2022年高中物理 第2章 電勢(shì)能與電勢(shì)差 第4節(jié) 電容器 電容隨堂演練鞏固提升 魯科版選修3-1

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1、2022年高中物理 第2章 電勢(shì)能與電勢(shì)差 第4節(jié) 電容器 電容隨堂演練鞏固提升 魯科版選修3-1 1．(多選)關(guān)于已充上電的某個(gè)平行板電容器，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．兩極板上一定帶異種電荷 B．兩極板所帶的電荷量一定相等 C．充上的電量越多，其電容就越大 D．充上的電量越多，兩極板間的電勢(shì)差就越大 解析：選ABD．給電容器充電，電容器兩極板分別帶上等量異種電荷，A、B正確；電容器的電容大小取決于它的結(jié)構(gòu)，與所帶電荷量的多少無(wú)關(guān)，C錯(cuò)誤；根據(jù)U＝，電容器的電荷量越大，兩極板間的電勢(shì)差越大，D正確． 2.如圖所示為某一電容器中所帶電量和兩端電壓之間的關(guān)系圖線(xiàn)，若將該電容器兩端

2、的電壓從40 V降低到36 V，對(duì)電容器來(lái)說(shuō)正確的是(　　) A．是充電過(guò)程 B．是放電過(guò)程 C．該電容器的電容為5.0×10－2 F D．該電容器的電量變化量為0.20 C 解析：選B．由Q＝CU知，U降低，Q減小，故為放電過(guò)程，A錯(cuò)，B對(duì)；由C＝＝ F＝5×10－3 F，可知C錯(cuò)；ΔQ＝CΔU＝5×10－3×4 C＝0.02 C，D錯(cuò)． 3．(多選)(2018·廈門(mén)月考)如圖所示為“研究影響平行板電容器電容的因素”的實(shí)驗(yàn)裝置，以下說(shuō)法正確的是(　　) A．A板與靜電計(jì)的指針帶的是異種電荷 B．甲圖中將B板上移，靜電計(jì)的指針偏角增大 C．乙圖中將B板左移，靜電計(jì)的指

3、針偏角不變 D．丙圖中將電介質(zhì)插入兩板之間，靜電計(jì)的指針偏角減小 解析：選BD．靜電計(jì)指針與A板連為一個(gè)導(dǎo)體，帶電性質(zhì)相同，A錯(cuò)誤；根據(jù)C＝，C＝，B板上移，S減小，C減小，Q不變，U增大，B正確；B板左移，d增大，C減小，U增大，C錯(cuò)誤；插入電介質(zhì)，ε增大，電容C增大，U減小，D正確． 4．根據(jù)電容器的定義式C＝Q/U可知(　　) A．電容器所帶電荷量越多，電容越大 B．電容器的兩極板間電勢(shì)差越大，電容越大 C．電容器的電容與其帶電荷量成正比，與兩極板間的電勢(shì)差成反比 D．電容器的電容不隨帶電荷量及兩極板間的電勢(shì)差的變化而變化 答案：D [課時(shí)作業(yè)] 一、單項(xiàng)選擇題 1

4、．下列關(guān)于電容的說(shuō)法正確的是(　　) A．電容器簡(jiǎn)稱(chēng)電容 B．電容器A的電容比B的大，說(shuō)明A帶的電荷量比B多 C．電容在數(shù)值上等于使兩極板間的電勢(shì)差為1 V時(shí)電容器需要帶的電荷量 D．由公式C＝知，電容器的電容與電容器兩極板間的電壓成反比，與電容器所帶的電荷量成正比 解析：選C．電容器和電容是兩個(gè)不同的概念，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；電容器A的電容比B的大，只能說(shuō)明電容器A容納電荷的本領(lǐng)比B強(qiáng)，與是否帶電無(wú)關(guān)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；電容器的電容大小和它的兩極板所帶的電荷量、兩極板間的電壓、電容器的體積等無(wú)關(guān)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．通過(guò)本題，我們對(duì)公式C＝有了進(jìn)一步的理解，電容器的電容只由電容器本身決定． 2．電容器

5、是一種常用的電子元件，對(duì)電容器認(rèn)識(shí)正確的是(　　) A．電容器的電容表示其儲(chǔ)存電荷的能力 B．電容器的電容與它所帶的電荷量成正比 C．電容器的電容與它兩極板間的電壓成正比 D．電容的常用單位有μF和pF，1 μF＝103 pF 解析：選A．電容是表示電容器儲(chǔ)存電荷的能力，選項(xiàng)A正確；電容C＝是電容的定義式，不是決定式，故C與Q、U無(wú)關(guān)，選項(xiàng)B、C錯(cuò)誤；1 μF＝106 pF，選項(xiàng)D錯(cuò)誤． 3．(2016·高考全國(guó)卷Ⅰ)一平行板電容器兩極板之間充滿(mǎn)云母介質(zhì)，接在恒壓直流電源上．若將云母介質(zhì)移出，則電容器(　　) A．極板上的電荷量變大，極板間電場(chǎng)強(qiáng)度變大 B．極板上的電荷量變小，

6、極板間電場(chǎng)強(qiáng)度變大 C．極板上的電荷量變大，極板間電場(chǎng)強(qiáng)度不變 D．極板上的電荷量變小，極板間電場(chǎng)強(qiáng)度不變 解析：選D．電容器電容C＝，云母介質(zhì)移出，ε減小，C減?。挥諧＝，電源恒壓，U一定，C減小，故Q減小；電場(chǎng)強(qiáng)度E＝，故E不變，選項(xiàng)D正確． 4．一個(gè)平行板電容器，在充入一定電量后與電源斷開(kāi)，電容器的帶電量為Q，兩極板間的電壓為U，電容為C，兩極板間的距離為d，在電容器的電介質(zhì)、兩極板正對(duì)面積不變的前提下，下列圖象正確的是(　　) 解析：選B．充入一定電量后與電源斷開(kāi)，電容器的帶電量為Q不變，A錯(cuò)誤；電量不變，電容器極板間的場(chǎng)強(qiáng)不變，所以E＝不變，B正確；由公式C＝知，電容與

7、d成反比，C、D錯(cuò)誤． 5．有兩個(gè)平行板電容器，它們的電容之比為5∶4，它們的帶電荷量之比為5∶1，兩極板間距離之比為4∶3，則兩極板間電壓之比和電場(chǎng)強(qiáng)度之比分別為(　　) A．4∶1　1∶3　　　　　　 B．1∶4　3∶1 C．4∶1　3∶1 D．4∶1　4∶3 解析：選C．由U＝得：＝＝＝，又由E＝＝得：＝＝＝，所以選項(xiàng)C正確． 6．如圖所示是一個(gè)平行板電容器，其電容為C，帶電荷量為Q，板間距離為d，上極板帶正電荷．現(xiàn)將一個(gè)試探電荷q由兩極板間的A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)，A、B兩點(diǎn)間的距離為l，連線(xiàn)AB與極板間的夾角為30°，則電場(chǎng)力對(duì)試探電荷q所做的功等于(　　) A． B．

8、 C． D． 解析：選C．根據(jù)U＝，E＝可得E＝，所以，A→B電場(chǎng)力做功，W＝qElsin 30°＝. 7.M、N兩金屬板豎直放置，使其帶電后與電源斷開(kāi)，懸掛其中的帶電小球P(如圖)偏離豎直方向．設(shè)P球始終不與金屬板接觸，下列會(huì)使OP懸線(xiàn)與豎直方向的夾角增大的措施是(　　) A．保持板間間距不變，將M、N板一起向右平移 B．保持N板不動(dòng)，將M板緩慢向右平移少許 C．保持M板不動(dòng)，將N板緩慢向右平移少許 D．保持M板不動(dòng)，將N板緩慢向下平移少許 解析：選D．使OP懸線(xiàn)與豎直方向的夾角增大即增大小球的受力，使板間的場(chǎng)強(qiáng)變大即可．A選項(xiàng)中保持板間間距不變，將M、N板一起平移，電勢(shì)

9、差不變，OP與豎直方向的夾角不變，A錯(cuò)誤；B、C選項(xiàng)中，保持N板不動(dòng)，將M板緩慢向右平移或保持M板不動(dòng)，將N板緩慢向右平移，板間距離變化，由于電荷量和板的面積都不變，由電容的決定式C＝、電容的定義式C＝和場(chǎng)強(qiáng)公式E＝，得E＝，則知板間場(chǎng)強(qiáng)不變，OP懸線(xiàn)與豎直方向的夾角均不變，故B、C錯(cuò)誤；保持M板不動(dòng)，將N板緩慢向下平移時(shí)，由于S減小，所以由E＝知場(chǎng)強(qiáng)增大，小球所受的電場(chǎng)力增大，OP懸線(xiàn)與豎直方向的夾角增大．故D正確． 二、多項(xiàng)選擇題 8．有一個(gè)正放電的電容器，若使它的電荷量減少3×10－6 C，其電壓降為原來(lái)的，則(　　) A．電容器原來(lái)帶的電荷量是9×10－6 C B．電容器原來(lái)帶

10、的電荷量是4.5×10－6 C C．電容器原來(lái)的電壓可能是5 V D．電容器原來(lái)的電壓可能是5×10－7 V 解析：選BC．由C＝得C＝＝，解得Q＝4.5×10－6 C，故B正確；當(dāng)U1＝5 V時(shí)，C1＝＝ F＝0.9 μF；當(dāng)U2＝ 5×10－7 V時(shí)，C2＝＝ F＝9 F．這么大的電容可以說(shuō)在哪里都沒(méi)有，F(xiàn)的單位非常大，一般的電容都是μF以及pF.故電壓不可能為5×10－7 V．故C項(xiàng)正確． 9．一個(gè)空氣平行板電容器，極板間距離為d，正對(duì)面積為S，充以電荷量Q后，兩極板間電壓為U，為使電容器的電容加倍，可采用的辦法是(　　) A．將電壓變?yōu)? B．將帶的電荷量變?yōu)?Q C．將極

11、板正對(duì)面積變?yōu)?S D．將兩極板間充滿(mǎn)介電常數(shù)為2的電介質(zhì) 解析：選CD．電容器的電容和電容器極板上的電荷量、電壓無(wú)關(guān)，所以選項(xiàng)A、B不正確；根據(jù)公式C＝可知選項(xiàng)C、D正確． 10．如圖所示是一個(gè)由電池、電阻R、開(kāi)關(guān)S與平行板電容器組成的串聯(lián)電路，開(kāi)關(guān)S閉合．一帶電液滴懸浮在兩板間P點(diǎn)不動(dòng)，下列說(shuō)法不正確的是(　　) A．帶電液滴可能帶正電 B．增大兩極板距離的過(guò)程中，電阻R中有從a到b的電流，電容器中負(fù)電荷從B到A C．?dāng)嚅_(kāi)S，減小兩極板正對(duì)面積的過(guò)程中，液滴將加速下降 D．?dāng)嚅_(kāi)S，減小兩極板距離過(guò)程中，液滴靜止不動(dòng) 解析：選ABC．帶電液滴懸浮在兩板間P點(diǎn)不動(dòng)，說(shuō)明所受

12、電場(chǎng)力和重力平衡，即電場(chǎng)力豎直向上，故液滴帶負(fù)電，故A錯(cuò)．增大兩極板距離的過(guò)程中，由C＝電容變小，由于兩極板與電源相連，兩端電壓不變，Q＝CU，極板上的帶電量將變小，故放電電流從a到b，但是，電荷不能通過(guò)電容器，故B錯(cuò)．?dāng)嚅_(kāi)S，電容器的帶電量不變，減小兩極板正對(duì)面積的過(guò)程中，由C＝電容變小，由公式Q＝CU，可知兩端電壓增大，電場(chǎng)強(qiáng)度E＝增大，故向上的電場(chǎng)力增大，故液滴將加速向上運(yùn)動(dòng)，故C錯(cuò)．?dāng)嚅_(kāi)S，電容器的帶電量不變，減小兩極板距離過(guò)程中，由C＝電容變大，Q＝CU，兩式聯(lián)立得到電場(chǎng)強(qiáng)度不變，故液滴靜止不動(dòng)，故D對(duì)． 三、非選擇題 11．如圖所示實(shí)驗(yàn)裝置可用來(lái)探究影響平行板電容器電容的因素，

13、其中電容器左側(cè)極板和靜電計(jì)外殼接地，電容器右側(cè)極板與靜電計(jì)金屬球相連． (1)本實(shí)驗(yàn)過(guò)程使用的實(shí)驗(yàn)方法是_____________________________． (2)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中進(jìn)行如下操作：使電容器帶電后與電源斷開(kāi)． 如要研究電容C和兩板間間距d的關(guān)系，應(yīng)保持_________不變，改變_____________；看到的現(xiàn)象是______________________________． 答案：(1)控制變量法　(2)兩極板間正對(duì)面積和電介質(zhì)　兩板間間距d　靜電計(jì)指針張角有變化 12．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＝3.0×10－10 F，兩極

14、板間距離d＝1.20×10－3 m, 取g＝10 m/s2，求： (1)該電容器所帶電荷量． (2)若極板間有一帶電微粒，其質(zhì)量為m＝2.0×10－3 kg，恰在極板間處于靜止?fàn)顟B(tài)，則微粒帶電荷量多少？帶何種電荷？ 解析：(1)由公式C＝得Q＝CU＝3×10－10×12 C＝3.6×10－9 C． (2)若帶電微粒恰在極板間靜止，則qE＝mg，而E＝，解得q＝＝ C＝2.0×10－6 C，微粒帶負(fù)電荷． 答案：(1)3.6×10－9 C (2)2.0×10－6 C　負(fù)電荷 13．(2018·河南洛陽(yáng)高二期中)如圖，一平行板電容器的兩個(gè)極板豎直放置，在兩極板間有一帶電小球，小球

15、用一絕緣輕線(xiàn)懸掛于O點(diǎn)．先給電容器緩慢充電，使兩極板所帶電荷量分別為＋Q和－Q，此時(shí)懸線(xiàn)與豎直方向的夾角為.再給電容器緩慢充電，直到懸線(xiàn)和豎直方向的夾角增加到，且小球與兩極板不接觸．求第二次充電使電容器正極板增加的電荷量． 解析：設(shè)電容器電容為C，第一次充電后兩極板之間的電壓為：U＝ 兩極板之間電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)為：E＝，式中d為兩極板間的距離 按題意，當(dāng)小球偏轉(zhuǎn)角θ1＝時(shí)，小球處于平衡位置．設(shè)小球質(zhì)量為m，所帶電荷量為q， 則有Fcos θ1＝mg，F(xiàn)sin θ1＝qE 式中F為此時(shí)懸線(xiàn)的張力． 聯(lián)立以上各式得tan θ1＝ 設(shè)第二次充電使正極板上增加的電荷量為ΔQ，此時(shí)小球偏轉(zhuǎn)角θ2＝，則tan θ2＝ 由以上兩式得：＝ 代入數(shù)據(jù)解得ΔQ＝2Q 答案：2Q