内，φM <φN ，U MN ＝－1V .(2)粒子在平行板电容器内做类平抛运动，在0～T 1/2时间内水平方向L 2＝v 0·t 1 t 1＝L 2/v 0＝4s<T 1/2竖直方向d 2＝12at 21a ＝Eq m ，E ＝U d，v y ＝at 1 得q /m ＝0.25C/kg ，v y ＝0.5m/s则粒子飞出电场时的速度v ＝v 20＋v 2y ＝22m/s tan θ＝v y /v 0＝1，所以该速度与水平方向的夹角θ＝45°.(3)粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，由B 2q v ＝m v 2r得r ＝m v B 2q 由几何关系及粒子在磁场中运动的对称性可知，2r >d 时离开磁场后不会第二次进入电场，即B 2<2m v dq＝2T. 答案：(1)－1V (2)22m/s 与水平方向成45°夹角 (3)B 2<2T。
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：
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（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。
关于电磁感应中“电容问题”的讨论
关于电磁感应中 电容问题 的讨论王㊀成(江苏省苏州中学㊀２１５００２)摘㊀要:电容问题一直是一类难题ꎬ电磁感应中的电容更是难上加难ꎬ众所周知电容在直流电路中是断路的ꎬ但是电流大小或者方向一旦发生变化就出现了 通路 ꎬ当然这里的通路不是真的通了ꎬ而是电容的不断充电与放电ꎬ本文抓住电容充放电时电容上电压和电流的特点.就电容在电磁感应中问题进行归纳与总结ꎬ希望能够抛转引玉.关键词:电磁感应ꎻ电容电路中图分类号:Ｇ６３２㊀㊀㊀㊀㊀㊀文献标识码:Ａ㊀㊀㊀㊀㊀㊀文章编号:１００８－０３３３(２０１９)０７－００６３－０２㊀㊀一㊁电容器充放电的过程的电压㊁电流的特点电容充电与放电都是一个过程.而不是一个瞬间.图１(ａ)电键ｋ打到１时ꎬ电源给电容充电ꎬ当电压与电动势相等时ꎬ充电结束.(ｂ)图像就是充电时的电压－时间图像ꎬ电键ｋ打到２时ꎬ电容放电ꎬ电量完全放完放电结束.(ｃ)图像是放电时的电压－时间图像.因为电流ｉ＝ｑ/ｔꎬｑ＝ｕｃꎬ所以ｉ＝ｕｃ/ｔꎬ所以图像的斜率可出电流的特点ꎬ可以看出充电时电流是越来越小ꎬ放电时电流也是越来越小.㊀㊀图１㊀㊀二㊁电磁感应中的电容１.恒力作用在切割棒上时电容电路的规律 匀变速直线运动任何运动受力的分析必须从受力分析开始ꎬ电容在电路中会出现充放电ꎬ充电与放电就产生电流ꎬ由于有了电流就有了安培力ꎬ所以必须从安培力的形式下手ꎬ由于安培力是个变化的力ꎬ所以必须用微元法进行分析ꎬ分析安培力的形式ꎬ注意这里不能用欧姆定律进行解题.例１㊀如图２所示ꎬ竖直放置在绝缘地面上的金属框架ꎬ框架的上端接有一电容为Ｃ的电容器ꎬ有一质量为ｍꎬ长为Ｌ金属棒与框架接触良好无摩擦平行滑动ꎬｈ为离地面的高度ꎬ匀强磁场强度为Ｂ与框架平面保持垂直ꎬ开始时电容器没有电量ꎬ将棒释放自静止滑下ꎬ求棒落到地面的时间ｔ.不计各处电阻.解析㊀假设导体棒做匀加速运动ꎬ导棒在重力作用下下落ꎬ下落的同时由于磁场的存在ꎬ运动的导体棒切割磁场ꎬ产生了感应电动势.由于电容器的存在ꎬ在棒上产生相应的充电电流ꎬ棒垂直磁场时就会受到安培力ꎬ因此ꎬ棒在重力㊁安培力作用下向下加速运动ꎬ由牛顿第二定律Ｆ合＝ｍａꎬ得到ｍｇ－Ｆ安＝ｍａꎬＦ安＝ＢＩＬ.某时刻电容器充的电量大小为Ｑ＝ＣＵꎬ而Ｕ＝ＢＬｖ.在很小的时间әｔ内ꎬ棒上电动势的变化量为әＵꎬ电容器上电量的增加量为әＱꎬ显然әＵ＝ＢＬәｖꎬәＱ＝Ｃ әＵꎬ再根据电流的定义式ｉ＝ΔＱｔΔꎬａ＝ΔｖΔｔꎬ得:ａ＝ｍｇｍ＋Ｂ２Ｌ２Ｃ加速度与时间无关ꎬ说明是匀加速运动ꎬ用匀变速直线运动的公式可以求解.２.无拉力作用时电容电路的规律 先变加速ꎬ最后会匀速直线运动电容电路中导体棒如果不受到拉力ꎬ合力就只有安培力的作用了ꎬ安培力大小与电流大小有关ꎬ电流的大小变化与电容充放电的特点有关ꎬ速度的变化引起反电动势的变化ꎬ电容两端的电压与感应电动势大小相等从而打到电压的平衡ꎬ这样电流的消失ꎬ最终会匀速直线运动.例２㊀如图３所示ꎬ金属杆ａｂ贴着水平平行金属导轨在匀强磁场中沿垂直磁场电容为Ｃ的电容器ꎬ先用外力拉着金属棒向右方向运动ꎬ到有一定速度时突然撤销外力.不计摩擦ꎬ则分析棒最终的运动情况可能是(㊀㊀).Ａ.简谐运动㊀Ｂ.匀速直线运动㊀Ｃ.匀加速运动㊀Ｄ.匀减速运动解析㊀这种类型是先有速度ꎬ电容上的电量为０.分析必须从受力开始ꎬ以金属杆为对象ꎬ当外力拉杆ａｂ在匀强磁场中沿垂直磁场方向运动切割磁场时ꎬ杆的两端产生感应电动势ꎬ电容器此刻被充电ꎬ设棒向右为正ꎬ使用右手定则判断方向可知:ａｂ中产生的电流从ｂ流到ａꎬ所以电容器上正下负.当外力突然消失后ꎬ棒将做加速度减小的减速运动ꎬ从而电路产生的电动势也相应的减小ꎬ所以电路中感应电流会对应的变小ꎬ随着时间的推移ꎬ当棒产生的感应电动势与电容器两端的电压相等时ꎬ电流消失ꎬ棒ａｂ受到安培力为０ꎬ所以棒最终将做匀速运动ꎬ故Ｂ正确.故选:Ｂ.要强调的是电容的电量不会无限的增大ꎬ导体棒也不会无限的减少ꎬ只有匀速直线运动才是导体棒最终的状态.例３㊀如图４所示ꎬ光滑的水平面上有一平行金属导轨ꎬ导轨光滑且电阻不计.电源的电动势为Ｅꎬ匀强磁场与导轨垂直.阻值为Ｒ的导体棒垂直于导轨静止放置ꎬ且与导轨接触.Ｔ＝０时ꎬ将电键Ｓ由１掷到２.Ｑ㊁ｉ㊁ｖ和ａ分别表示电容器所带的电荷量㊁棒中的电流㊁棒的速度和加速度.图５中正确的是(㊀㊀).㊀㊀解析㊀这种类型是先有电量ꎬ而导体棒的速度为０.开关Ｓ打在１时电容被充电ꎬ开关打到２时ꎬ电容器开始形成放电电流ꎬ垂直磁场中的导体棒必然受到安培力的作用ꎬ从而产生加速度ꎬ速度增大ꎬ根据公式感应电动势Ｅ＝ＢＬｖ发现速度越大ꎬ反电动势也越大ꎬ而电容的放电特点可以看出电流变小ꎬ从安培力Ｆ＝ＢＩＬ得到安培力减小ꎬ根据ａ＝Ｆ/ｍ很容易得到加速度即减小的结论.所以棒先做加速度减少的变加速运动.这种由于电容器短接放电产生电流使得导体棒在安培力作用下加速运动ꎬ而导体棒运动产生反电动势会越来越大.电容上的电压越来越小ꎬ感应电动势与电容上的电压两者相等时ꎬ电流消失ꎬ所以最终导体棒做匀速直线运动.即电容器的电量从此不再变化ꎬ所以不会减到０.故选:Ｄ.㊀㊀参考文献:[１]郭玉英ꎬ姚建欣ꎬ张玉峰.基于学生核心素养的物理学科能力研究[Ｍ].北京:北京师范大学出版社ꎬ２０１７.[２]王超.微元思想之花绽放物理新课堂[Ｊ].中学物理ꎬ２０１３(１９).[３]殷绍燕.电磁感应中导体棒受安培力作用的教学实践[Ｊ].物理通报ꎬ２０１３(６).[责任编辑:闫久毅]一道物理极值问题引发的思考张书玮(内蒙古包头市第一中学㊀０１４０４０)摘㊀要:本文就浙江大学出版社出版由舒幼生㊁钟小平主编的«新编高中物理竞赛培训教材»第一分册第八讲圆周运动习题６的答案进行分析及补充讨论.关键词:物理ꎻ特值法中图分类号:Ｇ６３２㊀㊀㊀㊀㊀㊀文献标识码:Ａ㊀㊀㊀㊀㊀㊀文章编号:１００８－０３３３(２０１９)０７－００６４－０２㊀㊀一㊁题目与参考答案题目㊀如图１所示ꎬ一根长为ｌ的均匀细杆可以绕通过其一端的水平轴Ｏ在竖直平面内转动ꎬ杆最初处在水平位置.杆上距Ｏ为ａ处放有一小物体(可视为质点)ꎬ杆与其上小物体最初均处于静止状态ꎬ若此杆突然以匀角速度ω绕Ｏ轴运动.问:当ω取什么值时小物体与杆可能相碰?㊀㊀参考答案:当ω较小时物体正好撞晨杆的边缘ꎬ转过小半圆周ꎬ１２ｇｔ２＝ｌ２－ａ２ｃｏｓωｔ＝ａｌ{ꎬω＝ｇ２(ｌ２－ａ２)ａｒｃｃｏｓａｌꎬ所以０<ωɤｇ２(ｌ２－ａ２)ａｒｃｃｏｓａｌ.当ω较大时物体也撞晨边缘ꎬ转过大半圆周ꎬ。
电容器动态分析专题训练含答案
电容器动态分析练习题一．选择题（共10小题）1．（2016•天津）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级板都接地．在两极板间有一固定在P点的点电荷，以E表示两极板间的电场强度，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2．（2016•新疆）如图所示的平行板电容器，B板固定，要减小电容器的电容，其中较合理的办法是（）A．A板右移 B．A板上移C．插入电解质D．增加极板上的电荷量3．（2016•湖南校级模拟）如图所示，先接通S使电容器充电，然后断开S．当增大两极板间距离时，电容器所带电荷量Q、电容C、两板间电势差U，电容器两极板间场强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变小，E变小4．（2016•湖南模拟）传感器是把非电学量转换成电学量的一种元件．如图所示，乙、丙是两种常见的电容式传感器，现将乙、丙两种传感器分别接到图甲的电路中进行实验（电流从电流表正接线柱流入时指针向右偏），下列实验现象中正确的是（）A．当乙传感器接入电路实验时，若F变小，则电流表指针向右偏转B．当乙传感器接入电路实验时，若F变大，则电流表指针向右偏转C．当丙传感器接入电路实验时，若导电溶液深度h变大，则电流表指针向左偏转D．当丙传感器接入电路实验时，若导电溶液深度h变小，则电流表指针向左偏转5．（2016•桂林一模）如图所示，一带电小球悬挂在竖直放置的平行板电容器内，当开关S 闭合，小球静止时，悬线与竖直方向的夹角为θ．则（）A．当开关S断开时，若减小平行板间的距离，则夹角θ增大B．当开关S断开时，若增大平行板间的距离，则夹角θ增大C．当开关S闭合时，若减小平行板间的距离，则夹角θ增大D．当开关S闭合时，若减小平行板间的距离，则夹角θ减小6．（2016•诏安县校级模拟）如图所示，平行板电容器已经充电，静电计的金属球与电容器的一个极板连接，外壳与另一个极板连接，静电计指针的偏转指示电容器两极板间的电势差．实验中保持极板上的电荷量Q不变．设电容器两极板正对面积为S，极板间的距离为d，静电计指针偏角为θ．下列关于实验现象的描述正确的是（）A．保持S不变，增大d，则θ变大B．保持S不变，减小d，则θ不变C．保持d不变，减小S，则θ变小D．保持S、d不变，在两板间插入电介质，则θ变大7．（2016•江苏模拟）如图所示为研究影响平行板电容器电容大小因素的实验装置．设两极板的正对面积为S，极板间的距离为d，静电计指针偏角为θ，平行板电容器的电容为C．实验中极板所带电荷量可视为不变，则下列关于实验的分析正确的是（）A．保持d不变，减小S，则C变小，θ变大B．保持d不变，减小S，则C变大，θ变大C．保持S不变，增大d，则C变小，θ变大D．保持S不变，增大d，则C变大，θ变大8．（2016•中山市模拟）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值将变大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9．（2016•铜仁市校级模拟）如图所示，水平放置的平行金属板a、b分别与电源的两极相连，带电液滴P在金属板a、b间保持静止，现设法使P固定，再使两金属板a、b分别绕中心点O、O′处垂直于纸面的轴顺时针转相同的小角度α，然后释放P，则P在电场内将做（）A．匀运直线运动B．水平向右的匀加速直线运动C．斜向右下方的匀加速直线运动D．曲线运动10．（2016•肇庆三模）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．静电计指针张角变小B．平行板电容器的电容将变大C．带电油滴的电势能将增大D．若先将电容器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电容器动态分析练习题参考答案与试题解析一．选择题（共10小题）1．（2016•天津）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级板都接地．在两极板间有一固定在P点的点电荷，以E表示两极板间的电场强度，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【分析】电容器充电后断开电源，极板上的电量不变；根据电容器的定义式可分析电容的变化，再根据决定式分析电压的变化，从而分析静电计指针夹角的变化；根据U=Ed分析电场强度的变化；根据电势与电势差之间的关系可分析P点电势，再由电势分析电势能的变化．【解答】解：电容器与电源断开，故电量不变；上极板向下移动时，两板间的距离减小，根据C=可知，电容C增大，则根据C=可知，电压U减小；故静电计指针偏角减小；两板间的电场强度E===；因此电场强度与板间距无关，因此电场强度不变；再根据设P与下极板距离为l，则P点的电势φP=El，电势能E P=ELq；因此电荷在P点的电势能保持不变；故D正确，ABC错误；故选：D．2．（2016•新疆）如图所示的平行板电容器，B板固定，要减小电容器的电容，其中较合理的办法是（）A．A板右移 B．A板上移C．插入电解质D．增加极板上的电荷量【分析】平行板电容的电容取决于极板间的距离、正对面积及介电常数，与电压及电荷量无关．【解答】解：由C=ɛ可知，当增大d、减小电介质和减小正对面积时，可减小电容；而C与电压及电荷量无关，故只有B正确，ACD错误；故选：B．3．（2016•湖南校级模拟）如图所示，先接通S使电容器充电，然后断开S．当增大两极板间距离时，电容器所带电荷量Q、电容C、两板间电势差U，电容器两极板间场强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变小，E变小【分析】电容器与电源断开，电量保持不变，增大两极板间距离时，根据C=，判断电容的变化，根据U=判断电势差的变化，根据E=，判断电场强度的变化．【解答】解：电容器与电源断开，电量保持不变，增大两极板间距离时，根据C=，知电容C变小，根据U=，知两极板间的电势差U变大，根据E==，知电场强度E不变．故C正确，A、B、D错误．故选C．4．（2016•湖南模拟）传感器是把非电学量转换成电学量的一种元件．如图所示，乙、丙是两种常见的电容式传感器，现将乙、丙两种传感器分别接到图甲的电路中进行实验（电流从电流表正接线柱流入时指针向右偏），下列实验现象中正确的是（）A．当乙传感器接入电路实验时，若F变小，则电流表指针向右偏转B．当乙传感器接入电路实验时，若F变大，则电流表指针向右偏转C．当丙传感器接入电路实验时，若导电溶液深度h变大，则电流表指针向左偏转D．当丙传感器接入电路实验时，若导电溶液深度h变小，则电流表指针向左偏转【分析】根据电容的决定式分析F、h与电容器所带电量的关系，分析电路中电流的方向，判断电流表指针偏转方向．【解答】解：A、当乙传感器接入电路实验时，若F变小，电容器两极板间的距离增大，根据电容的决定式C=得知，电容减小，而电压不变，则由Q=CU可知，电容器所带的电量减小，电容器放电，电路中有顺时针方向的电流，则电流表指针向左偏转．故A错误．B、当乙传感器接入电路实验时，若F变大，电容器两极板间的距离减小，根据电容的决定式C=得知，电容增大，而电压不变，则由Q=CU可知，电容器所带的电量增加，电容器充电，电路中有逆时针方向的电流，则电流表指针向右偏转．故B正确．C、当丙传感器接入电路实验时，若导电溶液深度h变大，两电极正对面积增大，电容增大，而电压不变，则电容器充电，电路中有逆时针方向的电流，则电流表指针向右偏转．故C 错误．D、当丙传感器接入电路实验时，若导电溶液深度h变小，两电极正对面积减小，电容减小，而电压不变，则电容器放电，电路中有顺时针方向的电流，则电流表指针向左偏转．故D 正确．故选BD5．（2016•桂林一模）如图所示，一带电小球悬挂在竖直放置的平行板电容器内，当开关S 闭合，小球静止时，悬线与竖直方向的夹角为θ．则（）A．当开关S断开时，若减小平行板间的距离，则夹角θ增大B．当开关S断开时，若增大平行板间的距离，则夹角θ增大C．当开关S闭合时，若减小平行板间的距离，则夹角θ增大D．当开关S闭合时，若减小平行板间的距离，则夹角θ减小【分析】小球受重力、拉力、电场力三个力处于平衡状态，断开开关S，电容器所带的电量不变．保持开关S闭合，电容器两端间的电势差不变；先分析板间场强的变化，再判断夹角的变化．【解答】解：AB、当断开开关S时，电容器所带的电量不变，由电容器的定义式C=、电容的定义式C=和E=结合得E=，则知电容器板间距离d变化时，板间场强E 不变，小球所受的电场力不变，则θ不变．故A、B错误．CD、保持开关S闭合，电容器两端间的电势差U不变，若减小平行板间的距离，由E=知，板间的电场强度E增大，小球所受的电场力变大，则θ增大．故C正确，D错误．故选：C6．（2016•诏安县校级模拟）如图所示，平行板电容器已经充电，静电计的金属球与电容器的一个极板连接，外壳与另一个极板连接，静电计指针的偏转指示电容器两极板间的电势差．实验中保持极板上的电荷量Q不变．设电容器两极板正对面积为S，极板间的距离为d，静电计指针偏角为θ．下列关于实验现象的描述正确的是（）A．保持S不变，增大d，则θ变大B．保持S不变，减小d，则θ不变C．保持d不变，减小S，则θ变小D．保持S、d不变，在两板间插入电介质，则θ变大【分析】静电计指针偏角大小表示极板间电势差的大小，抓住电量不变，根据U=，通过C的变化，从而判断U的变化．【解答】解：A、根据电容的定义式C=，保持S不变，增大d，电容C减小，再根据U=，知U增大，所以θ变大，故A正确；B、根据电容的定义式C=，保持S不变，减小d，电容C增大，再根据U=，知U 减小，所以θ变小，故B错误；C、保持d不变，减小S，电容减小，再根据U=，知U增大，所以θ变大．故C错误；D、根据电容的定义式C=，保持S、d不变，在两板间插入电介质，则电容增大，根据U=，知U减小，则θ变小，故D错误．故选：A．7．（2016•江苏模拟）如图所示为研究影响平行板电容器电容大小因素的实验装置．设两极板的正对面积为S，极板间的距离为d，静电计指针偏角为θ，平行板电容器的电容为C．实验中极板所带电荷量可视为不变，则下列关于实验的分析正确的是（）A．保持d不变，减小S，则C变小，θ变大B．保持d不变，减小S，则C变大，θ变大C．保持S不变，增大d，则C变小，θ变大D．保持S不变，增大d，则C变大，θ变大【分析】静电计测定电容器极板间的电势差，电势差越大，指针的偏角θ越大．根据电容的决定式C=分析极板间距离、正对面积变化时电容的变化情况，由于极板所带电荷量不变，再由电容的定义式C=分析板间电势差的变化，即可再确定静电计指针的偏角变化情况．【解答】解：AB、根据电容的决定式C=得知，当保持d不变，减小S，则C变小，电容器的电量Q不变，由电容的定义式C=分析可知板间电势差增大，则静电计指针的偏角θ变大．故A正确，B错误．CD、根据电容的决定式C=得知，保持S不变，增大d，则C变小，电容器极板所带的电荷量Q不变，则由电容的定义式C=分析可知板间电势差增大，静电计指针的偏角θ变大，故C正确，D错误．故选：AC．8．（2016•中山市模拟）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值将变大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【分析】电容器始终与电源相连，则电容器两端间的电势差不变，根据电容器d的变化判断电容的变化以及电场强度的变化，从而判断电荷电势能和电场力的变化．【解答】解：A、根据C=知，d增大，则电容减小．故A错误．B、静电计测量的是电容器两端的电势差，因为电容器始终与电源相连，则电势差不变，所以静电计指针张角不变．故B错误．C、电势差不变，d增大，则电场强度减小，P点与上极板的电势差减小，则P点的电势增大，因为该电荷为负电荷，则电势能减小．故C正确．D、电容器与电源断开，则电荷量不变，d改变，根据，知电场强度不变，则油滴所受电场力不变．故D正确．故选CD．9．（2016•铜仁市校级模拟）如图所示，水平放置的平行金属板a、b分别与电源的两极相连，带电液滴P在金属板a、b间保持静止，现设法使P固定，再使两金属板a、b分别绕中心点O、O′处垂直于纸面的轴顺时针转相同的小角度α，然后释放P，则P在电场内将做（）A．匀运直线运动B．水平向右的匀加速直线运动C．斜向右下方的匀加速直线运动D．曲线运动【分析】题中带电液滴P原来在水平放置的a、b金属板间的电场内处于静止状态，说明处于平衡状态，竖直向上的电场力大小等于重力的大小，当两平行金属板a、b分别以O、0′中心为轴在竖直平面内转过相同的较小角度θ，然后释放P，此时P受到重力、电场力，合力向右，故P向右的匀加速直线运动．【解答】解：当a、b金属板水平放置时，带电液滴P在电场内处于静止状态，说明处于平衡状态，竖直向上的电场力大小等于重力的大小．当两平行金属板a、b分别以O、0′中心为轴在竖直平面内转过相同的较小角度α，然后释放P，此时P受到竖直向下的重力、垂直金属板的电场力，电场力方向与竖直方向的夹角为α，如图．设板间距离原来为d，则由几何知识得知：转过α角时，板间距离为dcosα，板间场强为E=，电场力为F=qE=，电场力方向与竖直方向的夹角为α，竖直方向的分力为Fcosα=．而原来液滴处于静止状态，即有mg=qE=q，则得此时液滴竖直方向受力平衡，合力水平向右，故P将水平向右作匀加速直线运动．故B正确．故选B10．（2016•肇庆三模）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．静电计指针张角变小B．平行板电容器的电容将变大C．带电油滴的电势能将增大D．若先将电容器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【分析】电容器始终与电源相连，则电容器两端间的电势差不变，根据电容器d的变化判断电容的变化以及电场强度的变化，从而判断电荷电势能和电场力的变化．【解答】解：现将平行板电容器的下极板竖直向下移动一小段距离，导致极板间距增大，A、静电计测量的是电容器两端的电势差，因为电容器始终与电源相连，则电势差不变，所以静电计指针张角不变．故A错误．B、根据C=知，d增大，则电容减小．故B错误．C、电势差不变，d增大，则电场强度减小，P点与上极板的电势差减小，则P点的电势增大，因为该电荷为负电荷，则电势能减小．故C错误．D、若先将电容器上极板与电源正极的导线断开，则电荷量不变，d改变，根据E===，知电场强度不变，则油滴所受电场力不变．故D正确．故选：D．。
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C=Q/U=Δ Q / Δ U
K
R
E I Rr
U=E-Ir
I
E r压200V，两个电容 器完全相同，静电计读数U和电压表读数U’， 以下说法正确的是（ C） V A.U=100V, U’=100V C B.U=0, U’=200V C C.U=200V, U’=0 D.U=100V, U’=0
例题4、如图所示，内壁光滑、内径很小的1/4圆弧管固定 在竖直平面内，圆弧的半径为0.2m，在圆心O处固定一 个电荷量为- 1×10-9 C的点电荷。质量为0.06kg、略小 于圆管截面的带电小球,从与O点等高的A点沿圆管内由 静止运动到最低点B ,到达B点小球刚好与圆弧没有作用 力，然后从B点进入板距d= 0.08m的两平行板电容器后 刚好能在水平方向上做匀速直线运动,且此时电路中的 电动机刚好能正常工作。已知电源的电动势为12V,内阻 为1Ω,定值电阻R的阻值为6Ω，电动机的内阻为0.5Ω. 求（取g=10m/s2,静电力常量k=9.0 ×109 N· m2/C2） （1）小球到达B点时的速度； • （2）小球所带的电荷量； • （3）电动机的机械功率。
含容电路专题探讨
• 核心思想：
1、电容器两端电压如何处理？
把电容器看成一个内阻为无穷大的电压表， 它所测的电压即为电容器两端电压。
2、电容器内场强如何处理？ 根据匀强电场中场强与电压的关系U=Ed，可 以得到电容器内的场强，进而转化为我们之 前所熟悉的受力分析与运动分析问题。 注意变化前后电容器的两极板带电性是否变化。
例题7、如图所示的电路中，两平行金属板A、B水 平放置，两板间的距离d=40cm。电源电动势 E=24V,内电阻r=1Ω，电阻R=15Ω。闭合开关S， 待电路稳定后，将一带正电的小球从B板小孔以 初速度v0=4m/s竖直向上射入板间。若小球带电 量为q=1×10-2C,质量为m=2×10-2 kg,不考虑空气 阻力。那么，滑动变阻器接入电路的阻值为多大 时，小球恰能到达A板?此时，电源的输出功率 是多大？(取g=10 m/s2)
三、含容电路的功能问题
例题5、所示的电路，已知电池电动势E＝90 V，内阻ｒ ＝5 Ω，R1＝10 Ω，R2＝20 Ω，板面水平放置的平行 板电容器的两极板M、N相距d=3 cm，在两板间的正中 央有一带电液滴，其电量q=-2×10－7 C,其质量 m=4×10－5kg,取g=10 m/s2，问 （1）若液滴恰好能静止平衡时，滑动变阻器R的滑动头C 正好在正中点，那么滑动变阻器的最大阻值Rm是多大? （2）将滑动片C迅速滑到A端后， 液滴将向哪个极板做什么运动? 到达极板时的速度是多大?
例题3、如图7所示电路中，电源电动势为E、内阻为r， 电阻R3为定值电阻，R1、R2为滑动变阻器，A、B为电 容器两个水平放置的极板。当滑动变阻器R1、R2的滑 动触头处于图示位置时，A、B两板间的带电油滴静止 不动。则下列说法中正确的是( B ) A．把R2的触头向右缓慢移动时，油滴向下运动 B．把R1的触头向右缓慢移动时，油滴向上运动 C．缓慢增大极板A、B间的距离，油滴静止不动 D．缓慢减小极板A、B的正对面积，油滴向上运动
知识点一、电容器
1. 电容的定义式 ：电容器所带的电量Q与电容器两极 板间的电势差U的比值
S S 2.平行板电容器的决定式 C 4 kd d
3.平行板电容器的两种典型情况讨论： （1）若两板始终跟电源连接—U保持不变 （2）若充电后与电源断开——Q保持不变 d增大，C将减小，U将增大，E将保持不变
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二、含容电路的力学问题
例题 2 、如图所示， M 、 N 是平行板电容器的两个极板， R0 为定值电阻， R1 、 R2 为可调电阻，用绝缘细线将 质量为m、带正电的小球悬于电容器内部．闭合电键 S，小球静止时受到悬线的拉力为 F.调节R1、R2，关 于F的大小判断正确的是( B )
A. 保持R1不变，缓慢增大R2时，F将变大 B. 保持R1不变，缓慢增大R2时，F将变小 C. 保持R2不变，缓慢增大R1时，F将变大 D. 保持R2不变，缓慢增大R1时，F将变小
例题6、如图所示电路中，4个电阻阻值均为R，开关S闭 合时，有一个质量为ml，带电量为q的小球静止于水平 放置的平行板电容器的正中间。现打开开关S，这个带 电小球便向平行板电容器的一个极板运动并与该极板碰 撞。碰撞过程中小球没有机械能损失，只是碰撞后小球 所带电量发生变化，所带电荷的性质与该板所带电荷相 同。碰后小球恰好能运动抵达另一极板。设两极板间距 离为d，不计电源内阻，求： 1、电源电动势E多大？ 2、小球与极板碰撞后所带电量q'为多少？
R v0 A B
Er S
P m