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1、
2022年高考物理一輪復(fù)習(xí)方案 第23講 電容器 電容(含解析)
1.(雙選)圖K23-1為靜電除塵機(jī)理的示意圖,塵埃在電場(chǎng)中通過某種機(jī)制帶電,在電場(chǎng)力的作用下向集塵極遷移并沉積,以達(dá)到除塵目的,下列表述正確的是( )
圖K23-1
A.到達(dá)集塵極的塵埃帶正電荷
B.電場(chǎng)方向由集塵極指向放電極
C.帶電塵埃所受電場(chǎng)力的方向與電場(chǎng)方向相同
D.同一位置帶電荷量越多的塵埃所受電場(chǎng)力越大
2. xx·宜昌模擬有的計(jì)算機(jī)鍵盤的每一個(gè)鍵下面連一小塊金屬片,與該金屬片隔有一定空隙的是另一塊小的固定金屬片,這兩片金屬片組成一個(gè)小電容器.該電容器的電容C可用公式C=
2、計(jì)算,公式中常量εr=9×10-12F·m-1,S表示金屬片的正對(duì)面積,d表示兩金屬片間的距離.當(dāng)鍵按下時(shí),此小電容器的電容發(fā)生變化,與之相連的電子線路就能檢測(cè)出是哪個(gè)鍵被按下了,從而給出相應(yīng)的信號(hào).設(shè)每個(gè)金屬片的正對(duì)面積為50 mm2,鍵未按下時(shí)兩金屬片的距離為0.6 mm,如果電容變化0.25 pF,電子線路恰能檢測(cè)出必要的信號(hào),則鍵至少需要被按下
A.0.15 mm B. 0.25 mm
C.0.35 mm D. 0.45 mm
3.xx·寧德質(zhì)檢在一塊半導(dǎo)體基板上陣列了10萬金屬顆粒,每一顆粒充當(dāng)電容器的一極,外表面絕緣,手指貼在其上構(gòu)成電容器的另一極,這就組成了
3、指紋傳感器.當(dāng)手指的指紋一面與絕緣表面接觸時(shí),由于指紋深淺不同,對(duì)應(yīng)的峪和嵴與顆粒間形成一個(gè)個(gè)電容值大小不同的電容器,則( )
A.指紋的嵴處與半導(dǎo)體基板上對(duì)應(yīng)的金屬顆粒距離近,電容小
B.指紋的峪處與半導(dǎo)體基板上對(duì)應(yīng)的金屬顆粒距離遠(yuǎn),電容小
C.對(duì)每個(gè)電容感應(yīng)顆粒都充電至某一參考電壓,在手指靠近時(shí),各金屬電極電荷量減小
D.對(duì)每個(gè)電容感應(yīng)顆粒都充電至某一參考電壓,在手指遠(yuǎn)離時(shí),各金屬電極均處于充電狀態(tài)
4.(雙選)如圖K23-2所示,當(dāng)S閉合后,一帶電微粒在平行板電容器間處于靜止?fàn)顟B(tài),下列說法正確的是( )
圖K23-2
A.保持S閉合,使滑片P向左滑動(dòng),微粒仍靜止
4、B.?dāng)嚅_S后,使兩板錯(cuò)開一定距離,微粒仍靜止
C.?dāng)嚅_S后,使兩極板靠近,則微粒將向上運(yùn)動(dòng)
D.?dāng)嚅_S后,使兩極板靠近,則微粒仍保持靜止
5.帶電小球懸掛在平行板電容器內(nèi)部,閉合開關(guān)S,電容器充電后,懸線與豎直方向的夾角為θ,如圖K23-3所示.下列方法中能使夾角θ減小的是( )
圖K23-3
A.保持開關(guān)閉合,使兩極板靠近一些
B.保持開關(guān)閉合,使滑動(dòng)變阻器滑片向右移動(dòng)
C.保持開關(guān)閉合,使兩極板遠(yuǎn)離一些
D.?dāng)嚅_開關(guān),使兩極板靠近一些
6.(雙選)傳感器是一種采集信息的重要器件,如圖K23-4所示是一種測(cè)定壓力的電容式傳感器.當(dāng)待測(cè)壓力F作用于可動(dòng)膜
5、片電極上時(shí),以下說法中正確的是( )
圖K23-4
A.若F向上壓膜片電極,電路中有從a到b的電流
B.若F向上壓膜片電極,電路中有從b到a的電流
C.若F向上壓膜片電極,電路中不會(huì)出現(xiàn)電流
D.若電流表有示數(shù),則說明壓力F發(fā)生變化
7.電子所帶電荷量最早是由美國(guó)科學(xué)家密立根通過油滴實(shí)驗(yàn)測(cè)出的.油滴實(shí)驗(yàn)的原理如圖K23-5所示,兩塊水平放置的平行金屬板與電源連接,上、下板分別帶正、負(fù)電荷.油滴從噴霧器噴出后,由于摩擦而帶電.油滴進(jìn)入上板中央小孔后落到勻強(qiáng)電場(chǎng)中,通過顯微鏡可以觀察到油滴的運(yùn)動(dòng)情況.兩金屬板間的距離為d,忽略空氣對(duì)油滴的浮力和阻力.
(1)調(diào)節(jié)兩金屬板間的電勢(shì)
6、差u,當(dāng)u=U0時(shí),使得某個(gè)質(zhì)量為m1的油滴恰好做勻速運(yùn)動(dòng).該油滴所帶電荷量q為多少?
(2)若油滴進(jìn)入電場(chǎng)時(shí)的速度可以忽略,當(dāng)兩金屬板間的電勢(shì)差u=U時(shí),觀察到某個(gè)質(zhì)量為m2的油滴進(jìn)入電場(chǎng)后做勻加速運(yùn)動(dòng),經(jīng)過時(shí)間t運(yùn)動(dòng)到下極板,求此油滴所帶電荷量Q.
圖K23-5
8.xx·松滋一中在真空中水平放置一個(gè)平行板電容器,兩極板間有一個(gè)帶電油滴,電容器兩板間距為d,當(dāng)平行板電容器的電壓為U0時(shí),油滴保持靜止?fàn)顟B(tài),如圖K23-6所示.給電容器突然充電使其電壓增加ΔU1,油滴開始向上運(yùn)動(dòng);經(jīng)時(shí)間Δt后,電容器突然放電使其電壓減少ΔU2,又經(jīng)過時(shí)間Δt,油滴恰好回到原來
7、的位置.假設(shè)油滴在運(yùn)動(dòng)過程中電荷量不變,充電和放電的過程均很短暫,這段時(shí)間內(nèi)油滴的位移可忽略不計(jì),重力加速度為g.試求:
(1)帶電油滴所帶電荷量與質(zhì)量之比;
(2)第一個(gè)Δt與第二個(gè)Δt時(shí)間內(nèi)油滴運(yùn)動(dòng)的加速度大小之比;
(3)ΔU1與ΔU2之比.
圖K23-6
課時(shí)作業(yè)(二十三)
1.BD [解析] 集塵極接直流高壓電源正極,帶正電荷,放電極接電源負(fù)極,帶負(fù)電荷,故電場(chǎng)方向由集塵極指向放電極,選項(xiàng)B正確;塵埃在電場(chǎng)力作用下向集塵極運(yùn)動(dòng),受力方向與電場(chǎng)方向相反,故塵埃帶負(fù)電荷,選項(xiàng)A、C錯(cuò)誤;由F=qE可知,當(dāng)電場(chǎng)強(qiáng)度E不變時(shí),F(xiàn)與q成正比,選項(xiàng)D正確.
2.A [
8、解析] 先求得未按下時(shí)的電容C1=0.75 pF和恰能檢測(cè)出信號(hào)時(shí)的電容C2=1.00 pF,再由=得=, 即Δd=0.15 mm,A正確.
3.B [解析] 對(duì)應(yīng)的峪和嵴與顆粒間形成的電容器近似看成是平行板電容器,由C=知,d變小時(shí)C變大,d變大時(shí)C變小,A錯(cuò),B對(duì);當(dāng)電容器兩極電壓一定時(shí),由Q=CU=,d變小時(shí)Q變大(充電),d變大時(shí)Q變小(放電),C、D均錯(cuò).
4.AD [解析] 保持S閉合,極板兩端的電壓恒等于電源電動(dòng)勢(shì),極板間距不變,微粒仍靜止,A正確;斷開S后,Q不變,由C=、U=和E=得E=,使兩板錯(cuò)開一定距離,E增大,微粒將向上運(yùn)動(dòng),B錯(cuò)誤;使兩極板靠近,E不變,微粒仍保持
9、靜止,C錯(cuò)誤,D正確.
5.C [解析] 保持開關(guān)閉合,兩極間電壓不變,使兩極板靠近一些,板間場(chǎng)強(qiáng)變大,夾角θ增大,A錯(cuò);保持開關(guān)閉合,使滑動(dòng)變阻器滑片向右移動(dòng),不會(huì)影響板間電壓,夾角θ不變,B錯(cuò);保持開關(guān)閉合,使兩極板遠(yuǎn)離一些,由E=可知,場(chǎng)強(qiáng)減小,夾角θ減小,C對(duì);斷開開關(guān),使兩極板靠近一些,板間場(chǎng)強(qiáng)不變,夾角θ不變,D錯(cuò).
6.BD [解析] F向上壓膜片電極,使得電容器兩板間的距離減小,電容器的電容增加,而電容器兩極板間的電壓不變,故電容器的電荷量增加,電容器繼續(xù)充電,電路中有從b到a的電流.選項(xiàng)A、C錯(cuò)誤,選項(xiàng)B、D正確.
7.(1) (2)或
[解析] (1)油滴勻速下
10、落過程中受到的電場(chǎng)力和重力平衡,可見所帶電荷為負(fù)電荷,即q=m1g,解得q=.
(2)油滴加速下落,若油滴帶負(fù)電,電荷量為Q1,則油滴所受到的電場(chǎng)力方向向上,設(shè)此時(shí)的加速度大小為a1,由牛頓第二定律得m2g-Q1=m2a1
d=a1t2
解得Q1=
若油滴帶正電,電荷量為Q2,則油滴所受到的電場(chǎng)力方向向下,設(shè)此時(shí)的加速度大小為a2,由牛頓第二定律得
m2g+Q=m2a2
d=a2t2
解得Q2=.
8.(1) (2)1∶3 (3)1∶4
[解析] (1)油滴靜止時(shí),有
mg=q
解得=.
(2)設(shè)第一個(gè)Δt內(nèi)油滴的位移為x1,加速度為a1,第二個(gè)Δt內(nèi)油滴的位移為x2,加速度為a2,則
x1=a1(Δt)2
x2=v1Δt-a2(Δt)2
且v1=a1Δt,x2=-x1
解得a1∶a2=1∶3.
(3)油滴向上加速運(yùn)動(dòng)時(shí),由牛頓第二定律有
q-mg=ma1
即q=ma1
油滴向上減速運(yùn)動(dòng)時(shí),由牛頓第二定律有
mg-q=ma2
即q=ma2
解得=.