2020高中物理 2.4 电容器 电容 2每课一练 鲁科版选修3-1.doc

文档中的内容涉及高中物理课程中的电容器和电容知识点，主要涵盖了电容器的工作原理、电场力做功、电容的定义以及与电场强度、电压的关系，还涉及到传感器的应用和示波器的工作原理。以下是这些知识点的详细解释： 1. **电容器与电容**： - 电容器是由两块导体之间隔以绝缘物质构成的器件，能够存储电荷并形成电场。 - 电容是电容器的一个重要参数，它定义为电容器储存的电荷与两端电压的比值，公式为 \( C = \frac{Q}{U} \)，其中 \( C \) 是电容，\( Q \) 是电荷，\( U \) 是电压。 2. **电场力做功**： - 当带电粒子在电场中运动时，电场力会对其做功。如果粒子的运动路径垂直于电场线，电场力做的功等于电势差乘以粒子的电荷量。 - 在选择题中，粒子在电场中的运动通常可以被简化为类平抛运动，其在竖直方向上的运动可以利用匀变速直线运动的规律来分析电场力做功。 3. **电容与电压、电荷量的关系**： - 当电容器连接到电源时，电容的电荷量会随着电压的变化而变化，但电容本身不变。电容器充电时，电荷量增加，电势能增加，电场力做功相应增加。 - 如果电容器的结构不变（例如极板间的距离、面积和电介质的介电常数），电容将保持恒定，即使电荷量和电压改变。 4. **电容式传感器**： - 电容式传感器利用电容变化来测量物理量，如压力。当外力作用于电容器的电极，导致极板间的距离变化，电容会改变，从而引起电路中电流的变化，实现信号转换。 5. **示波器**： - 示例波器中的示波管包含加速电场和偏转电场。电子经过加速电场获得动能，然后在偏转电场中因电场力而发生偏转，形成的偏转量与偏转电压成正比。 - 示例波器的灵敏度与偏转极板的长度 \( L \) 和间距 \( d \) 以及加速电压 \( U_1 \) 直接相关。较长的 \( L \) 或较小的 \( d \) 会导致更高的灵敏度，而加速电压 \( U_1 \) 的增加反而会使灵敏度降低。 6. **粒子在电场中的运动**： - 带电粒子在平行金属板电容器中运动时，如果沿电场方向具有一定的初速度，粒子将在电场力的作用下进行加速度变化的运动。 - 粒子在电场中通过相同距离时，电场力做的功与其所经历的电势差成正比，而电势差又与板间距、电压和粒子路径有关。 7. **电场力的冲量**： - 冲量是力与时间的乘积，表示物体动量的变化。在本题中，粒子在竖直方向上运动的不同时段，电场力的冲量与时间的平方成正比，因此不同时间段内的冲量比并不简单地是 1:1。 这些题目覆盖了电容器的基础概念、电容计算、电场力做功的分析、电容式传感器工作原理、示波器的工作特性以及带电粒子在电场中的动力学问题，这些都是高中物理中关于电容器的重要知识点。通过这些习题的解答，学生可以深入理解和应用这些概念。