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高一物理电容例题讲解

更新时间:2024-07-29 文章作者: 信息来源: 阅读次数:

以下是一高一物理电容例题讲解:i9g物理好资源网(原物理ok网)

题目:一个电容器C充电后与电源断开,在电容器的一个极板A接地后,将另一个极板B靠近A极板,但不接触,在此过程中,关于电容器的能量,下列说法正确的是( )i9g物理好资源网(原物理ok网)

A. 电容器的能量不变i9g物理好资源网(原物理ok网)

B. 电容器的能量减小i9g物理好资源网(原物理ok网)

C. 电容器的能量增加i9g物理好资源网(原物理ok网)

D. 无法判断电容器的能量变化i9g物理好资源网(原物理ok网)

分析:i9g物理好资源网(原物理ok网)

1. 电容器充电后与电源断开,电量Q不变。i9g物理好资源网(原物理ok网)

2. 将B极板靠近A极板,电容器之间的电场强度E增大。i9g物理好资源网(原物理ok网)

3. 电容器的能量是由电容器极板储存的电场能,极板储存的电场能E=εS(Q/2),其中ε为极板间介电常数,S为极板正对面积。i9g物理好资源网(原物理ok网)

4. A极板接地,其电势为零,B极板的电势等于电源电压。i9g物理好资源网(原物理ok网)

解答:i9g物理好资源网(原物理ok网)

1. 由于B极板靠近A极板,两极板间的距离减小,介电常数不变,所以两极板间的电场强度E增大。i9g物理好资源网(原物理ok网)

2. 由于电量Q不变,而电场强度E增大,所以两极板间的电势差U增大。i9g物理好资源网(原物理ok网)

3. 电容器充电后与电源断开,电量Q不变,而两极板间的电势差U增大,所以电容器的能量增加。i9g物理好资源网(原物理ok网)

答案:C。i9g物理好资源网(原物理ok网)

这道题目主要考察了电容器的储能原理,通过介电常数、极板正对面积和两极板间距离的变化来分析电容器的能量变化。通过这个例题,我们可以了解到如何运用物理知识来解决实际问题。i9g物理好资源网(原物理ok网)


相关例题:

题目:一个平行板电容器,电容为C,充电后断开电源。然后在两极板间平行插入一块金属板,这块金属板与两极板构成一个电容器C1。求此时两电容器C和C1的电容值。i9g物理好资源网(原物理ok网)

讲解:i9g物理好资源网(原物理ok网)

首先,我们需要明确电容器的定义。电容器是一种储存电荷的器件,其电容值表示了其储存电荷的能力。对于平行板电容器,其电容值的大小取决于极板面积、极板间距、介质等因素。i9g物理好资源网(原物理ok网)

题目中给出了两个电容器C和C1,它们都是由相同的电容元件构成,因此它们的电容值应该相同。我们可以根据电容器的定义,结合题目中的条件,列出方程求解。i9g物理好资源网(原物理ok网)

已知条件:i9g物理好资源网(原物理ok网)

平行板电容器的电容为Ci9g物理好资源网(原物理ok网)

充电后断开电源i9g物理好资源网(原物理ok网)

插入一块金属板,构成新的电容器C1i9g物理好资源网(原物理ok网)

根据电容器的定义,可列出两个电容器的电容值相等的关系式:i9g物理好资源网(原物理ok网)

C = 电荷量 / 电压 (公式1)i9g物理好资源网(原物理ok网)

由于充电后断开电源,所以电荷量不变。而新的电容器C1是由原来的平行板电容器和金属板构成的,因此它的电压等于原来的电压。i9g物理好资源网(原物理ok网)

由于金属板与原来的极板构成一个新的电容器,所以它的电容值C1可以通过平行板电容器的电容值C和金属板的面积S、两极板间的距离d来计算。根据平行板电容器的电容公式,可得到:i9g物理好资源网(原物理ok网)

C1 = 介电常数 × S / (4πkd) (公式2)i9g物理好资源网(原物理ok网)

其中介电常数是空气的介电常数。将公式2代入公式1中,得到:i9g物理好资源网(原物理ok网)

C = 电荷量 / (电压 × 介电常数 × S / (4πkd)) (公式3)i9g物理好资源网(原物理ok网)

由于电荷量不变,所以两个电容器的电容值相等,即:i9g物理好资源网(原物理ok网)

C = C1 (公式4)i9g物理好资源网(原物理ok网)

将公式4代入公式3中,得到:i9g物理好资源网(原物理ok网)

C = 电荷量 / (电压 × 介电常数 × S) (公式5)i9g物理好资源网(原物理ok网)

由于题目中已经给出了平行板电容器的电容值C和电荷量,所以只需要再根据题目中的条件求出电压即可。题目中已经说明充电后断开电源,所以电压为零。因此,最终的电容值为零。i9g物理好资源网(原物理ok网)

总结:通过上述分析,我们可以得出结论:两个电容器C和C1的电容值均为零。这是因为插入金属板后,原来的平行板电容器被分成两部分,导致总电荷量不变,但电压降为零,从而使得两个电容器的电容值都变为零。i9g物理好资源网(原物理ok网)


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