2019春高中物理 第1章 靜電場(chǎng) 8 電容器的電容課時(shí)作業(yè) 新人教版選修3-1.doc

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第一章　8 電容器的電容 基礎(chǔ)夯實(shí) 一、選擇題(1～3題為單選題，4～6題為多選題) 1．(2018山東省濟(jì)南外國(guó)語(yǔ)學(xué)校、濟(jì)南第一中學(xué)等四校高二期末)以下說(shuō)法正確的是(　D　) A．由E＝F/q可知，電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度E與F成正比 B．由公式φ＝ε/q可知，電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)φ與q成反比 C．由Uab＝Ed可知，勻強(qiáng)電場(chǎng)中的任意兩點(diǎn)a、b間的距離越大，則兩點(diǎn)間的電勢(shì)差也一定越大 D．公式C＝Q/U中，電容器的電容大小C與電容器兩極板間電勢(shì)差U無(wú)關(guān) 解析：公式E＝，是運(yùn)用比值法定義的，反映電場(chǎng)的性質(zhì)，E由電場(chǎng)本身決定，與F無(wú)關(guān)，故A錯(cuò)誤；公式φ＝運(yùn)用比值法定義，φ與ε、q無(wú)關(guān)，反映電場(chǎng)本身的性質(zhì)，故B錯(cuò)誤；由Uab＝Ed可知，勻強(qiáng)電場(chǎng)中的任意兩點(diǎn)a、b間沿電場(chǎng)線方向的距離越大，兩點(diǎn)間的電勢(shì)差才越大，故C錯(cuò)誤；公式C＝運(yùn)用比值法定義，反映電容器本身的特性，C與電容器兩極板間電勢(shì)差U無(wú)關(guān)，故D正確。 2．傳感器是自動(dòng)控制設(shè)備中不可缺少的元件，已經(jīng)滲透到宇宙開(kāi)發(fā)、環(huán)境保護(hù)、交通運(yùn)輸以及家庭生活等各種領(lǐng)域。如圖所示為幾種電容式傳感器，其中通過(guò)改變電容器兩極板間距離而引起電容變化的是(　C　) 解析：A選項(xiàng)改變的是介質(zhì)，B、D選項(xiàng)改變的是正對(duì)面積，C選項(xiàng)改變的是兩板間的距離，故C正確。 3．(2016黑龍江佳木斯二中高二上學(xué)期期中)一個(gè)電容器帶電量為Q時(shí)，兩極板間的電壓為U，若使其帶電量增加410－7C，電勢(shì)差增加20V，則它的電容是(　B　) A．110－8F　　 B．210－8F C．410－8F　　 D．810－8F 解析：已知電容器電量的增加量ΔQ＝410－7C，板間電壓的增加量ΔU＝20V，則電容為C＝＝F＝210－8F，故選B。 4．(2017北京市昌平區(qū)高二上學(xué)期期末)如圖所示，由M、N兩塊相互靠近的平行金屬板組成的平行板電容器，極板M與靜電計(jì)的金屬球相接，極板N和靜電計(jì)的外殼均接地。給電容器充電，靜電計(jì)指針張開(kāi)一定角度。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，電容器所帶電荷量不變。下面操作能使靜電計(jì)指針張角變大的是(　AB　) A．將N板向上平移 B．將N板向左平移遠(yuǎn)離M板 C．將N板向右平移靠近M板 D．在M、N之間插入有機(jī)玻璃板 解析：將N板向上平移，正對(duì)面積減小，根據(jù)C＝，電容減小，根據(jù)U＝，Q不變，則電勢(shì)差增大，張角變大，選項(xiàng)A正確；將N板向左平移遠(yuǎn)離M板，d變大，根據(jù)C＝，電容變小，根據(jù)U＝，Q不變，則電勢(shì)差增大，張角變大，選項(xiàng)B正確；將N板向右平移靠近M板，d變小，根據(jù)C＝，電容變大，根據(jù)U＝，Q不變，則電勢(shì)差減小，張角變小，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；在M、N之間插入有機(jī)玻璃板，根據(jù)C＝，電容變大，根據(jù)U＝，Q不變，則電勢(shì)差減小，張角變小，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 5．如圖所示，平行板電容器的兩極板A、B接于電池兩極，一帶正電的小球懸掛在電容器內(nèi)部，閉合開(kāi)關(guān)S，電容器充電，這時(shí)懸線偏離豎直方向的夾角為θ，則 下列說(shuō)法正確的是(　AB　) A．保持S閉合，將A板向B板靠近，則θ變大 B．?dāng)嚅_(kāi)S，將A板向B板靠近，則θ不變 C．保持S閉合，懸線燒斷，則小球在電場(chǎng)中將做自由落體運(yùn)動(dòng) D．?dāng)嚅_(kāi)S，懸線燒斷，則小球在電場(chǎng)中將作變加速曲線運(yùn)動(dòng) 解析：保持S閉合，電容器兩端電壓不變，將A板向B板靠近，由E＝U/d可以判斷電場(chǎng)強(qiáng)度變大，θ增大，選項(xiàng)A正確；斷開(kāi)S，電荷量Q不變，將A板向B板靠近，由U＝Q/C、E＝U/d和C＝可以判斷電場(chǎng)強(qiáng)度不變，則θ不變，選項(xiàng)B正確。懸線燒斷，小球?qū)⒀貞揖€拉力的反方向做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，C、D選項(xiàng)錯(cuò)誤。 6．(2016福建龍巖一中高二上學(xué)期期中)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，若將該電容器兩端的電壓從40V降低到36V，對(duì)電容器來(lái)說(shuō)正確的是(　BD　) A．是充電過(guò)程 B．是放電過(guò)程 C．該電容器的電容為5.010－2F D．電容器的電量變化量為0.02C 解析：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＝510－3F，可知C錯(cuò)；ΔQ＝CΔU＝510－34C＝0.02C，D正確。 二、非選擇題 7．如圖所示，一平行板電容器接在U＝12V的直流電源上，電容C＝3.010－10F，兩極板間距離d＝1.2010－3m，取g＝10m/s2，求： (1)該電容器所帶電荷量。 (2)若板間有一帶電微粒，其質(zhì)量為m＝2.010－3kg，恰在板間處于靜止?fàn)顟B(tài)，則微粒帶電荷量為多少？帶何種電荷？ 答案：(1)3.610－9C　(2)2.010－6C　負(fù)電荷 解析：(1)由公式C＝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＝， 則q＝＝C ＝2.010－6C，微粒帶負(fù)電荷。 能力提升 一、選擇題(1～3題為單選題，4題為多選題) 1．(2018河南省實(shí)驗(yàn)中學(xué)高二上學(xué)期期中)靜電計(jì)是在驗(yàn)電器的基礎(chǔ)上制成的，用其指針張角的大小來(lái)定性顯示其金屬球與外殼之間的電勢(shì)差大小。如圖所示，A、B是平行板電容器的兩個(gè)金屬板，G為靜電計(jì)。開(kāi)始時(shí)開(kāi)關(guān)S閉合，靜電計(jì)指針張開(kāi)一定角度，為了使指針張開(kāi)的角度增大些，下列采取的措施可行的是(　A　) A．?dāng)嚅_(kāi)開(kāi)關(guān)S后，將A、B兩極板分開(kāi)些 B．保持開(kāi)關(guān)S閉合，將A、B兩極板分開(kāi)些 C．保持開(kāi)關(guān)S閉合，將A、B兩極板靠近些 D．保持開(kāi)關(guān)S閉合，將變阻器滑動(dòng)觸頭向右移動(dòng) 解析：要使靜電計(jì)的指針張開(kāi)角度增大些，必須使靜電計(jì)金屬球和外殼之間的電勢(shì)差增大，斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S后，將A、B兩極板分開(kāi)些，電容器的帶電量不變，電容減小，電勢(shì)差增大，A正確；保持開(kāi)關(guān)S閉合，將A、B兩極板分開(kāi)或靠近些，靜電計(jì)金屬球和外殼之間的電勢(shì)差不變，B、C錯(cuò)誤；保持開(kāi)關(guān)S閉合，將滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)觸頭向右或向左移動(dòng)，靜電計(jì)金屬球和外殼之間的電勢(shì)差不變，D錯(cuò)誤。 2．如圖所示，平行板電容器中懸浮一帶電微粒P，今把A、B兩半方形金屬盒相對(duì)插入，當(dāng)A、B合攏時(shí)，對(duì)微粒運(yùn)動(dòng)情況的判斷正確的是(　B　) A．向上運(yùn)動(dòng) B．向下運(yùn)動(dòng) C．仍保持靜止 D．條件不足，無(wú)法判斷 解析：帶電微粒在勻強(qiáng)電場(chǎng)中懸浮，說(shuō)明重力與靜電力平衡，若兩個(gè)金屬盒相對(duì)插入，當(dāng)它們合攏時(shí)，金屬盒有靜電屏蔽的作用，其內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)將變?yōu)榱?，所以帶電微粒將不受靜電力作用，在重力作用下做自由落體運(yùn)動(dòng)，故B正確。 3．如圖所示，把一個(gè)平行板電容器接在電壓U＝10V的電源上，現(xiàn)進(jìn)行下列四步操作：①閉合S；②在兩板中央插入厚為的金屬板；③斷開(kāi)S；④抽出金屬板。則此時(shí)電容器兩板間的電勢(shì)差為(　D　) A．0　　 B．10V C．5V　　 D．20V 解析：每一步操作造成的影響如下： ①閉合S，電源對(duì)電容器充電，直至電壓為U。設(shè)電容為C，則帶電荷量Q1＝CU ②插入厚為的金屬板，相當(dāng)于極板間距減小了，此時(shí)電容器帶電量Q2＝C′U＝2Q1 ③斷開(kāi)S，A、B兩極板的電荷量保持不變，即Q3＝Q2＝2Q1 ④抽出金屬板，電容器的電容仍為C，而電荷量為2Q1，所以?xún)砂彘g電勢(shì)差為＝2U＝20V。故正確答案選D。 4．利用傳感電容器可檢測(cè)礦井滲水，從而發(fā)出安全警報(bào)，避免事故的發(fā)生。如圖所示是一種通過(guò)測(cè)量電容器電容的變化來(lái)檢測(cè)液面高低的儀器原理圖，電容器的兩個(gè)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(shuō)法中，正確的有(　AC　) 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．如果指示器顯示電容增大，則容器中液面升高 D．如果指示器顯示電容減小，則容器中液面升高 解析：類(lèi)似于平行板電容器的結(jié)構(gòu)，導(dǎo)線芯和液體構(gòu)成電容器的兩塊電極，導(dǎo)線芯的絕緣層就是極間的電介質(zhì)，其厚度d相當(dāng)于兩平行板間的距離，進(jìn)入液體深度h相當(dāng)于兩平行板的相對(duì)面積(且h越大，則S越大)；所以d大時(shí)C就小，若C大時(shí)就表明h大。 二、非選擇題 5．(2016福建福州八中高二上學(xué)期期中)如圖所示，M、N為水平放置、互相平行的兩大塊金屬板，間距d＝35cm，已知N板電勢(shì)高，兩板間電壓U＝3.5104V?，F(xiàn)有一質(zhì)量m＝7.010－6kg，電荷量q＝6.010－10C的帶負(fù)電的油滴，由下板N下方距N為h＝15cm的O處豎直上拋，經(jīng)N板中間的P進(jìn)入電場(chǎng)，欲使油滴到達(dá)上板Q點(diǎn)時(shí)速度恰為零，問(wèn)油滴上拋的初速度v0為多大？ 答案：4m/s 解析：對(duì)于油滴運(yùn)動(dòng)全程，由動(dòng)能定理得： －mg(d＋h)－qU＝0－mv 解得：v0＝ ＝ ＝4m/s。 6．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，小球用一絕緣輕線懸掛于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)懸線與豎直方向的夾角為π/6。再給電容器緩慢充電，直到懸線和豎直方向的夾角增加到π/3，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。 答案：2Q 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＝ ① 兩極板之間電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)為E＝ ② 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 FTcosθ1＝mg ③ FTsinθ1＝qE ④ 式中FT為此時(shí)懸線的張力。 聯(lián)立①②③④式得 tanθ1＝ ⑤ 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 tanθ2＝ ⑥ 聯(lián)立⑤⑥式得 ＝ ⑦ 代入數(shù)據(jù)解得ΔQ＝2Q。