2019高中物理 第二章 電場與示波器 2.4 電容器電容練習(xí)(含解析)滬科選修3-1.docx
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電容器電容一、選擇題(一)1.某電容器的電容是30 F,額定電壓為200 V,擊穿電壓為400 V,對于該電容器,下列說法中正確的是()A.為使它的兩極板間的電壓增加1 V,所需要的電荷量是310-5 CB.給電容器1 C的電荷量,兩極板間的電壓為310-5 VC.該電容器能容納的電荷量最多為610-3 CD.該電容器兩極板間能承受的最大電壓為200 V解析:由Q=CU=3010-61C=310-5C,選項A正確;由U=QC=13010-6V=3.3104V,電容器被擊穿,選項B錯誤;擊穿電壓為400V表示能承受的最大電壓為400V,最大電荷量Q=CU=310-5400C=1.210-2C,選項C、D錯誤。答案:A2.(多選)對于水平放置的平行板電容器,下列說法中正確的是()A.將兩極板平行錯開,使正對面積減小,電容將減小B.將兩極板間的間距加大,電容將增大C.在上板的內(nèi)表面上放置一面積和極板面積相等,厚度小于極板間距的陶瓷板,電容將增大D.在下板的內(nèi)表面上放置一面積和極板面積相等,厚度小于極板間距的陶瓷板,電容將增大解析:影響平行板電容器電容大小的因素:(1)隨正對面積的增大而增大;(2)隨兩極板間距離增大而減小;(3)在兩極板間放入電介質(zhì),電容增大。由上面敘述可直接看出選項A正確,選項B錯誤;選項C、D中,可看作是減小了平行板的間距,所以本題答案為A、C、D。答案:ACD3.(多選)如圖所示是一種通過測量電容器電容的變化來檢測液面高低的儀器原理圖。電容器的兩個電極分別用導(dǎo)線接到指示器上,指示器可顯示出電容的大小。下列關(guān)于該儀器的說法中正確的是()A.該儀器中電容器的電極分別是芯柱和導(dǎo)電液體B.芯柱外套的絕緣層越厚,該電容器的電容越大C.如果指示器顯示出電容增大,則說明容器中液面升高D.如果指示器顯示出電容減小,則說明容器中液面升高解析:電容器的兩個電極是可以導(dǎo)電的,分別是金屬芯柱和導(dǎo)電液,故選項A正確;金屬芯柱外套的絕緣層越厚,金屬芯柱和導(dǎo)電液之間距離越大,電容越小,故選項B錯誤;指示器顯示出電容增大了,金屬芯柱和導(dǎo)電液正對面積增大了,說明容器中液面升高了,故選項C正確;指示器顯示出電容減小了,金屬芯柱和導(dǎo)電液正對面積減小了,說明容器中液面降低了,故選項D錯誤。答案:AC4.如圖所示,平行板電容器的電容為C,極板電荷量為Q,極板間距為d。今在兩板間正中央放一電荷量為q的點電荷,則它所受到的電場力大小為()A.k2Qqd2B.k4Qqd2C.QqCdD.2QqCd解析:平行板電容器極板間電場為勻強電場,其電場強度為E=QCd,因此點電荷q在其中所受到的電場力為F=Eq=QqCd。答案:C5.(多選)絕緣金屬平行板電容器充電后,靜電計的指針偏轉(zhuǎn)一定角度,若減小兩極板A、B間的距離,同時在兩極板間插入電介質(zhì),如圖所示,則()A.電容器的電勢差會減小B.電容器的電勢差會增大C.靜電計指針的偏轉(zhuǎn)角度會減小D.靜電計指針的偏轉(zhuǎn)角度會增大解析:絕緣金屬平行板電容器充電后電荷量Q不變,若減小兩極板A、B間的距離,同時在兩極板間插入電介質(zhì),電容變大,由C=QU知U變小;靜電計指針的偏轉(zhuǎn)角度會減小。答案:AC6.(多選)兩塊大小、形狀完全相同的金屬平板平行放置,構(gòu)成一平行板電容器,與它相連接的電路如圖所示,閉合開關(guān)S,電源即給電容器充電。則()A.保持S閉合,減小兩極板間的距離,則兩極板間電場的電場強度減小B.保持S閉合,在兩極板間插入一塊介質(zhì),則極板上的電荷量增大C.斷開S,減小兩極板間的距離,則兩極板間的電勢差減小D.斷開S,在兩極板間插入一塊介質(zhì),則兩極板間的電勢差增大解析:保持S閉合,則兩極板間電勢差U不變,減小兩極板間的距離d時,根據(jù)電場強度公式E=Ud,兩極板間電場的電場強度將要變大,選項A錯誤;根據(jù)平行板電容器電容的定義式和決定式,可得C=QU=S4kd,當(dāng)在兩極板間插入一塊介質(zhì)時,介電常數(shù)變大,導(dǎo)致電容C變大,而U不變,所以極板上的電荷量增大,選項B正確;同理,斷開S時極板上的電荷量Q不變,減小兩極板間的距離d時電容C變大,則電勢差U一定變小,選項C正確;如果在兩極板間插入一塊介質(zhì),則C變大,Q不變,則電勢差U一定減小,選項D錯誤。答案:BC7.如圖所示,平行板電容器與直流電源(內(nèi)阻不計)連接,下極板接地。一帶電油滴位于電容器中的P點且恰好處于平衡狀態(tài)?,F(xiàn)將平行板電容器的上極板豎直向上移動一小段距離,則()A.帶電油滴將沿豎直方向向上運動B.P點的電勢將降低C.帶電油滴的電勢能將減小D.若電容器的電容減小,則極板電荷量將增大解析:保持電源與電容器相連,則兩板間電壓U不變,而板間距離d增大,則E=Ud將減小,原來qE=mg,則上極板稍上移后,qEmg,油滴將沿豎直方向向下運動,選項A錯誤;設(shè)接地點為O,則P=UPO=EdPO,E減小,則P點電勢P減小,選項B正確;油滴向下運動,電場力做負功,其電勢能將增大,選項C錯誤;由Q=CU知:U一定,C減小,則Q減小,選項D錯誤。答案:B二、非選擇題(一)8.如圖所示,一平行板電容器接在U=12 V的直流電源上,電容C=3.010-10F,兩極板間距離d=1.2010-3 m,g取10 m/s2。(1)求該電容器電荷量。(2)若板間有一帶電微粒,其質(zhì)量為m=2.010-3 kg,恰在板間處于靜止?fàn)顟B(tài),則該微粒電荷量為多少?帶何種電荷?解析:(1)由公式C=QU得Q=CU=3.010-1012C=3.610-9C。(2)若帶電微粒恰在極板間靜止,則qE=mg,而E=Ud解得q=mgdU=2.010-3101.2010-312C=2.010-6C微粒帶負電荷。答案:(1)3.610-9 C(2)2.010-6 C負電荷9.如圖所示,平行板電容器的兩個極板A、B分別接在電壓為60 V的恒定電源上,兩板間距為3 cm,電容器的電荷量為610-8 C,A極板接地。求:(1)平行板電容器的電容。(2)平行板兩板間電場強度。(3)距B板2 cm的C點的電勢。解析:(1)由電容器電容公式得C=QU=610-860F=110-9F。(2)由公式E=Ud可得兩板間電場強度E=Ud=60310-2V/m=2103V/m。(3)因UAC=A-C=Ed所以C=A-Ed=0-2103(3-2)10-2V=-20V。答案:(1)110-9 F(2)2103 V/m(3)-20 V三、選擇題(二)1.(多選)如圖所示,平行板電容器的兩極板A、B接在電池的兩極,一帶正電的小球懸掛在電容器的內(nèi)部,閉合開關(guān)S,給電容器充電,穩(wěn)定后懸線偏離豎直方向的夾角為,則()A.若保持開關(guān)S閉合,A板向B板靠近,則增大B.若保持開關(guān)S閉合,A板向B板靠近,則不變C.若開關(guān)S斷開,A板向B板靠近,則增大D.若開關(guān)S斷開,A板向B板靠近,則不變解析:保持開關(guān)S閉合時,電容器兩極板間的電壓U不變,由E=Ud知,U不變,d減小,則E增大,因而小球所受電場力增大,角增大,選項A正確,選項B錯誤;開關(guān)S斷開后,電容器電荷量Q不變,由C=S4kd,C=QU和E=Ud得E=4kQS,易知E不變,小球所受電場力不變,角不變,選項C錯誤,選項D正確。答案:AD2.(多選)冬天當(dāng)我們脫毛線衫時,靜電經(jīng)常會跟我們開開小玩笑。下列一些相關(guān)的說法中,正確的是()A.在將外套脫下的過程中,內(nèi)外衣間摩擦起電,內(nèi)衣和外套所帶的電荷是同種電荷B.如果內(nèi)外兩件衣服可看作電容器的兩極,并且在將外套脫下的某個過程中兩衣間的電荷量一定,隨著兩衣間距離的增大,兩衣間電容減小,則兩衣間的電勢差也將減小C.在將外套脫下的過程中,內(nèi)外兩衣間隔增大,衣物上電荷的電勢能將增大(若不計放電中和)D.脫衣時如果人體帶上了正電,當(dāng)手接近金屬門把時,由于手與門把間空氣電離會造成對人體輕微的電擊解析:摩擦起電使相互摩擦的兩個物體帶上等量異種電荷,選項A錯誤;若將內(nèi)外衣視為電容器,可以認為摩擦起電后電荷量不變,當(dāng)d增大時,根據(jù)C=S4kd得C減小,又由C=qU得U增大,選項B錯誤;當(dāng)d增大的過程中,電場力對電荷做負功,根據(jù)功能關(guān)系得:電荷的電勢能增大,選項C正確;當(dāng)人因脫衣服時摩擦起電帶上正電,與金屬門接近時會使空氣電離而放電,選項D正確。答案:CD3.一平行板電容器兩極板間距為d、極板面積為S,電容為0Sd,其中0是常量。對此電容器充電后斷開電源。當(dāng)增加兩板間距時,電容器極板間()A.電場強度不變,電勢差變大B.電場強度不變,電勢差不變C.電場強度減小,電勢差不變D.電場強度減小,電勢差減小解析:電容器充電后斷開電源,板上電荷量不變。C=0Sd=QU,當(dāng)d變大時,故電勢差U變大;又U=Qd0S,電場強度E=Ud=Q0S,故電場強度不變。故選A。答案:A4.(多選)如圖所示,一個平行板電容器,板間距離為d,當(dāng)對其加上電壓后,A、B兩板的電勢分別為+和-,下述結(jié)論正確的是()A.電容器兩極板間可形成勻強電場,電場強度的大小E=dB.電容器兩極板間各點的電勢有的相同、有的不同,有正的、有負的、有的為零C.若只減小兩極板間的距離d,該電容器的電容C要增大,極板上電荷量Q也會增加D.若有一個電子穿越兩極板之間的電場,則電子的電勢能一定會減小解析:電容器兩極板間的電勢差U=-(-)=2,電場強度E=Ud=2d,選項A錯誤;由U=Ed得,電場中某點到B板的電勢差UxB=x-(-)=Ed=2dd,x=2dd-,當(dāng)d=d2時,Ux=0,即過兩極板中點的平面上電勢為零,選項B正確;U不變,當(dāng)d減小時,C增大,電荷量Q=CU增大,選項C正確;電子的電勢能怎么變化要看電子進入電場和射出電場時的位置關(guān)系,選項D錯誤。答案:BC四、非選擇題(二)5.如圖甲所示,平行板電容器的電容為C,電荷量為Q,兩極板長為l,兩極板間距離為d,極板與水平面成夾角?,F(xiàn)有一質(zhì)量為m的帶電液滴沿兩極板的中線從P點由靜止出發(fā)到達M點,P、M兩點都恰在電容器的邊緣處,忽略邊緣效應(yīng),求:(1)液滴的電荷量。(2)液滴到達M點時的速度大小。解析:(1)對液滴進行受力分析如圖所示,則qE=qQCd=mgcos解得q=mgCdcosQ。(2)帶電液滴沿PM方向的合力為F=mgsin由F=ma、v2=2as解得液滴到達M點時的速度為v=2mgsinml=2glsin。答案:(1)mgCdcosQ(2)2glsin6.(2014安徽理綜)如圖所示,充電后的平行板電容器水平放置,電容為C,極板間距離為d,上極板正中有一小孔。質(zhì)量為m、電荷量為+q的小球從小孔正上方高h處由靜止開始下落,穿過小孔到達下極板處速度恰為零(空氣阻力忽略不計,極板間電場可視為勻強電場,重力加速度為g)。求:(1)小球到達小孔處的速度;(2)極板間電場強度大小和電容器電荷量;(3)小球從開始下落運動到下極板處的時間。解析:(1)由v2=2gh得v=2gh。(2)在極板間帶電小球受重力和電場力,有mg-qE=ma0-v2=2ad得E=mg(h+d)qdU=Ed、Q=CU得Q=Cmg(h+d)q。(3)由h=12gt120=v+at2t=t1+t2綜合可得t=h+dh2hg。答案:(1)2gh(2)mg(h+d)qdCmg(h+d)q(3)h+dh2hg- 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