2022-2023學(xué)年高中物理 第一章 靜電場(chǎng) 第8節(jié) 電容器的電容課時(shí)作業(yè) 新人教版選修3-1

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1、2022-2023學(xué)年高中物理 第一章 靜電場(chǎng) 第8節(jié) 電容器的電容課時(shí)作業(yè) 新人教版選修3-1 1．下列關(guān)于電容器及其電容的敘述正確的是(　　) A．任何兩個(gè)彼此絕緣而又相互靠近的導(dǎo)體，就組成了電容器，跟這兩個(gè)導(dǎo)體是否帶電無(wú)關(guān) B．電容器所帶的電荷量是指每個(gè)極板所帶電荷量的代數(shù)和 C．電容器的電容與電容器所帶電荷量成反比 D．一個(gè)固定電容器的電荷量增加ΔQ＝1．0×10－6 C時(shí)，兩板間電壓升高10 V，則電容器的電容無(wú)法確定 解析：選A．電容器既然是儲(chǔ)存電荷的容器，它里面有無(wú)電荷不影響其儲(chǔ)存電荷的能力，A正確；電容器所帶的電荷量指任一極板電荷量的絕對(duì)值，B錯(cuò)誤；電容器的電容由電

2、容器結(jié)構(gòu)決定，不隨帶電荷量的變化而變化，C錯(cuò)誤；由C＝＝可求電容器的電容，D錯(cuò)誤． 2． 某位移式傳感器的原理示意圖如圖所示，E為電源，R為電阻，平行金屬板A、B和介質(zhì)P構(gòu)成電容器，當(dāng)可移動(dòng)介質(zhì)P向左勻速移出的過程中(　　) A．電容器的電容變大 B．電容器的電荷量保持不變 C．M點(diǎn)的電勢(shì)比N點(diǎn)的電勢(shì)低 D．流過電阻R的電流方向從M到N 解析：選D．當(dāng)可移動(dòng)介質(zhì)P向左勻速移出的過程中，介電常數(shù)減小，電容器電容變小，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；電容器的電壓等于電源電動(dòng)勢(shì)不變，電荷量Q＝CU減小，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；電容器放電，電流方向M→R→N，M點(diǎn)的電勢(shì)比N點(diǎn)的電勢(shì)高，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確． 3．

3、 (2018·江西臨川一中質(zhì)檢)如圖所示是測(cè)定液面高度h的電容式傳感器示意圖，E為電源，G為靈敏電流計(jì)，A為固定的導(dǎo)體芯，B為導(dǎo)體芯外面的一層絕緣物質(zhì)，C為導(dǎo)電液體．已知靈敏電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)方向與電流方向的關(guān)系為電流從左邊接線柱流進(jìn)電流計(jì)，指針向左偏．如果在導(dǎo)電液體的深度h發(fā)生變化時(shí)觀察到指針正向左偏轉(zhuǎn)，則(　　) A．導(dǎo)體芯A所帶電荷量在增加，液體的深度h在增大 B．導(dǎo)體芯A所帶電荷量在減小，液體的深度h在增大 C．導(dǎo)體芯A所帶電荷量在增加，液體的深度h在減小 D．導(dǎo)體芯A所帶電荷量在減小，液體的深度h在減小 解析：選D．電流計(jì)指針向左偏轉(zhuǎn)，說(shuō)明流過電流計(jì)G的電流由左→右，則導(dǎo)體

4、芯A所帶電荷量在減小，由Q＝CU可知，導(dǎo)體芯A與液體形成的電容器的電容減小，則液體的深度h在減小，故D正確． 4．板間距為d的平行板電容器所帶電荷量為Q時(shí)，兩極板間電勢(shì)差為U1，板間電場(chǎng)強(qiáng)度為E1．現(xiàn)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(shí)兩極板間電勢(shì)差為U2，板間電場(chǎng)強(qiáng)度為E2，下列說(shuō)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：選C．由公式E＝、C＝和C∝可得E∝，所以Q加倍，E也加倍，再由U＝Ed可得U相等，C正確． [課時(shí)作業(yè)] [學(xué)生用書P123(單

5、獨(dú)成冊(cè))] 一、單項(xiàng)選擇題 1． 如圖所示，為某一電容器中所帶電荷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．是充電過程 B．是放電過程 C．該電容器的電容為5．0×10－2 F D．該電容器所帶電荷量的變化量為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)． 2．一充電后的平行板電容器保持兩極板的正對(duì)面積、間距和電荷量不變，在兩極板間插入一電介質(zhì)，其電容C和兩極板間的電勢(shì)差U

6、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：選B．由公式C＝知，在兩極板間插入一電介質(zhì)，其電容C增大，由公式C＝知，電荷量不變時(shí)U減小，B正確． 3．一個(gè)空氣平行板電容器，極板間距離為d，正對(duì)面積為S，充上電荷量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．將帶電荷量變?yōu)?Q C．將極板正對(duì)面積變?yōu)? D．將兩極板間距離變?yōu)? 解析：選D．電容器的電容與電容器極板上的電荷量、極板間電壓無(wú)關(guān)，故選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；由電容的決定式C＝可知選項(xiàng)D正確，C錯(cuò)誤． 4． 如圖

7、所示是一只利用電容器電容(C)測(cè)量角度(θ)的電容式傳感器的示意圖，當(dāng)動(dòng)片和定片之間的角度(θ)發(fā)生變化時(shí)，電容(C)便發(fā)生變化，于是通過知道電容(C)的變化情況就可以知道角度(θ)的變化情況．下列圖象中，最能正確反映角度(θ)與電容(C)之間關(guān)系的是(　　) 解析：選B．兩極板正對(duì)面積S＝(π－θ)R2，則S∝(π－θ)，又因?yàn)镃∝S，所以C∝(π－θ)，令C＝k(π－θ)，解得θ＝π－(k為常數(shù))，所以B正確． 5． 如圖所示，將平行板電容器接在電池組兩極間，兩板間的帶電塵埃恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)．若將兩板緩慢地錯(cuò)開一些，其他條件不變，則(　　) A．電容器帶電荷量不變 B．電

8、源中將有電流從正極流出 C．塵埃仍靜止 D．電流計(jì)中將有電流，電流方向b→a 解析：選C．電容器與電池組連接，其電壓不變，帶電塵埃靜止，靜電力與重力平衡，qE＝mg，兩極板錯(cuò)開時(shí)電場(chǎng)強(qiáng)度不變，故C正確；因電容減小，由Q＝CU知電荷量Q減小，電容器放電，電流方向a→b，A、B、D錯(cuò)誤． 6． 如圖所示，平行板電容器的兩極板A、B接于電源兩極，一帶正電的小球懸掛在電容器內(nèi)部，閉合S，電容器充電，這時(shí)懸線偏離豎直方向的夾角為θ，下列說(shuō)法中正確的是(　　) A．保持S閉合，將A板向B板靠近，則θ增大 B．保持S閉合，將A板向B板靠近，則θ不變 C．?dāng)嚅_S，將A板向B板靠近，則θ增大

9、 D．?dāng)嚅_S，將A板向B板靠近，則θ減小 解析：選A．保持S閉合，則電容器兩極板間的電壓不變，由E＝可知，當(dāng)A板向B板靠近時(shí)，E增大，θ增大，選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；斷開S，則兩極板帶的電荷量不變，由Q＝CU＝＝E可知，將A板向B板靠近，并不改變極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度，故θ不變，選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤． 7． 如圖，一平行板電容器的兩極板與一電壓恒定的電源相連，極板水平放置，極板間距為d；在下極板上疊放一厚度為l的金屬板，其上部空間有一帶電粒子P靜止在電容器中．當(dāng)把金屬板從電容器中快速抽出后，粒子P開始運(yùn)動(dòng)．重力加速度為g．粒子運(yùn)動(dòng)的加速度為(　　) A．g B．g C．g D．g 解析：

10、選A．帶電粒子在電容器兩極板間時(shí)受到重力和電場(chǎng)力的作用，最初處于靜止?fàn)顟B(tài)，由二力平衡條件可得：mg＝q；當(dāng)把金屬板從電容器中快速抽出后，電容器兩極板間的電勢(shì)差不變，但兩極板間的距離發(fā)生了變化，引起電場(chǎng)強(qiáng)度發(fā)生了變化，從而電場(chǎng)力也發(fā)生了變化，粒子受力不再平衡，產(chǎn)生了加速度，根據(jù)牛頓第二定律ma＝mg－q，兩式聯(lián)立可得a＝g． 二、多項(xiàng)選擇題 8．一個(gè)電容器的規(guī)格是“100 μF、25 V”，對(duì)這兩個(gè)數(shù)據(jù)的理解正確的是(　　) A．這個(gè)電容器加上25 V電壓時(shí)，電容才是100 μF B．這個(gè)電容器最大電容是100 μF，當(dāng)帶電荷量較小時(shí)，電容小于100 μF C．這個(gè)電容器所加電壓不能高

11、于25 V D．這個(gè)電容器所加電壓可以低于25 V，但電容不變，總是100 μF 解析：選CD．100 μF代表電容器的電容，與所帶電荷量和所加電壓無(wú)關(guān)，25 V是指電容器耐壓值為25 V，當(dāng)其兩端電壓超過25 V時(shí)，電容器將被擊穿． 9．連接在電源兩極上的平行板電容器，當(dāng)兩極板間距離減小時(shí)(　　) A．電容器的電容C變大 B．電容器極板的帶電荷量變大 C．電容器兩極板間的電勢(shì)差U變大 D．電容器兩極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度E變大 解析：選ABD．電容器兩極板間距離減小，由C∝得其電容變大，所以A正確；因?yàn)殡娙萜鬟B在電源上，所以兩極板間的電壓保持不變，故C錯(cuò)誤；由Q＝CU得電容器所帶電荷

12、量變大，所以B正確；由E＝知，兩極板間的場(chǎng)強(qiáng)變大，所以D正確． 10． 一平行板電容器充電后與電源斷開，負(fù)極板接地，在兩極板間有一正電荷(電荷量很小)固定在P點(diǎn)，如圖所示，以E表示兩極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度，U表示電容器的電壓，Ep表示正電荷在P點(diǎn)的電勢(shì)能，若保持負(fù)極板不動(dòng)，將正極板移到圖中虛線所示的位置，則(　　) A．U變小，E不變 B．E變大，Ep變大 C．U變小，Ep不變 D．U不變，Ep不變 解析：選AC．電容器充電后與電源斷開，說(shuō)明電容器帶的電荷量不變．由C∝，U＝，推出U∝d，因此正極板向負(fù)極板接近，即d變小時(shí)，U變?。挥钟蒃＝，U∝d，故E不變，選項(xiàng)A正確，選項(xiàng)B、D

13、錯(cuò)誤．負(fù)極板接地即以負(fù)極板作為零電勢(shì)點(diǎn)，電場(chǎng)強(qiáng)度E不變，P點(diǎn)的電勢(shì)不變，正電荷在P點(diǎn)的電勢(shì)能也不變，選項(xiàng)C正確． 三、非選擇題 11． 如圖所示，平行板電容器的兩個(gè)極板A、B分別接在電壓為U＝60 V的恒壓電源上，兩極板間距為d＝3 cm，電容器帶電荷量為Q＝6×10－8 C，A極板接地．求： (1)平行板電容器的電容C； (2)平行板電容器兩板之間的電場(chǎng)強(qiáng)度E； (3)距B板為2 cm的P點(diǎn)處的電勢(shì)φP． 解析：(1)由電容定義知 C＝＝F＝1×10－9F． (2)兩板之間為勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度大小為 E＝＝ V/m＝2×103 V/m，方向豎直向下． (3)P點(diǎn)距A

14、板間距離為 dAP＝d－dBP＝1 cm A與P間電勢(shì)差UAP＝EdAP＝20 V 又因?yàn)閁AP＝φA－φP，φA＝0 可得φP＝－20 V． 答案：(1)1×10－9F　(2)2×103 V/m，方向豎直向下　(3)－20 V 12．如圖所示，兩塊豎直放置的平行金屬板A、B，板間距離d＝0．04 m，兩板間的電壓U＝400 V，板間電場(chǎng)可視為勻強(qiáng)電場(chǎng)．在A、B兩板上端連線的中點(diǎn)Q的正上方，距Q為h＝1．25 m的P點(diǎn)處有一帶正電的小球，已知小球的質(zhì)量m＝5×10－6 kg，電荷量q＝5×10－8 C．設(shè)A、B板足夠長(zhǎng)，g取10 m/s2．試求： (1)帶正電的小球從P點(diǎn)開始

15、由靜止下落，經(jīng)多長(zhǎng)時(shí)間和金屬板相碰； (2)相碰時(shí)，離金屬板上端的距離多大． 解析：(1)設(shè)小球從P到Q需時(shí)間t1，由h＝gt得 t1＝ ＝ s＝0．5 s， 小球進(jìn)入電場(chǎng)后其飛行時(shí)間取決于靜電力產(chǎn)生的加速度a，設(shè)小球在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t2，則有 qE＝ma，E＝，＝at， 以上三式聯(lián)立，得 t2＝d＝0．04× s＝0．02 s， 運(yùn)動(dòng)總時(shí)間t＝t1＋t2＝0．5 s＋0．02 s＝0．52 s． (2)小球由P點(diǎn)開始由靜止下落，在豎直方向上始終做自由落體運(yùn)動(dòng)，在時(shí)間t內(nèi)的位移為 y＝gt2＝×10×(0．52)2 m＝1．352 m． 相碰時(shí)，與金屬板上端的距離為 s＝y(tǒng)－h(huán)＝1．352 m－1．25 m＝0．102 m． 答案：(1)0．52 s　(2)0．102 m