题目
两个电容器的电容之比C1:C2=1:2,把它们串联起来接电源充电,则它们的电场能量之比W1:W2为( )A. 1:2 .B. 2:1.C. 1:4.D. 4:1
两个电容器的电容之比C1:C2=1:2,把它们串联起来接电源充电,则它们的电场能量之比W1:W2为( )
A. 1:2 .
B. 2:1.
C. 1:4.
D. 4:1
题目解答
答案
B. 2:1.
解析
考查要点:本题主要考查串联电容器的电荷量关系及电场能量的计算公式。
解题核心思路:
- 串联电容器的特点:电荷量相等($Q_1 = Q_2$)。
- 电场能量公式:$W = \frac{Q^2}{2C}$,其中$Q$为电容器的电荷量,$C$为电容。
- 比值计算:通过电容比$C_1:C_2=1:2$,结合电荷量相等的条件,推导能量之比。
破题关键点:
- 明确串联时电荷量相等,而非电压相等。
- 正确应用电场能量公式,注意公式中$Q$和$C$的对应关系。
步骤1:确定串联电容器的电荷量关系
串联电容器的电荷量相等,即$Q_1 = Q_2 = Q$。
步骤2:写出电场能量公式
每个电容器的电场能量分别为:
$W_1 = \frac{Q^2}{2C_1}, \quad W_2 = \frac{Q^2}{2C_2}$
步骤3:计算能量之比
将两式相除,得:
$\frac{W_1}{W_2} = \frac{\frac{Q^2}{2C_1}}{\frac{Q^2}{2C_2}} = \frac{C_2}{C_1}$
步骤4:代入已知条件
已知$C_1:C_2 = 1:2$,即$\frac{C_2}{C_1} = 2$,因此:
$\frac{W_1}{W_2} = 2:1$