高中物理 第2章 電勢能與電勢差 第4節(jié) 電容器 電容學業(yè)分層測評 魯科版選修3-1

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電容器 電容 (建議用時：45分鐘) [學業(yè)達標] 1．電容器是一種常用的電子元件．對電容器認識正確的是(　　) A．電容器的電容表示其儲存電荷的能力 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反比 D．電容的常用單位有μF和pF,1 μF＝103 pF 【解析】　C＝是電容的定義式，不是決定式，故C與Q、U無關，B、C錯；1 μF＝106 pF，D錯；電容是表示電容器儲存電荷的能力的物理量，A選項正確． 【答案】　A 2．(多選)下列是描述對給定的電容器充電時其電荷量Q、電壓U、電容C之間相互關系的圖象，其中正確的是(　　) 【導學號：34660063】 【解析】　對于給定電容器的電容是由電容器本身決定的，與電容器的帶電荷量Q的大小和兩極板間的電壓U的大小無關，不能認為C與Q成正比，與U成反比，故D正確，A、B錯誤；而C圖告訴我們電容器所帶的電荷量與極板間的電壓成正比，其比值即電容器的電容不變，故C正確． 【答案】　CD 3．(多選)C＝和C＝是兩個電容器電容的公式．關于它們的說法，正確的是(　　) A．從C＝可以看出，電容的大小取決于其所帶電荷量和電壓 B．從C＝可以看出，電容的大小取決于電介質的種類、導體的形狀和兩極板的位置關系 C．它們都適用于各種電容器 D．C＝是適用于各種電容器的定義式，C＝是只適用于平行板電容器的決定式 【解析】　公式C＝是電容的定義式，適用于各種電容器，C＝是平行板電容器電容的決定式，只適用于平行板電容器，故A、C錯誤，B、D正確． 【答案】　BD 4．(多選)某電容器上標有“1.5 μF　9 V”字樣，則該電容器(　　) A．所帶電荷量不能超過1.510－6 C B．所帶電荷量不能超過1.3510－5 C C．所加電壓不應超過9 V D．該電容器的擊穿電壓為9 V 【解析】　電容器上標出的電壓為額定電壓，即電容器正常工作時的電壓，擊穿電壓大于額定電壓，故C對，D錯；而由C＝可得，Q＝CU，當電容器兩極板間電壓恰為9 V時，電容器所帶的電荷量達到最大值，即Q＝1.510－69 C＝1.3510－5 C. 【答案】　BC 5．如圖246所示實驗中，關于平行板電容器的充、放電，下列說法正確的是(　　) 【導學號：34660064】 圖246 A．開關接1時，平行板電容器充電，且上極板帶正電 B．開關接1時，平行板電容器充電，且上極板帶負電 C．開關接2時，平行板電容器充電，且上極板帶正電 D．開關接2時，平行板電容器充電，且上極板帶負電 【解析】　開關接1時，平行板電容器充電，上極板與電源正極相連而帶正電，A對，B錯；開關接2時，平行板電容器放電，放電結束后上下極板均不帶電，C、D錯． 【答案】　A 6．一充電后的平行板電容器保持兩極板的正對面積、間距和電荷量不變，在兩極板間插入一電介質，其電容C和兩極板間的電勢差U的變化情況是(　　) A．C和U均增大　 B．C增大，U減小 C．C減小，U增大 D．C和U均減小 【解析】　由C＝可知，插入電介質后，εr增大，電容C增大；由U＝可知U減小，故選B. 【答案】　B 7．板間距為d的平行板電容器所帶電荷量為Q時，兩極板間電勢差為U1，板間場強為E1.現將電容器所帶電荷量變?yōu)?Q，板間距變?yōu)閐，其他條件不變，這時兩極板間電勢差為U2，板間場強為E2，下列說法正確的是(　　) A．U2＝U1，E2＝E1 B．U2＝2U1，E2＝4E1 C．U2＝U1，E2＝2E1 D．U2＝2U1，E2＝2E1 【解析】　U1＝，E1＝.當板間距變?yōu)閐時，由C＝可知電容變?yōu)?C，而所帶電荷量也變?yōu)?Q，故U2＝＝U1，E2＝＝2＝2E1，C選項正確． 【答案】　C 8．有一充電的平行板電容器，兩極板間電壓為3 V，先使它的電荷量減少310－4 C，于是電容器兩板間的電壓降為原來的，此電容器的電容是多大？若電容器極板上的電荷量全部放掉，電容器的電容是多大？ 【導學號：34660065】 【解析】　電容器兩極板間電勢差的變化量為 ΔU＝U＝2 V 由C＝，有C＝ F＝1.510－4 F＝150 μF 電容器的電容是由本身決定的，與是否帶電無關，所以電容器放掉全部電荷后，電容仍是150 μF. 【答案】　150 μF　150 μF [能力提升] 9．在如圖247所示的電路中，閉合開關S，用電壓為U的直流電源對平行板電容器充電，要使電容器兩板間電壓大于U，可采取的辦法為(　　) 圖247 A．先將S斷開，然后將兩板間距離拉大一些 B．先將兩板間距離拉大一些，然后將S斷開 C．先將兩板正對面積減少一些，然后將S斷開 D．先將S斷開，然后將兩板間距離減小一些 【解析】　若先斷開S，Q不變化，再將電容器的兩板間距離拉大，C減小，由Q＝CU知U增大，選項A正確；若先拉大兩板間距離，電壓U不變，再斷開S，U仍不變化，選項B錯誤；若先將兩板正對面積減少，電壓U不變，再將S斷開，U仍不變化，選項C錯誤；若先將S斷開，Q不變化，再將兩板間距離減小時，C增大，由Q＝CU知U減小，選項D錯誤． 【答案】　A 10．(多選)如圖248所示，平行板電容器的兩個極板與水平地面成一角度，兩極板與一直流電源相連．若一帶電粒子恰能沿圖中所示的水平直線通過電容器，則在此過程中，該粒子(　　) 圖248 A．所受重力與電場力平衡 B．電勢能逐漸增加 C．動能逐漸增加 D．做勻變速直線運動 【解析】　由題意可知粒子做直線運動，受到豎直向下的重力和垂直極板的電場力，考慮到電場力和重力不可能平衡，故只有電場力與重力的合力方向水平向左才能滿足直線運動條件，故粒子做勻減速直線運動，電場力做負功，電勢能逐漸增加，B、D對． 【答案】　BD 11．(多選)如圖249所示，平行板電容器的兩極板A、B與電池兩極相接，一個帶正電的小球懸掛在電容器內部，閉合開關S，電容器充電，這時懸線偏離豎直方向夾角為θ，那么(　　) 【導學號：34660066】 圖249 A．保持開關S閉合，帶正電的A板向B板靠近，則θ增大 B．保持開關S閉合，帶正電的A板向B板靠近，則θ不變 C．開關S斷開，帶正電的A板向B板靠近，則θ增大 D．開關S斷開，帶正電的A板向B板靠近，則θ不變 【解析】　閉合開關，電容器充電，結果A板帶正電，B板帶負電，小球在重力、繩子拉力和電場力的作用下處于平衡狀態(tài)．若保持開關S閉合，A板向B板靠近時，兩板間的電勢差保持不變，根據E＝，場強E將增大，所以小球所受電場力也將變大，故θ角增大． 開關S斷開，A板向B板靠近時，則極板的帶電量將不變，由E＝，U＝和C＝，可得E＝，所以E將不變，小球所受電場力也不變，所以θ不變． 正確選項為A、D. 【答案】　AD 12．如圖2410所示，平行板電容器的兩個極板A、B分別接在電壓為60 V的恒壓電源上，兩極板間距為3 cm，電容器帶電荷量為610－8 C，A極板接地．求： 圖2410 (1)平行板電容器的電容； (2)平行板電容器兩板之間的電場強度； (3)距B板為2 cm的C點處的電勢． 【解析】　(1)由電容定義式 C＝＝ F＝110－9 F. (2)兩板之間為勻強電場 E＝＝ V/m＝2103 V/m，方向豎直向下． (3)C點距A板間距離為dAC＝d－dBC＝1 cm A與C間電勢差UAC＝EdAC＝20 V 又UAC＝φA－φC，φA＝0可得φC＝－20 V. 【答案】　(1)110－9 F　(2)2103 V/m，方向豎直向下　(3)－20 V