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第 4 课时 电容器
实验十：观察电容器的充、放电现象 带电粒子在电场中的
直线运动
目标要求 1.知道电容器的基本构造，了解电容器的充电、放电过程。2.理解电容的定义及
动态变化规律。3.掌握带电粒子在电场中做直线运动的规律。
考点一 实验：观察电容器的充、放电现象
1．实验原理
(1)电容器的充电过程
如图所示，当开关S接1时，电容器接通电源，在静电力的作用下自由电子从正极板经过电
源向负极板移动，正极板因________电子而带__________电，负极板因__________电子而带
________电。正、负极板带________的正、负电荷，电荷在移动的过程中形成电流。
在充电开始时电流比较________(填“大”或“小”)，以后随着极板上电荷的增多，电流逐
渐________(填“增大”或“减小”)，当电容器两极板间电压等于电源电压时电荷停止定向
移动，电流I＝0。
(2)电容器的放电过程
如图所示，当开关S接2时，相当于将电容器的两极板直接用导线连接起来，电容器正、负
极板上电荷发生________，在电子移动过程中，形成电流。
放电开始电流较________(填“大”或“小”)，随着两极板上的电荷量逐渐减小，电路中的
电流逐渐________(填“增大”或“减小”)，两极板间的电压也逐渐减小到零。
2．实验步骤
(1)按图连接好电路。(2)把单刀双掷开关S打在上面，使触点1和触点2连通，观察电容器的充电现象，并将结
果记录在表格中。
(3)将单刀双掷开关S打在下面，使触点3和触点2连通，观察电容器的放电现象，并将结果
记录在表格中。
(4)记录好实验结果，关闭电源。
3．注意事项
(1)电流表要选用小量程的灵敏电流计。
(2)要选择大容量的电容器。
(3)实验要在干燥的环境中进行。
例1 (2023·福建莆田市二模)某探究小组利用如图所示电路观察电容器的充、放电现象，
其中E为电源(内阻不计)，R为定值电阻，C为电容器，A为电流表，V为电压表。
(1)给电容器充电后，为了观察放电现象，单刀双掷开关 S应拨至_______(填“1”或“2”)
位置。放电过程中，R中电流方向________________(填“自左向右”或“自右向左”)；观
察到电压表的示数逐渐变小，说明电容器的带电荷量逐渐________(填“增加”或“减少”)。
(2)关于充电过程，下列说法正确的是______。
A．电流表的示数逐渐增大后趋于稳定
B．电压表的示数逐渐增大后趋于稳定
C．充电完毕，电流表的示数为零
D．充电完毕，电压表的示数为零
例2 (2023·山东省实验中学模拟)电容器是一种重要的电学元件，在电工、电子技术中应
用广泛。使用图甲所示电路观察电容器的充、放电过程。电路中的电流传感器(相当于电流
表)与计算机相连，可以显示电路中电流随时间的变化关系。图甲中直流电源电动势 E＝8
V，实验前电容器不带电。先使S与“1”端相连给电容器充电，充电结束后，使S与“2”
端相连，直至放电完毕。计算机记录的电流随时间变化的i－t曲线如图乙所示。
(1)乙图中阴影部分的面积S________S；(填“>”“<”或“＝”)
1 2(2)计算机测得S＝1 203 mA·s，则该电容器的电容为________F；(保留两位有效数字)
1
(3)由甲、乙两图可判断阻值R________R。(填“>”“<”或“＝”)
1 2
电容器充、放电现象中的三点注意事项：
(1)电容器充电时电流流向正极板，电容器放电时电流从正极板流出，且充、放电电流均逐
渐减小至零。
(2)电容器充、放电过程，电容器的电容不变，极板上所带电荷量和电压按正比关系变化。
(3)电容器充、放电过程，I－t图中曲线与坐标轴周围成的面积表示电容器储存的电荷量。
考点二 电容器及平行板电容器的动态分析
1．电容器
(1)组成：由两个彼此________又相距很近的导体组成。
(2)带电荷量：一个极板所带电荷量的____________________________。
(3)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________________，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________________转化为其他形式
的能。
2．电容
(1)定义：电容器所带的________________与电容器两极板之间的________________之比。
(2)定义式：C＝。
(3)单位：法拉(F)、微法(μF)、皮法(pF)。1 F＝________ μF＝________ pF。
(4)意义：表示电容器________________本领的高低。
(5)决定因素：由电容器本身物理条件(大小、形状、极板相对位置及电介质)决定，与电容器
是否带电及电压________。
3．平行板电容器的电容
(1)决定因素：两极板的________________、电介质的________________________、
________________________。
(2)决定式：C＝。
4．电容器两类典型动态问题
(1)电容器始终与恒压电源相连，电容器两极板间的电势差U保持不变。
(2)电容器充电后与电源断开，电容器两极板所带的电荷量Q保持不变。1．电容器的电荷量等于两个极板所带电荷量绝对值的和。( )
2．电容器的电容与电容器所带电荷量成正比，与电压成反比。( )
3．放电后电容器的电荷量为零，电容也为零。( )
例3 (2022·重庆卷·2)如图为某同学采用平行板电容器测量材料竖直方向尺度随温度变化的
装置示意图，电容器上极板固定，下极板可随材料尺度的变化上下移动，两极板间电压不变。
若材料温度降低时，极板上所带电荷量变少，则( )
A．材料竖直方向尺度减小
B．极板间电场强度不变
C．极板间电场强度变大
D．电容器电容变大
例4 (2023·福建漳州市模拟)如图，一平行板电容器充电后与电源断开。若电容器的正极
板保持不动，将负极板缓慢向右平移一小段距离 x ，则电容器的电容C、极板上带电荷量
0
Q、两极板间电势差U及电场强度E与负极板移动的距离x的关系图像正确的是( )
两类典型动态分析思路比较例5 (2023·安徽马鞍山市质检)如图所示，电源电动势E一定，内阻不计，R 、R 是定值
1 2
电阻，R 是光敏电阻，其阻值随光照的增强而减小。开关S闭合，电路稳定后，电容器两板
3
间的一带电液滴恰好能静止在M点。现增强照射电阻R 的光照强度，则( )
3
A．电容器的电容增大
B．M点的电势升高
C．液滴向下运动
D．R 中有向右的电流
2
考点三 带电粒子在电场中的直线运动
1．对带电粒子进行受力分析时应注意的问题
(1)要掌握静电力的特点。静电力的大小和方向不仅跟电场强度的大小和方向有关，还跟带
电粒子的电性和电荷量有关。
(2)是否考虑重力依据情况而定。
基本粒子：如电子、质子、α粒子、离子等除有特殊说明或明确的暗示外，一般不考虑重力
(但不能忽略质量)。
带电颗粒：如液滴、油滴、尘埃、小球等，除有特殊说明或明确的暗示外，一般都不能忽略
重力。
2．做直线运动的条件(1)粒子所受合外力F ＝0，粒子静止或做匀速直线运动。
合
(2)粒子所受合外力F ≠0且与初速度共线，带电粒子将做加速直线运动或减速直线运动。
合
3．用动力学观点分析
a＝，E＝，v2－v2＝2ad
0
4．用功能观点分析
匀强电场中：W＝Eqd＝qU＝mv2－mv2
0
非匀强电场中：W＝qU＝E －E
k2 k1
例6 (2023·北京市东城区三模)如图所示，两极板加上恒定的电压U，将一质量为m、电荷
量为＋q的带电粒子在正极板附近由静止释放，粒子向负极板做加速直线运动。不计粒子重
力。若将两板间距离减小，再次释放该粒子，则( )
A．带电粒子获得的加速度变小
B．带电粒子到达负极板的时间变短
C．带电粒子到达负极板时的速度变小
D．加速全过程静电力对带电粒子的冲量变小
例7 (2023·云南昆明市一中检测)如图，长度为L的轻质绝缘细杆两端连接两个质量均为
m的带电小球A和B，两小球均可看作质点，带电荷量为q ＝＋6q、q ＝－2q。将小球从图
A B
示位置由静止释放，下落一段时间后B进入位于下方的匀强电场区域。匀强电场方向竖直
向上，电场强度E＝，重力加速度为g。求：
(1)小球A刚进入电场时的速度大小；
(2)要使小球B第一次下落时不穿出电场下边界，电场区域的最小高度H。
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