2019届高考物理二轮复习含电容器电路学案(全国通用)

一极板。求小球与电容器某个极板碰撞后所带的电荷。

【答案】

7q 6

由电路图可以看出，因R4支路上无电流，电容器两极板间电压，无论 是否闭合始终等于电阻R3上的电压U3，当 闭合时，设此两极板间电压为U，电源的电动势为E，由分压关系可得U＝U3＝

小球处于静止，由平衡条件得

2E 3①

qU＝mg d②

当 断开，由R1和R3串联可得电容两极板间电压U′为U′＝由①③得U′＝

E 2③

3U 4 ④

U′＜U表明 断开后小球将向下极板运动，重力对小球做正功，电场力对小球做负功，表明小球所带电荷与下极板的极性相同，由功能关系mg

dU?12

?mv－0 －q

222 ⑤

因小球与下极板碰撞时无机械能损失，设小球碰后电量变为q′，由功能关系得 q′U′－mgd=0－

12

mv2

⑥

联立上述各式解得q′＝

7q 6－

【题13】如图所示的电路，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=-2×107 C，其质量m=4.5×105 g，取g=10 m/s2，问

－

Rm是多大?

（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

（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?

【答案】（1）90 Ω（2）0.2 m/s

将滑片C迅速滑到A端后，由闭合电路欧姆定律可求得AB间电压，即电容器两板间电压ＵAB＝ＵMN′＝

90×90即ＵMN′＝77 V大于C在中央时电压，对液滴分析受力知电场力大于重力，所以向M板运动，

90?15由动量定理便可求得速度。

（1）滑片C在AB中央时，对带电液滴由平衡条件得mg=q

UMN dmgd45?10?4?3?10?2所以UMN＝= V＝67.5（V） ?7q2?10由题意知UMN＝ＵBC＝67.5 V 由欧姆定律得

Er?R1?Rm2＝UBC即

R90?m＝67.5 R215?m2所以Rm＝90 Ω

（2）滑片滑到A时，UMN′＝

ERm90?90V＝77（V）＞67.5 V

r?R1?Rm90?15所以液滴向M板运动，设达M板时速度为v

?UMNd1由动能定理得q·?mg·=mv2

222所以v=0.2 m/s

5．磁场中有关电容器问题

【题14】如图所示，两根相距为L的竖直金属导轨MN和PQ的上端接有一个电容为C的电容器，质量为m的金属棒ab可紧贴竖直导轨无摩擦滑动，且滑动中ab始终保持水平，整个装置处于磁感应强度为B的磁场中，不计电阻，求最后通过C的充电电流。

【答案】

mgCBL 22m?BLC

【题15】如图所示，金属棒ab质量m=5 g，放在相距L=1 m的光滑金属导轨MN、PQ上，磁感应强度

B=0.5 T，方向竖直向上，电容器的电容C=2μF，电源电动势E＝16 V，导轨距地面高度h=0.8 m。当单刀双掷开关先掷向1后，再掷向2，金属棒被抛到水平距离s=6.4 cm的地面上，问电容器两端的电压还有多大?

【答案】8V

【解析】电容器充电后电量为Q＝CE。

开关掷向位置2时，电容器通过ab放电，其放电电量为ΔQ，则通过棒中电流为I＝金属棒受安培力F＝BIL＝BL据动量定理FΔt＝mv－0 由平抛运动可知v=s/

?Q ?t?Q ?t

②

①

2hg ?sg2h?Qg·Δt＝ms ?t2h③

由式①、②、③得BL