1.8电容器 电容 课后练习（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 课后练习（解析版）
1．如图所示，在水平放置两平行金属板M、N之间的P点，固定有一个带电荷量为－q的点电荷，两金属板通过电阻R接到直流电源上，其中N板接地．( )
A．当保持其它条件不变，而将M板向上移动的过程中，金属板带电荷量将增加
B．当保持其它条件不变，而将M板向上移动的过程中，通过R的电流方向是b指向a
C．当保持其它条件不变，而将M板向上移动到某处稳定后与移动前相 比，p处点电荷的电势变小
D．当保持其它条件不变，而将M板向上移动到某处稳定后与移动前相 比，p处点电荷的电势能变小
2．如图所示，平行板电容器的两个极板为A、B，B板接地，使其A板带有电荷量＋Q，B板带有电荷量－Q，板间电场中有一固定点P，以下说法正确的是(　　)
A．若将B板固定，A板下移时，P点的电场强度不变，P点电势降低
B．若将B板固定，A板下移时，P点的电场强度增大，P点电势升高
C．若将A板固定，B板上移时，P点的电场强度不变，P点电势降低
D．如果A板固定，B板上移时，P点的电场强度增大，P点电势升高
3．下列说法错误的是 （ ）
A．在同一电场中电场线越密的地方,同一电荷所受电场力越大
B．同一个电荷可能在电势越高的地方电势能越小
C．电场中某点的电场强度、电势高低与放入的试探电荷有关
D．电容器的电容表示其储存电荷的能力
4．图中A、B、C、D四个图是描述给定的电容器充电后，电容器的带电量Q、两板间电势差U、电容C之间相互关系的图线，其中错误的是（ ）
A． B． C．D．
5．2016年8月23日，第七届中国国际超级电容器产业展览会在上海举行，作为中国最大超级电容器展，众多行业龙头踊跃参与.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，一带电油滴位于容器中的点且恰好处于平衡状态，在其他条件不变的情况下，现将平行板电容器的两极非常缓慢地错开一些，那么在错开的过程中
A．电容器的电容C增大
B．电容器所带的电荷量Q减小
C．油滴将向下加速运动，电流计中的电流从N流向M
D．油滴静止不动，电流计中的电流从M流向N
6．如图所示，当被测物体在左右方向发生位移时，电介质板随之在电容器两极板之间移动。如果测出了电容的变化，就能知道物体位移的变化。若电容器的电容变大，则物体的运动可能的变化是 （　　）
A．加速向右移动 B．匀速向右移动
C．减速向右移动 D．减速向左移动
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）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下运动，电势能增加
B．带电油滴在沿竖直方向向上运动，电势能减小
C．P点的电势将升高
D．移动极板过程中灵敏电流计中的电流方向是由b流向a
8．激光闪光灯的电路原理如图所示，电动势为300V的电源向电容为6000F的电容器C充电完毕后，通过外加高压击穿“火花间隙”间空气，使电容器一次性向激光闪光灯放电，提供所有能量使闪光灯发出强光，则电容器放电过程释放的电量和通过闪光灯的电流方向为
A．1.8C 向左 B．1.8C 向右 C．2×10－5C 向左 D．2×10－5C 向右
9．以下说法正确的是 （ ）
A．由可知电场中某点的电场强度E与F成正比
B．由可知电场中某点的电势φ与q成反比
C．由U=Q/C，电容器两极板间电势差U与电容器的电量大小Q成正比
D．由Uab=Ed可知，匀强电场中的任意两点a、b间的距离越大，则两点间的电势差也一定越大
10．电容器两极板间电压一定，若正极板不动，将负极板远离正极板移动，则极板间某一给定的点与负极板间的电势差将 （ ）
A．变大
B．变小
C．不变
D．以上结论均有可能
11．物理概念的形成和物理规律的得出极大地推动了人类对自然界的研究和认识进程，下列关于物理概念和规律的说法正确的是（ ）
A．牛顿第一定律是利用逻辑思维对事实进行分析的产物，能用实验直接验证
B．伽利略将斜面实验的结果合理外推，发现了行星运动的规律
C．在研究带电体之间的相互作用时引入了点电荷的概念，只有电荷量很小的带电体才可看成点电荷
D．把电容器的带电量Q与两极板间电压U的比值定义为电容，是因为该比值的大小不取决于Q和U，且它能够反映电容器容纳电荷的本领
12． 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，增大两极板间的距离，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电介质，则极板上的电荷量不变
C．断开S，增大两极板间的距离，则两极板间的电势差减小
D．断开S，在两极板间插入一块电介质，则两极板间的电势差增大
13．如图，电容器正在通过电阻放电，电流方向如图所示，则下列说法正确的是：（　　）
A．电容器极板带电量在增加
B．电容器的电容在减小
C．电容器上极板带正电
D．电容器储存的能量正在通过电流做功转化为其他形式的能
14．平行板电容器的一个极板与静电计的金属杆相连,另一个极板与静电计的金属外壳相连,如图所示．给电容器充电后, 静电计偏转一个角度．如果保持电容器所带电量不变,以下情况中,可以使静电计指针的偏角增大的是
A．把两板间的距离增大
B．把两板的正对面积增大
C．在两板间插入相对介电常数较小的电介质
D．以上做法都不可以
15．如图所示，平行板电容器与直流电源连接，上极板接地。一带负电的油滴位于容器中的P点且处于静止状态。现将下极板竖直向下缓慢地移动一小段距离，则（　　）
A．带电油滴将竖直向下运动 B．带电油滴的机械能将增加
C．P点的电势将升高 D．电容器的电容增加，极板带电量增加
16．（1）把电容器的两个极板分别与电源两极相连，对电容器进行充电，该过程中能量是如何转化的？当把电容器两极相接，使电容器放电，该过程中能量是如何转化的？
（2）当电容器的带电荷量增加时，电容器两极板间的电势差如何变化？带电荷量Q和板间电势差U的比值是否发生变化？
17．如图所示，宁波一餐厅采用机器人“服务员”送餐，该机器人一次充电可干活8小时。其相关参数及某次运送线路图如下图所示。
电池容量/工作电压 40000mAh/50V
充电器输出电压/电流 30V/10A
运送最大里程 20km
（1）如图B所示，机器人从起点先向前走3m，再向右走8m，最后向前走3m抵达终点，求该机器人行走的位移；
（2）求该机器人的最大储存电能；
（3）求该机器人牵引力的平均大小；
（4）在（1）问前提下，不考虑电池充电时的热量损耗，则该机器人的充电时间至少为多少。
参考答案
1．C
【详解】
试题分析：当保持其它条件不变，而将M板向上移动的过程中，d增大，根据可知，电容C减小，因U不变，根据可知，电荷量减小，通过R的电流向右，即a指向b，故AB错误；由于电容器两端的电势差不变，将M板向上移动，d增大，根据可知，电场强度减小，根据，可知pN间的电势差减小，又，且N点电势为零，则p点的电势减小，根据，电荷为负电荷，则在p点的电势能变大．故C正确，D错误．故选C．
【点睛】电容器和电源相连，两端的电势差不变，通过电容的变化，结合Q=CU得出电荷量的变化，通过电容器带电量的变化确定通过R的电流流向．结合电场强度的变化，得出pN间电势差的变化，从而确定p点电势的变化，得出p点电势能的变化．
2．C
【详解】
AB．由题可知，电容器两极板所带电荷量不变，正对面积不变，A板下移时，根据
联立可推出
可知，P点的电场强度E不变，P点与下板的距离不变，根据公式
U=Ed
因为P点与下极板的电势差不变，则P点的电势不变，故AB错误．
CD．B板上移时，同理得知，P点的电场强度不变，根据公式
U=Ed
P点与下极板的电势差减小，而P点的电势高于下极板的电势，下极板的电势为零，所以P点的电势降低，故C正确，D错误。
故选C。
3．C
【详解】
在同一电场中电场线越密的地方电场强度越大，则同一电荷所受电场力越大，选项A正确； 同一个电荷若带负电，则在电势越高的地方电势能越小，选项B正确；电场中某点的电场强度、电势高低与放入的试探电荷无关，选项C错误；电容器的电容表示其储存电荷的能力，选项D正确；此题选择错误的选项，故选C.
4．A
【详解】
试题分析：电容表征电容器容纳电荷的本领大小，对于给定的电容器，其电容一定．电量Q=CU，Q与U成正比．根据这两点选择图象．
解：A、C、对于给定的电容器，其电容C一定，C﹣Q图象平行于横轴．故A错误，BD正确；
B、D对于给定的电容器，其电容C一定，电量Q=CU，Q与U成正比，Q﹣U图象是过原点的倾斜的直线．故C正确．
本题选择错误的，故选A．
【点评】本题考查识别、理解物理图象的能力．要抓住电容定义的方法：比值定义法，定义出来C与Q、U无关，反映电容器本身的性质．
5．B
【详解】
A、将两板缓慢地错开一些,两板正对面积减小,根据电容的决定式得知，电容减小，故A错误；
B、根据Q=CU，由于电容器电容减小，因两板间电压U不变，那么极板的电荷量会减小，故B正确；
C、将平行板电容器的两极非常缓慢地水平错开一些,由于电容器两板间电压不变,根据E=U/d，得知板间场强不变，油滴所受的电场力不变，则油滴将静止不动；再由C=Q/U知，电容器带电荷量减小，电容器处于放电状态，电路中产生顺时针方向的电流，则电流计中有N→M的电流．故C错误，D错误．
故选B．
【名师点睛】
带电油滴原来处于静止状态，电场力与重力平衡，将两板缓慢地错开一些后，分析板间场强有无变化，判断油滴是否仍保持静止；根据电容的决定式分析电容如何变化，由电容的定义式分析电荷量的变化，确定电路中电流的方向．
6．D
【详解】
电介质板插入电容器板间的部分越多，相对介电常数εr越大，电容C越大，故只有电介质板移动的方向会影响εr的大小，而与加速、减速无关。根据
可知，当电容C变大时，εr应该增大，电介质板应向左移动。
故选D。
7．A
【详解】
将平行板电容器的上极板竖直向上移动一小段距离，电容器板间距离增大，由于电容器两板间电压U不变，根据E=得知板间场强减小，油滴所受的电场力减小，则油滴将向下运动．电场力对油滴做负功，则油滴的电势能增加，故A正确，B错误．场强E减小，而P点与下极板间的距离不变，则由公式U=Ed分析可知，P点与下极板间电势差将减小，而P点的电势高于下极板的电势，则知P点的电势将降低．故C错误．根据Q=CU，由于电容器的极板间电势差U不变，电容器的电容C减小，故带电量减小，放电电流由a到b，故D错误；故选A．
【点睛】
本题运用E=分析板间场强的变化，判断油滴如何运动．运用推论：正电荷在电势高处电势能大，而负电荷在电势高处电势能小，来判断电势能的变化．
8．B
【详解】
电容器充电后所储存的电量为：，
在放电过程中将所有的电量放出，所以电容器放电过程释放的电量为1.8C
电容器充电后左极板带正电，所以在放电过程中通过闪光灯的电流方向向右，
故应选B．
9．C
【详解】
试题分析：公式为电场强度的计算式，电场强度大小与试探电荷受到的电场力无关，A错误；电势是人为规定的，与电荷量大小无关，B错误；因为电容器的电容恒定，所以电势差U与电容器的电量大小Q成正比，C正确；公式中d是两点沿电场线方向的距离，可知，在匀强电场中两点间沿电场线方向的距离越大时，两点的电势差才一定越大，若沿等势面，电势差为零，没有变化，故D错误．
考点：考查了电场强度；电容；电势差
10．A
【详解】
电容器两极板间电压一定，距离变大，场强E变小，极板间某一定点与正极板的电势差减小，因而与负极板间的电势差将增大，A正确、BCD错误．
故选A．
11．D
【分析】
根据物理学史和常识解答，记住牛顿、伽利略、笛卡儿、开普勒等著名物理学家的主要贡献即可．根据看作点电荷的条件判断．
【详解】
A．牛顿第一定律是利用逻辑思维对事实进行分析的产物，不能用实验直接验证；故A错误.
B．开普勒利用第谷的观测数据总结发现了行星运动的三大定律；故B错误.
C．在研究带电体之间的相互作用时引入了点电荷的概念．只有当带电体的大小和形状及电荷的分布对电荷间的作用力影响能忽略不计时，带电体才能看做点电荷，与带电体的大小无关；故C错误.
D．电容的定义是电容器的带电量Q与两极间电压U的比值叫电容，运用比值法定义，电容与Q、U无关，反映电容器容纳电荷的本领；故D正确.
故选D.
【点睛】
本题考查物理学史，是常识性问题，对于物理学上重大发现、发明、著名理论要加强记忆，这也是考试内容之一．
12．A
【详解】
试题分析: A、保持S接通，则两板间的电势差不变，因d增大，由可知，两极板间的电场的电场场强减小，故A正确；B、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，由知电容增大，则由可知极板上的电量增大，故B错误；C、断开S，两板上所带电量Q不变，增大距离d，电容C减小，由知电压增大；故C错误；D、断开S，在两极板间插入一块介质，电容增大，电量不变，U减小；故D错误；故选A．
考点：考查电容器的动态分析；电场强度；电容器．
【名师点睛】电容器的动态分析重点在于明确电容器的两种状态：充电后断开则极板上的电量不变；和电源相连，则两板间的电势差不变．
13．CD
【详解】
A．电容器充电时，电容器极板电量增加，电容器放电时，电容器极板电量减小，故A错误；
B．电容器的电容不随充电和放电而变化，只是电容器电量减小，故B错误；
C．根据电流方向可知，电容器上极板A带正电，下极板B带负电，故C正确；
D．电容器放电时，电能通过电流做功转化为其他形式的能，故D正确。
故选CD。
14．AC
【详解】
试题分析：增大板间距离，根据电容的决定式分析得知，电容C减小，而电容器的带电量Q不变，由分析得知，板间电势差U增大，则静电计的指针偏角变大，故A正确；增大极板正对面积，根据电容的决定式，分析得知，电容C增大，而电容器的带电量Q不变，由分析得知，板间电势差U减小，则静电计的指针偏角变小，故B错误；插入相对介电常数较小电介质，根据电容的决定式，分析得知，电容C减小，而电容器的带电量Q不变，由分析得知，板间电势差U增大，则静电计的指针偏角变大，故C正确；由上分析可知，故D错误．
考点：电容器的动态分析
【名师点睛】静电计用来测量电容器板间的电势差，电势差越大，指针的偏角越大．根据电容的决定式分析电容如何变化，再由电容的定义式分析电势差如何变化进行选择；本题是电容器的动态分析问题，由电容的决定式和定义式结合进行分析．
15．AC
【详解】
D．下极板缓慢向下移动一小段距离，d增大，据平行板电容的决定式
可知电容器电容C减小，因为两极板和电源相连，所以电压不变，根据公式
可知电荷量Q减少，D错误；
A．根据公式
可知两极板间的电场强度E减小，所以油滴受到的电场力减小，故重力大于电场力，带电油滴将向下运动，A正确；
C．电场中某点的电势等于该点到参考点间的电势差，由于上极板电势为零，电场中场强方向向下，沿电场方向电势降低，故P点电势小于零，即
P点到上极板（参考点）间的距离不变，场强E减小，故P点的电势升高，C正确；
B．因油滴向下运动过程电场力做负功，电势能增大，故机械能减小，B错误。
故选AC。
16．见解析
【详解】
(1)充电过程中电源内的化学能转化为电容器内的电场能；放电过程中电容器的电场能转化为电路中其他形式的能量．
(2)增大，不变．
17．（1）10m；（2）7200000J；（3）360N；（4）s
【详解】
（1）位移大小
m = 10m
位移方向右偏上约37°。
（2）电容器储存的电能为
q = It = 40A·3600s = 144000C，W = qU = 144000C·50V = 7200000J
（3）由（2）知W = 7200000J；s = 20000m，故
F = = 360N
（4）由（3）得
W = F·（3m + 3m + 8m) = 5040J，P = UI = 300W
故
t = s