2019高中物理 第一章 静电场 8 电容器的电容练习 新人教版选修3-1.doc

18 8 电容器的电容电容器的电容知识点一 电容器的电容 1.(多选)关于电容器的电容,下列说法正确的是( ) A.电容器所带的电荷量越多,电容就越大 B.电容器两极板间的电势差越大,电容就越大 C.电容器所带的电荷量增加一倍,则两极板间的电势差也增加一倍 D.电容是表征电容器容纳电荷本领的物理量 2.(多选)对于某个给定的电容器,图 L1-8-1 中能够恰当地描述其所带电荷量Q、两端的电 压U、电容C之间相互关系的是( )图 L1-8-1 知识点二 平行板电容器 3.如图 L1-8-2 所示,电源A两端的电压恒为 6V,电源B两端的电压恒为 8V,当开关 S 从A扳 到B时,通过电流计的电荷量为 1.2×10-5C,则电容器的电容为( ) A.2×10-5FB.1.5×10-6F C.6×10-6FD.8.6×10-7F图 L1-8-2 4.(多选)如图 L1-8-3 所示是一个由电池、电阻R与平行板电容器组成的电路,在减小电容 器两极板间距离的过程中( ) A.电阻R中没有电流 B.电容器的电容变大 C.电阻R中有从a流向b的电流 D.电阻R中有从b流向a的电流图 L1-8-3 5. 2017·广东高州中学期中 如图 L1-8-4 所示,两块平行金属板正对着水平放置,两板分别 与电源正、负极相连,当开关闭合时,一带电液滴恰好静止在两板间的M点,则 ( )图 L1-8-4 A.若减小两板间距,液滴仍静止 B.若增大两板间距,液滴将上升 C.开关再断开后,若减小两板间距,液滴仍静止 D.开关再断开后,若增大两板间距,液滴将下降 6.如图 L1-8-5 所示,一个平行板电容器两板间距离为d,其电容为C,所带电荷量为Q,上极 板带正电,现将一个带电荷量为+q的试探电荷由两极板间的A点移动到B点,A、B两点间的 距离为l,连线AB与极板间的夹角为 30°,则静电力对试探电荷所做的功等于 ( )图 L1-8-5A.B.C.D.2知识点三 探究平行板电容器的实验 7.如图 L1-8-6 所示,平行板电容器带上一定量的电荷后,将电容器的两极板A、B分别跟静 电计的金属球和外壳相连.下列说法中正确的是( ) A.将A极板向右移动少许,静电计指针的偏转角将增大 B.将B极板向上移动少许,静电计指针的偏转角将减小 C.将一块玻璃板插入A、B两极板之间,静电计指针的偏转角将减小 D.用手触摸一下B极板,静电计指针的偏转角将减小到零图 L1-8-6 8.静电计是测量电势差的仪器,指针偏转角度越大,金属外壳和上方金属小球间的电势差越 大.实验装置如图 L1-8-7 所示,在本实验中,静电计指针和A板等电势,静电计金属壳和B板 等电势,因此指针偏转角度越大表示A、B两极板间的电势差越大.现对电容器充电后断开电 源.若按图下方的说明来做实验,则可能观察到:甲图中两极板间电势差_;乙图中 两极板间电势差_;丙图中两极板间电势差_.(均选填“变大” “变小”或 “不变”) 保持d不变, 保持S不变, 保持 S、d不变,在两 向上平移左极板 向左平移左移板 极板间插入电介质 甲 乙 丙 图 L1-8-7 9.(多选)有一个空气平行板电容器,极板间相距d,正对面积为S,充以电荷量Q后,两极板间 电压为U,为使电容器的电容加倍,可采用的办法是 ( )A.将电压变为 B.将带电荷量变为 2QC.将极板间的距离变为 D.两板间充满介电常数为 2 的电介质 10.平行板电容器充电后断开电源,将其中一块金属板沿远离另一极板的方向平移一小段距 离.图 L1-8-8 表示此过程中电容器两极板间电场强度E随两极板间距离d的变化关系,其中 正确的是( )图 L1-8-8 11. 2017·湖州期中 密立根油滴实验原理图如图 L1-8-9 所示,用喷雾器从平行板电容器上 板的小孔喷入大小、质量和电荷量各不相同的油滴.当电容器两板间保持电压U不变,且上 板接电源正极时,部分油滴悬浮.下列说法正确的是( )3图 L1-8-9A.当增大两板间的距离时,悬浮的油滴将向上运动 B.若将下极板稍微向左平移,悬浮的油滴将向上运动 C.当减小两板间的距离时,悬浮的油滴仍保持静止 D.若将下极板稍微向右平移,悬浮的油滴仍保持静止 12.(多选)如图 L1-8-10 所示,C为中间插有电介质的电容器,a和b为其两极板,a板接地;P 和Q为两竖直放置的平行金属板,在两板间用绝缘线悬挂一带电小球,P板与b板用导线相 连,Q板接地.开始时悬线静止在竖直方向,在b板带电后,悬线偏转了角度.在以下方法中,能 使悬线的偏角变大的是( )图 L1-8-10 A.缩小a、b间的距离 B.加大a、b间的距离 C.取出a、b两极板间的电介质 D.换一块形状大小相同、介电常数更大的电介质 13.如图 L1-8-11 所示是一个由电池、电阻R、开关 S 与平行板电容器组成的电路,开关 S 闭合.一带电液滴悬浮在两板间P点不动,下列说法正确的是( ) A.带电液滴可能带正电 B.增大两极板间距离的过程中,电阻R中有从a到b的电流,电容器中负电荷从B运动到A C.断开 S,减小两极板正对面积的过程中,液滴将加速下降图 L1- 8-11 D.断开 S,减小两极板距离的过程中,液滴保持静止 14.A和B为两块水平放置的平行金属板(A在上,B在下),两板间的电势差U=200V,要使一个 质量为 5g、电荷量为-5×10-6C 的微粒恰能在两极板间的某点静止,g取 10m/s2,求: (1)A极板的带电性质; (2)两极板间的距离.15.如图 L1-8-12 所示,平行板电容器的两个极板A、B水平,分别接在电压为 60V 的恒压电4源两极,两极板间距为 3cm,电容器带电荷量为 6×10-8C,A极板接地.求: (1)平行板电容器的电容; (2)平行板电容器两板之间的电场强度; (3)距B板 2cm 的M点处的电势.图 L1-8-121.CD 解析电容器的电容只与电容器本身的因素有关,而与电荷量和电势差无关,电容是 表征电容器容纳电荷本领的物理量,选项 C、D 正确. 2.BCD 解析因为电容器的电容 C 与它所带的电荷量 Q、两板间的电压 U 无关,只跟它本 身的因素有关,所以凡表示 C 随 U 或 Q 变化而变化的图线都是错误的,对于给定的电容器,C= 是不变的,反映在 Q-U 图像上是一条过原点的直线,反映在 U-C 图像上是一条横坐标不变 的直线. 3.D 解析当开关 S 接 A 时,电容器上极板带正电,所带电荷量 Q=CUA,当开关 S 扳到 B 时, 电容器上极板带负电,所带电荷量 Q'=CUB,该过程中通过电流计的电荷量 Q=Q+Q'=C(UA+UB) =1.2×10-5C,解得电容 C8.6×10-7F,选项 D 正确. 4.BD 解析在减小电容器两极板间距离的过程中,电容器始终与电源相连,则两极板间电 压 U 不变,由 C=知 d 减小,电容 C 增大,由 Q=UC 知电容器所带电荷量 Q 增加,电容器充 电,电路中有充电电流,所以电阻 R 中的电流方向是从 b 流向 a,故 B、D 正确. 5.C 解析当开关闭合时,带电液滴静止,有=mg,若减小两板间距,则液滴上升,若增大 两板间距,则液滴下降,选项 A、B 错误;开关再断开后,Q 一定,两板间的电场 E=与 d 无关,增 大或减小两板间距,液滴仍静止,选项 C 正确,选项 D 错误. 6.C 解析根据 U= ,E= ,可得 E=,所以从 A 到 B,静电力做功 W=qElsin30°=,C 正确. 7.C 解析在做选项中的操作时,电容器的电荷量 Q 保持不变,C=,保持 S 不变,减 小 d 时,C 增大,U 减小,偏转角 减小,选项 A 错误;保持 d 不变,减小 S 时,C 减小,U 增大, 偏转角 增大,选项 B 错误;将一块玻璃板插入 A、B 两极板之间,相当于增大了 r,C 增大,U 减小,偏转角 减小,选项 C 正确;用手触摸一下 B 极板,静电计指针的偏转角不变,选项 D 错误. 8.变大 变大 变小 解析电容器充电后断开电源,电容器的带电荷量保持不变,由 U= =知,正对面积 减小时,电势差变大,两极板距离增大时,电势差变大,插入电介质时,电势差变小. 9.CD 解析电容器的电容与电容器极板上的电荷量、电压无关,所以选项 A、B 不正确;根 据公式 C=,可以知道选项 C、D 正确. 10.C 解析由于平行板电容器充电后断开电源,电容器所带电荷量保持不变,两极板间电 场强度 E= =,E 不随两极板间距离 d 的变化而变化,C 正确,A、B、D 错误. 11.D 解析对悬浮的油滴,有=mg,保持电压 U 不变,当 d 增大时,合力向下,悬浮的油滴 将向下运动,选项 A 错误;若将下极板稍微向左平移或向右平移,S 减小,电场强度不变,合力5仍为 0,悬浮的油滴静止,选项 B 错误,选项 D 正确;当 d 减小时,悬浮的油滴向上运动,选项 C 错误. 12.BC 解析对小球受力分析,可知静电力 F=mgtan,若使悬线偏角变大,需要小球所受 静电力变大,由于 F=qE,所以 P、Q 间的电场强度应变大,又由于 E=,所以 P、Q 间的电势 差应变大,由于 a 接地、Q 接地与将 a 和 Q 用导线直接连接效果相同,故 Uba=UPQ,所以要求 a、b 间电势差变大,而极板电荷量保持不变,又根据 Uba= ,所以需要电容器电容减小,由 C= 知,B、C 正确,A、D 错误. 13.D 解析带电液滴在重力和静电力作用下处于平衡状态,静电力方向向上,电场方向向 下,故液滴带负电,选项 A 错误;由 C=和 Q=CU 可知,两极板间距离增大的过程中,C 变小,所 以 Q 变小,因此电容器放电,放电电流的方向从 a 到 b,负电荷由 B 板经电源和电阻 R 流向 A 板,选项 B 错误;断开 S,由 C=、Q=CU 和 U=Ed,可知 E=,Q 不变,S 减小,所以 E 增大,静 电力大于重力,液滴加速上升,选项 C 错误;由 E=知,Q 不变,d 减小,E 不变,液滴静止,选项 D 正确. 14.(1)正电 (2)0.02m 解析(1)微粒受到的重力方向竖直向下,要使微粒静止,必须有竖直向上的静电力,因微粒 带负电,受力的方向与电场的方向相反,故电场方向向下,即 A 极板带正电. (2)因微粒恰能在两极板间的某点静止,故其所受合力为零,静电力的大小等于重力,即 mg=Eq= q,代入数据可得 d=0.02m. 15.(1)1×10-9F (2)2×103V/m,方向竖直向下 (3)-20V 解析(1)平行板电容器的电容 C=F=1×10-9F (2)两板之间为匀强电场,E= =V/m=2×103V/m,方向竖直向下 (3)M 点与 A 板间距离为 dAM=d-dBM=1cm A 与 M 间电势差 UAM=EdAM=20V 又 UAM=A-M,A=0 可得 M=-20V