2018年高中物理 第1章 靜電場(chǎng) 1.10 深入理解電容器的電容習(xí)題 新人教版選修3-1.doc

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深入理解電容器的電容（答題時(shí)間：30分鐘）1. 如圖所示，一個(gè)質(zhì)量為m、帶電量為q的粒子從兩帶電平行金屬板的正中間沿與勻強(qiáng)電場(chǎng)垂直的方向射入，不計(jì)粒子所受的重力，當(dāng)粒子的入射速度為v時(shí)，它恰能穿過(guò)一電場(chǎng)區(qū)域而不碰到金屬板上，現(xiàn)欲使質(zhì)量為m、入射速度為v/2的粒子也能恰好穿過(guò)這一電場(chǎng)區(qū)域而不碰到金屬板，在以下的僅改變某一物理量的方案中，不可行的是（ ）A. 使粒子的帶電量減少為原來(lái)的1/4B. 使兩板間所接電源的電壓減小到原來(lái)的一半C. 使兩板間的距離增加到原來(lái)的2倍D. 使兩極板的長(zhǎng)度減小為原來(lái)的一半2. 已知一平行金屬板電容器帶電量為210-3C，兩板間的電勢(shì)差為2V，若使電容器的帶電量增至410-3C，則電容器的電容為（ ）A. 1103F B. 110-3F C. 210-3F D. 2103F3. 如下圖所示，兩塊完全相同的金屬板A、B，金屬板A與靜電計(jì)相連，用一根與絲綢摩擦過(guò)的有機(jī)玻璃棒接觸金屬板A，靜電計(jì)指針有一偏角，現(xiàn)讓金屬板B靠近金屬板A，則靜電計(jì)指針的偏角（ ）A. 變大 B. 變小C. 不變 D. 上述三種情況都有可能4. 如圖，A、B為水平放置的平行金屬板，兩板間距離為d，分別與電源兩極相連。兩板的中央各有一小孔M和N，今有一帶電質(zhì)點(diǎn)，自A板上方間距離為d的P點(diǎn)由靜止開(kāi)始自由下落（P、M、N在同一豎直線(xiàn)上），空氣阻力和金屬板的厚度不計(jì)，到達(dá)N孔時(shí)速度恰好為零，然后沿原路徑返回。若保持兩極板間電壓不變，則（ ）A. 若把A板向下平移一小段距離，質(zhì)點(diǎn)自P點(diǎn)自由下落后仍能返回B. 若把A板向上平移一小段距離，質(zhì)點(diǎn)自P點(diǎn)自由下落后仍能返回C. 若把B板向下平移一小段距離，質(zhì)點(diǎn)自P點(diǎn)自由下落后將穿過(guò)N孔繼續(xù)下落D. 若把B板向上平移一小段距離，質(zhì)點(diǎn)自P點(diǎn)自由下落后將穿過(guò)N孔繼續(xù)下落 5. 如圖所示，兩平行金屬板水平放置并接到電源上，一個(gè)帶電微粒P位于兩板間恰好平衡，現(xiàn)用外力將P固定住，然后使兩板各繞其中點(diǎn)轉(zhuǎn)過(guò)角，如圖中虛線(xiàn)所示，再撤去外力，則帶電微粒P在兩板間（ ）A. 保持靜止 B. 向左做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)C. 電勢(shì)能不變 D. 電勢(shì)能將變小6. 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(kāi)始運(yùn)動(dòng)，重力加速度為g。粒子運(yùn)動(dòng)的加速度為（ ）A. B. C. D. 7. 如圖甲所示的電路中，電源電動(dòng)勢(shì)E=8V，電阻R與一個(gè)電流傳感器相連，傳感器可以將電路中的電流隨時(shí)間變化的曲線(xiàn)顯示在計(jì)算機(jī)屏幕上，先將S接2給電容器C充電，再將S接1，結(jié)果在計(jì)算機(jī)屏幕上得到如圖乙所示的曲線(xiàn)，將該曲線(xiàn)描繪在坐標(biāo)紙上（坐標(biāo)紙上的小方格圖中未畫(huà)出），電流坐標(biāo)軸每小格表示0.1mA，時(shí)間坐標(biāo)軸每小格表示0.1s，曲線(xiàn)與AOB所圍成的區(qū)域面積約為80個(gè)小方格。則下列說(shuō)法正確的是（ ）A. 充電電流由a極板穿過(guò)電容器內(nèi)部流向b極板B. 放電電流方向如甲圖i所示方向C. 電容器充電完畢時(shí)，所帶電荷約為810-4CD. 電容器的電容約為0.1F8. 如圖所示，水平放置的平行板電容器，兩板間距為d=8cm，板長(zhǎng)為L(zhǎng)=25cm，接在直流電源上，有一帶電液滴以v0=0.5m/s的初速度從板間的正中央水平射入，恰好做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)它運(yùn)動(dòng)到P處時(shí)迅速將下板向上提起cm，液滴剛好從金屬板末端飛出，求：（1）將下板向上提起后，液滴的加速度大小和方向；（2）液滴從射入運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)所用時(shí)間。（g取10m/s2）9. 如圖所示，水平放置的平行板電容器，原來(lái)兩板不帶電，上極板接地，它的極板長(zhǎng)L = 0.1m，兩板間距離 d = 0.4 cm，有一束相同微粒組成的帶正電粒子流從兩板中央沿平行極板方向射入，由于重力作用微粒能落到下板上，微粒所帶電荷立即轉(zhuǎn)移到下極板且均勻分布在下極板上。設(shè)前一微粒落到下極板上時(shí)后一微粒才能開(kāi)始射入兩極板間。已知微粒質(zhì)量為 m = 210-6kg，電量q = 110-8 C，電容器電容為C =10-6 F。（g=10m/s2）求：（1）為使第一個(gè)粒子能落在下板中點(diǎn)，則微粒入射速度v0應(yīng)為多少？（2）以上述速度入射的帶電粒子，最多能有多少落到下極板上？1. BC 解析：設(shè)平行板長(zhǎng)度為L(zhǎng)，寬度為2d，板間電壓為U，當(dāng)速度為v時(shí)恰能穿過(guò)一電場(chǎng)區(qū)域而不碰到金屬板上，粒子在水平方向上做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，有。在垂直電場(chǎng)方向做初速度為零的勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，根據(jù)牛頓第二定律可得，故有，現(xiàn)欲使速度為的粒子也能恰好穿過(guò)這一電場(chǎng)區(qū)域而不碰到金屬板，則沿初速度方向距離仍是L，垂直初速度方向距離仍為，如果粒子的帶電量減少為原來(lái)的，則，可行，故A不符合題意，如果使兩板間所接電源的電壓減小到原來(lái)的一半，則，故B符合題意，如果使兩板間的距離增加到原來(lái)的2倍，此時(shí)垂直初速度方向距離應(yīng)為d，。不可行，故C符合題意；使兩極板的長(zhǎng)度減小為原來(lái)的一半，可行，故D不符合題意。2. B 解析：根據(jù)定義式可得：，根據(jù)決定式，當(dāng)電容器的帶電量發(fā)生變化時(shí)，電容器的電容不變，故選B。3. B 解析：用一根與絲綢摩擦過(guò)的有機(jī)玻璃棒接觸金屬板A，則A帶上了正電，若讓金屬板B靠近金屬板A，則根據(jù)可知，C變大，根據(jù)Q=CU可知，U減小，故靜電計(jì)指針偏角減小，故選B。4. ABC 解析：若把A板向下或向上平移一小段距離，質(zhì)點(diǎn)下落至N孔時(shí)，重力做功與電場(chǎng)力做功仍相等，到N孔速度為零，沿原路返回，故A、B對(duì)；若把B板向下平移一小段距離，質(zhì)點(diǎn)自P點(diǎn)自由下落到達(dá)N孔時(shí)重力做功大于電場(chǎng)力做功，粒子仍有向下的速度，穿過(guò)N孔繼續(xù)下落，故C對(duì)；若把B板向上平移一小段距離，假設(shè)粒子仍能到達(dá)N孔，則重力做的正功小于電場(chǎng)力做的負(fù)功，總功為負(fù)，說(shuō)明粒子沒(méi)有到達(dá)N孔時(shí)速度已經(jīng)減為零，故D錯(cuò)。5. BD 解析：沒(méi)有轉(zhuǎn)動(dòng)前，兩極板間的距離為d，轉(zhuǎn)動(dòng)后，根據(jù)幾何知識(shí)可得，故電場(chǎng)強(qiáng)度變?yōu)?，方向旋轉(zhuǎn)了，粒子受豎直向下的重力和垂直上極板向上的電場(chǎng)力，在豎直方向上電場(chǎng)力，即在豎直方向上合力為零，所以合力沿水平方向向左，又初速度為零，所以向左做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，粒子在豎直方向上沒(méi)有位移，重力做功為零，而電場(chǎng)力做正功，所以電勢(shì)能減小，故BD正確。6. A 解析：由電容器的兩極板與電源相連，可知極板間電壓恒定，有金屬板存在時(shí)，板間電場(chǎng)強(qiáng)度為，此時(shí)帶電粒子靜止，可知，把金屬板從電容器中抽出后，板間電場(chǎng)強(qiáng)度為，此時(shí)粒子加速度為，聯(lián)立可得，A正確。7. C 解析：充電結(jié)果使a板帶正電，b板帶負(fù)電，電流并未穿過(guò)電容器極板內(nèi)部，A錯(cuò)誤；放電電流方向與甲圖i所示方向相反，B錯(cuò)誤；根據(jù)圖象的含義，因Q=It，所以方格的面積表示電容器的放電量，也為充電的總電量，Q=0.110-30.180C=810-4C，故C正確；由C的定義式=10-4F，知D錯(cuò)誤。8. 解：（1）帶電液滴在板間受重力和豎直向上的電場(chǎng)力，因?yàn)橐旱蝿蛩龠\(yùn)動(dòng)，所以有：當(dāng)下板向上提起后，d減小，E增大，電場(chǎng)力增大，故液滴向上偏轉(zhuǎn)，在電場(chǎng)中做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)。此時(shí)液滴所受電場(chǎng)力=此時(shí)加速度a=，方向豎直向上；（2）設(shè)液滴從P點(diǎn)開(kāi)始在勻強(qiáng)電場(chǎng)中飛行的時(shí)間為，=0.2s而液滴從剛進(jìn)入電場(chǎng)到出電場(chǎng)的時(shí)間=0.5s所以液滴從射入開(kāi)始勻速運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)所用時(shí)間為=0.3s。9. 解：（1）第一個(gè)粒子只受重力：t=0.02s =2.5m/s（2）以v0速度入射的帶電粒子，恰好打到下極板右邊緣時(shí)，有=0.04 s，由 mgqE=maE=n=600個(gè)