以可达鸭吸管为情境的电容试题赏析

文摘   2024-11-26 06:06   河南  


1 引言

近日,笔者在网传的某地高三模拟试卷中看到了一道以可卡鸭吸管为情境的创新型试题,此题在微信群内有不同的声音,这引起了笔者的兴趣。

2 试题与解析


3 质疑与分析



从物理本质上来看,可达鸭吸管其实就是一个莱顿瓶。可达鸭吸管的塑料吸管相当于莱顿瓶的玻璃壁,可达鸭吸管外面镶嵌着的半圈铜箔相当于莱顿瓶外面包裹的金属箔,吸管内的可乐(或导电液体)相当于莱顿瓶内部的内层金属箔(或者导电液体)。



在莱顿瓶中,玻璃瓶是电容器的电介质,内外金属箔是电容器的两个电极。在可达鸭吸管中,吸管是电容器的电介质,吸管外面的半圆型铜箔和吸管内的可乐液体是电容器的两个电极。


当吸管中有可乐(或其他导电液体)时,吸管外的金属箔与吸管内的可乐形成电容,又称互电容。当吸管内没有可乐(或其他导电液体)时,金属箔自己形成孤立电容(或者认为导体与大地之间形成电容),又称自电容。


自电容与导体的自身尺度成正比,互电容与正对面积成正比、与板间距成反比。当可达鸭吸管中有可乐等其他导电液体存在时,可达鸭吸管由自电容状态切换为互电容状态,电容明显增大,从而引发检测机构做出响应。


由此可见,试题中的A选项是正确的,但是参考答案中对A选项的分析值得商榷。参考解析依据试题插图,误以为吸管左右两侧有两片金属箔作为电容器的两个极板,而实际上这是一个半圆形金属箔的左右两侧。试题中的D选项也值得商榷,因为小木条不是导体,与吸管同属于电介质,不能充当电极使用。潮湿的木条则另当别论。



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