1.8电容器 电容 达标作业（word版含解析）

2021-2022学年教科版（2019）必修第三册
1.8电容器电容 达标作业（解析版）
1．下列物理研究的过程和方法和典故“曹冲称象”的称重方法类似的是
A．“电场强度”的定义方法
B．对“合力与分力”的定义方法
C．卡文迪许通过“卡文迪许扭称”测出万有引力常量
D．实验探究平行板电容器电容的决定因素
2．如图所示，两块大小、形状完全相同的金属平板平行放置，构成一平行板电容器，合开关S，电源给电容器充电．下列说法正确的是（ ）
A．保持S接通，减小两极板的距离，则两极板间电场的电场强度减小
B．保持S接通，在两极板间插入一块介质，则极板上的电量增大
C．断开S，减小两极板间正对面积，则两极板间的电势差减少
D．断开S，减小两极板间的距离，则极板上的电量减少
3．两块大小、形状完全相同的金属平板平行放置，构成一平行板电容器，与它相连接的电路如图所示。接通开关K，电源即给电容器充电，则（　　）
A．断开K，减小两极板间的距离，则两极板间的电势差减小
B．断开K，在两极板间插入一块绝缘介质，则两极板间的电势差增大
C．保持K接通，使两极板左右错开一些，则极板上的电荷量增大
D．保持K接通，减小两极板间的距离，则两极板间电场的电场强度减小
4．如图所示，平行板电容器与电动势为E的直流电源(内阻不计)和灵敏电流计连接，电容器下极板接地．一带电油滴位于电容器中的P点且恰好处于平衡状态．现将平行板电容器的上极板竖直向上移动一小段距离，则(　 )
A．带电油滴将沿竖直方向向上运动
B．P点的电势将降低
C．带电油滴在P点的电势能将减小
D．此过程中灵敏电流计中的电流方向是由b流向a
5．下列说法中正确的是（ ）
A．电容器两极板间的电压越高，电容就越大
B．点电荷就是元电荷
C．油罐车后面装一根拖地铁链，是为了防止静电累积造成火灾
D．感应起电是电荷从物体的一部分转移到另一部分，并失去了部分电子
6．一平行板电容器充电后与电源断开，负极板接地．两板间有一个正检验电荷固定在P点，如图所示，以C表示电容器的电容、E表示两板间的场强、φ表示P点的电势，EP表示正电荷在P点的电势能，若正极板保持不动，将负极板缓慢向左平移一小段距离L0的过程中，各物理量与负极板移动距离x的关系图象中正确的是（　　）
A． B．C．D．
7．如图所示，平行板电容器与电动势为E的直流电源（内阻不计）连接，下极板接地。一带电油滴位于电容器中的P点且恰好处于平衡状态。现将平行板电容器的上极板竖直向上移动一小段距离，则（　　）
A．带电油滴将沿竖直方向向上运动
B．P点的电势将降低
C．带电油滴的电势能将减小
D．电容器的电容减小，极板带电荷量将增大
8．一平行板电容器充电后与电源断开,正极板接地,在两极饭间有一带电油滴(电量很小,不响电场分布)位于P点且恰好处于平衡．如图所示,若保持正极板不动,将负极板移到图中虚线所示的位置,则（ ）
A．带电油滴将沿竖直方向向下运动
B．电容器的电压增大
C．P点的电势将不变
D．带电油滴的电势能升高
9．平行板电容器的电容为C，电荷量为Q，极板间的距离为d，在两极间的中点放一电荷量很小的点电荷q，它所受的电场力大小等于（　　）
A．8kq B．4kq C．2q D．q
10．关于电容器，以下说法错误的是（ ）
A．两个彼此绝缘而又互相靠近的导体，都可以组成一个电容器
B．充电后电容器两个极板上，分别带有等量异号电荷
C．一般来说，电容器极板的正对面积越大，电容器的电容越大
D．一般来说，电容器极板间的距离越远，电容器的电容越大
11．如图，在一个与电源相连接的空气平行板电容器两极板间插入电介质，与插入电介质前相比，下列说法中错误的是
A．电容器的电容变大，两极板所带电荷量增加
B．电容器两极板间的电压增大，两极板所带电荷量增加
C．电容器两极板间电压不变，两极板所带电荷量增加
D．电容器的电容变大，两极板间电压不变
12．据国外某媒体报道，科学家发明了一种新型超级电容器，能让手机几分钟内充满电，某同学登山时用这种超级电容器给手机充电，下列说法正确的是(　　)
A．充电时，电容器的电容变小
B．充电时，电容器存储的电能变小
C．充电时，电容器所带的电荷量可能不变
D．充电结束后，电容器不带电，电容器的电容为零
13．如图所示，平行金属板A、B组成的电容器，充电后与静电计相连．要使静电计指针张角变大，下列措施中可行的是( )
A．将A板向上移动 B．将A板向左移动
C．在A、B之间插入电介质 D．将B板电荷移走一部分
14．两块大小、形状完全相同的金属平板平行正对放置，构成一平行板电容器，与它相连接的电路如图所示，接通开关S，电源即给电容器充电．则
A．保持S接通，减小两极板间的距离，则在电阻R中会出现从b流向a的电流
B．断开S，增大两极板间的距离，则两极板间的场强会增大
C．保持S接通，在两极板间插入一块电介质，则极板上的电荷量增大
D．断开S，减小两极板间的距离，电容器上电荷量会增大
15．如图所示的实验装置中，平行板电容器的极板B与一静电计相接，极板A接地，静电计此时指针的偏角为θ.下列说法正确的是
A．将极板A向左移动一些，静电计指针偏角θ变大
B．将极板A向右移动一些，静电计指针偏角θ变大
C．将极板A向上移动一些，静电计指针偏角θ变大
D．在极板间插入一块有机玻璃板，静电计指针偏角θ变小
16．质量为m的飞机模型，在水平跑道上由静止匀加速起飞，假定起飞过程中受到的平均阻力恒为飞机所受重力的k倍，发动机牵引力恒为F，离开地面起飞时的速度为v，重力加速度为g．求：
（1）飞机模型的起飞距离（离开地面前的运动距离）；
（2）若飞机起飞利用电磁弹射技术，将大大缩短起飞距离。图甲为电磁弹射装置的原理简化示意图，与飞机连接的金属块（图中未画出）可以沿两根相互靠近且平行的导轨无摩擦滑动．使用前先给电容为C的大容量电容器充电，弹射飞机时，电容器释放储存电能所产生的强大电流从一根导轨流入，经过金属块，再从另一根导轨流出；导轨中的强大电流形成的磁场使金属块受磁场力而加速，从而推动飞机起飞。
①在图乙中画出电源向电容器充电过程中电容器两极板间电压u与极板上所带电荷量q的图像，在此基础上求电容器充电电压为U0时储存的电能；
②当电容器充电电压为Um时弹射上述飞机模型，在电磁弹射装置与飞机发动机同时工作的情况下，可使起飞距离缩短为x．若金属块推动飞机所做的功与电容器释放电能的比值为η，飞机发动的牵引力F及受到的平均阻力不变，求完成此次弹射后电容器剩余的电能。
17．如图所示的平行金属板电容器的电容为C=2×10-4F，极板A、B之间可以看成匀强电场，场强E=1.2×103V／m，极板间距离为L=5cm，电场中c点到A板、d点到B板的距离均为0.5cm，B板接地．求：
(1) d点处的电势φd；
(2)B板所带电荷量Q；
(3)d、c两点间的电势差Udc；
(4) 将电荷量q=-5×10-6C的带负电点电荷从d移到c，电场力做的功Wdc.
参考答案
1．B
【详解】
建立“电场强度”的概念，采用理想模型法，不是等效替代，故A错误；建立“合力和分力”的概念，采用的是等效替代的方法，故B正确；卡文迪许通过“卡文迪许扭称”测出万有引力常量采用的是微小变化放大法；故C错误；实验探究平行板电容器电容的决定因素的方法系采用了控制变量的方法；故D错误；故选B
点睛：本题考查了等效替代法、理想模型法、极值法等思想方法，是物理学的精髓所在，要注意在学习中体会相应的分析问题的方法．
2．B
【详解】
试题分析：保持S接通，则电容器两板间的电势差U不变，减小板间距离时，由可知，两极板间的电场的电场场强增大，故A错误；保持S接通，两板间的电势差不变，在两极板间插入一块介质，则电容增大，则由Q=CU可知极板上的电量增大，故B正确；断开S，两板上所带电量Q不变，减小两极板间正对面积，电容减小，由电容的定义式分析知，两极板间的电势差增大，故C错误；断开S，极板上的电量不变，故D错误；故选B.
考点：电容器的动态分析
3．A
【分析】
先根据电容的定义式分析电容如何变化，再根据电容的定义式分析电容器的电压或电量如何变化。
【详解】
AB．断开K，电容器所带电量不变，减小两极板间的距离或在两极板间插入一块绝缘介质，根据电容的定义式分析得知电容C增大，由分析得知，两极板间的电势差U减小，故A正确，B错误；
C．保持K接通，电容器板间电压U不变，使两极板左右错开一些，根据电容的定义式分析得知电容C减小，由分析得知，极板上的电荷量Q减小，故B错误。
D．保持K接通，板间电压U不变，减小两极板间的距离d，由公式分析得知，两极板间电场的电场强度E增大，故D错误。
故选A。
4．B
【详解】
试题分析：电容器和两极板相连，即两极板间的电势差恒定不变，当将平行板电容器的上极板竖直向上移动一小段距离，则两极板间的距离增大，根据公式可得两极板间的电场强度减小，所以电场力减小，故油滴将向下运动，A错误；由于电场强度减小，而P到下极板间的距离不变，所以根据公式可得P点到下极板间的电势差减小，而下极板电势为零，恒定不变，所以P点的电势减小，B正确；因为油滴带负电，所以根据公式可得带电油滴在P点的电势能将增大，C错误；根据公式可得电容减小，根据公式可得电容的电荷量减小，故电容器放电，电流由a到b，故D错误；
考点：考查了电容器的动态变化
【名师点睛】在分析电容器动态变化时，需要根据判断电容器的电容变化情况，然后结合，等公式分析，需要注意的是，如果电容器和电源相连则电容器两极板间的电压恒定，如果电容器充电后与电源断开，则电容器两极板上的电荷量恒定不变
5．C
【详解】
试题分析：电容是表征电容器容纳电荷本领大小的物理量，与电容器的电压无关；
基元电荷又称“基本电量”，在各种带电微粒中，电子电荷量的大小是最小的，人们把最小电荷叫做元电荷，常用符号e表示；
油罐车后面装一根拖地铁链，可将摩擦产生的静电导入大地，防止静电累积造成火灾；感应起电是电荷从物体的一部分转移到另一部分，电荷量总量不变．
解：A、电容是表征电容器容纳电荷本领大小的物理量，由电容器本身的特性决定，与电容器的电压无关．故A错误．
B、元电荷是指最小的电荷量，带电体看作点电荷的条件，当一个带电体的形状及大小对它们间相互作用力的影响可忽略时，这个带电体可看作点电荷，是由研究问题的性质决定，与自身大小形状无具体关系；故B错误．
C、油罐车后面装一根拖地铁链，可将摩擦产生的静电导入大地，防止静电累积造成火灾；故C正确．
D、感应起电是电子从物体的一部分转移到另一部分，或一个物体转移到另一个物体，但电子总数没有变化，即电荷守恒．故D错误．
故选C．
【点评】本题关键要理解并掌握电容的物理意义、静电的防止与应用、电荷守恒定律等等，解答的关键是最元电荷的正确理解，要明确元电荷与电子的区别和联系．
6．C
【详解】
A．根据平行板电容器的电容公式，有
电容C随x变化图线应为曲线，故A错误；
B．电容器的电容定义式和决定式为
电场强度
联立可得
E与x无关，电场强度E随x变化图线应为平行于x轴的直线，故B错误；
C．负极板接地，电势，两板间电势差
正极板电势
设正极板与P点间距离为d2P，电势差
所以P点电势
其中E、d、d2P，为定值，即P点电势随x变化的图线是截距为正值、斜率为正值的一条直线，故C正确；
D．正电荷在的P点电势能
也是截距为正值、斜率为正值的一条直线，故D错误。
故选C。
7．B
【详解】
A．上极板向上移动一小段距离后，板间电压不变，仍为E，故电场强度
将减小，油滴所受电场力（qE）减小，故油滴将向下运动，A错误；
B．P点的电势大于0，且P点与下极板间的电势差
E减小，P点到下极板的距离不变，所以P点的电势减小，B正确；
C．带电油滴原来处于平衡状态可知，油滴带负电，又知道P点的电势降低，油滴向下运动时电场力做负功，油滴的电势能应增加，C错误；
D．电容器的电容
d增大，电容C减小，由
知，U不变，C减小，则Q减小，D错误。
故选 B。
8．C
【分析】
平行板电容器充电后与电源断开后所带电量不变．移动极板，根据推论分析板间场强是否变化．由电容的决定式分析电容的变化，确定电压U的变化．根据P点与上板间电势差的变化，分析P点的电势如何变化，判断电势能的变化．
【详解】
平行板电容器充电后与电源断开后所带电量Q不变，根据推论得知，板间场强E不变，油滴仍然平衡，A错误．将负极板移到图中虚线所示的位置，电容器板间距离减小，由电容的决定式得知电容C增大，由电容的定义式分析得知，电压U变小．由U=Ed得知，P点与下板间的电势差不变，则P点的电势不变，负电荷的电势能W不变，则C正确，BD错误．故选C．
【点睛】
电容器的电量和正对面积不变，板间场强E不变是重要的推论，要能根据电容的决定式、电容的定义式和场强推论进行分析．
9．D
【详解】
平行板电容器的电容定义式为，极板间存在匀强电场有，得，而电荷在匀强电场中受电场力为，所以；故选D.
【点睛】
平行板电容器极板间存在匀强电场，根据及求出电场强度，再根据F=Eq即可求解.
10．D
【详解】
试题分析：两个极板是彼此绝缘并且相互靠近即可组成电容器，故A正确；平行板电容器带电时，两极板会分别带有等量异种电荷，，B正确；根据可得一般来说，电容器极板的正对面积越大，电容器的电容越大，电容器极板间的距离越远，电容器的电容小，故C正确D错误；
考点：考查了电容器电容
11．B
【详解】
在空气平行板电容器两极板间插入电介质,根据电容的决定式 分析得知,电容C增大,平行板与电源相连，所以板间电压U一定,由电容的定义式得到,两极板所带电荷量Q增加，ACD正确；B错误；本题选不正确的，故选B
12．B
【详解】
A．电容器的电容是由电容器自身的因素决定的，故充电时，电容器的电容不变，故A正确；
B．充电时，电容器所带的电荷量减小，存储的电能变小，故B正确；
C．充电时，手机电能增加，电容器上的电荷量一定减小，故C错误；
D．电容器的电容是由电容器自身的因素决定的，故充电结束后，电容器的电容不可能为零；故D错误；
故选B．
13．AB
【详解】
AB．电容器所带电量Q保持不变，静电计指针张角变大，板间电势差U变大，由
分析可知，电容C变小，根据
分析可知板间距离应减增大、或电介常数减小、或者减小正对面积，故AB正确；
C．插入电解质介电常数会增大，电容会变大，C错误；
D．将B板放走部分电荷，由
可知电势差减小，张角减小，故D错误。
故选AB。
14．AC
【详解】
试题分析：根据电容的定义式 ，减小d，电容C增大，保持S接通，电容器两极板间电压不变，再根据，知Q增大，电容器充电，则在电阻R中会出现从b流向a的电流，故选项A正确；断开S，电容器电量不变，两极板的距离增大，极板间电场的电场强度不变，选项B错误；根据电容的定义式，在两极板间插入一块电介质，电容C增大，根据，知Q增大，选项C正确；断开S，电容器上电荷量保持不变，选项D错误．
15．ACD
【详解】
试题分析：由于电容器左端接地，静电计外壳接地，所以静电计的夹角表示电容器两极板的电压，将将极板A向左移动一些，则两极板间的距离增大，根据公式可得电容减小，因为两极板间的电荷量恒定，所以根据公式可得两极板间的电压增大，故静电计指针偏角θ变大，反之将极板A向右移动一些，两极板间的距离减小，静电计指针偏角θ变小，A正确B错误；将极板A向上移动一些，两极板正对面积减小，所以根据公式可得电容减小，因为两极板间的电荷量恒定，所以根据公式可得两极板间的电压增大，故静电计指针偏角θ变大，故C正确；在极板间插入一块有机玻璃板，则变大，所以根据公式可得电容变大，因为两极板间的电荷量恒定，所以根据公式可得两极板间的电压减小，故静电计指针偏角θ变小，故C正确；
考点：考查了电容器的动态变化
【名师点睛】在分析电容器动态变化时，需要根据判断电容器的电容变化情况，然后结合，等公式分析，需要注意的是，如果电容器和电源相连则电容器两极板间的电压恒定，如果电容器充电后与电源断开，则电容器两极板上的电荷量恒定不变
16．（1）；（2）①，； ②
【详解】
（1）平均阻力为
依据牛顿第二定律和运动学规律有
设飞机的起飞距离为s，依据运动学公式
解得
（2）①根据
如图所示
依据图像可得电容器储存电能的规律
由于
则电容器充电电压为U0时，电容器储存电能
②电容器电压为Um时，电容器储存电能
设电容器释放的电能为E'，由动能定理有
解得
电容器剩余的电能
解得
17．（1）-6V（2）1.2×10-2C（3）48V（4）-2.4×10-4J
【详解】
（1）d点到B板的电势差UdB=-Ed=-1200×0.005V=-6V，所以φd=-6V
（2）BA间的电势差为：UBA=EL=1200×0.05V=60V
B板所带电荷量Q为：Q=CUBA=2×10-4×60C=1.2×10-2C；
（3）Ldc=0.05-2×0.5×10-2m=0.04m
d、c两点间的电势差为：Udc=ELdc=48V
（4）Wdc=qUdc=-2.4×10-4J