2021-2022学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册-10.4 电容器的电容 同步练习题(Word版含答案)

10.4 电容器的电容
一、单选题
1．一平行板电容器充电后与电源断开，负极板接地，在两极板间有一正电荷(电荷量很小)固定在P点，如图所示，以E表示两极板间的电场强度，U表示电容器的电压，Ep表示正电荷在P点的电势能，若保持负极板不动，将正极板移到图中虚线所示的位置，则( 　)
A．U变小，E不变 B．E变大，Ep变大
C．U变大，Ep不变 D．U不变，Ep不变
2．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。仅将M板向上移动，则下列说法正确的是（　　）
A．金属板带电荷量将增加
B．移动过程中通过R的电流方向是b指向a
C．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．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
3．如图，水平放置的平行板电容器上极板带正电，所带电荷量为Q，板间距离为d，上极板与静电计相连，静电计金属外壳和电容器下极板都接地。在两极板正中间P点有一个静止的带电油滴，所带电荷量的绝对值为q，静电力常量为k，下列说法正确的是（　　）
A．油滴带正电
B．油滴受到的电场力大小为
C．若仅将上极板移到图中虚线位置，则静电计指针张角减小
D．若仅将上极板移到图中虚线位置，则油滴将加速向上运动
4．某次实验中，同学根据电路图甲完成观察并记录电容器放电过程中电流随时间的变化，完成电流随时间变化的图像，如下图乙所示，现该同学改变了电路中的某个电学元件，其它条件不变，重新进行上述实验，再次得到图丙，发现两图中坐标轴与图线所包围的面积相等，则该同学的改变可能是（　　）
A．换了一个电动势更小的电源
B．换了一个电容更小的电容器
C．换了一个阻值更小的电阻
D．换了一个阻值更大的电阻
5．指纹密码锁是我国现阶段流行的防盗门的核心配件，其原理是通过凹凸不平的指纹面与解锁面板间形成微电容器（相当于正对面积相同，板间距不同的电容器）。给电容器一个固定电压，电容小的微电容器放电较快，根据放电快慢就可以记录和分析指纹数据。下列说法正确的是（　　）
A．在指纹凹处形成的电容器电容大
B．在指纹凸处形成的电容器放电较慢
C．出汗后手指对指纹识别没有任何影响
D．充电后在指纹凸处形成的电容器存储的电荷量小
6．电容器的电容受哪些条件影响（　　）
A．电容器两端电压 B．电容器所带电荷量
C．电容器两极板间的距离 D．电容器有没有充电
二、多选题
7．如图所示、把一个平行板电容器与一个静电计相连后，给电容器带上一定电荷量，静电计指针的偏转指示出的电容器两板间的电势差，现保持极板M不动，而要使静电计指针的偏角增大，可采用的办法是（　　）
A．N板向右移一些 B．N板向左移一些
C．N板向上移一些 D．在MN板间插入电介质
8．平行金属板A、B组成的电容器，充电后与静电计相连，如图所示，要使静电计指针张角变大。下列措施中可行的是（　　）
A．A板向上移动
B．A板向左移动
C．A、B之间插入电介质
D．使两板带的电荷量减小
9．如图所示，平行板电容器竖直放置，A板上用绝缘线悬挂一带电小球，静止时，绝缘线与固定的A板成θ角，平移B板，下列说法正确的是(　　)
A．S闭合，B板向右平移一小段距离，θ角变大
B．S闭合，B板向左平移一小段距离，θ角变大
C．S断开，B板向左平移一小段距离，θ角不变
D．S断开，B板向左平移一小段距离，θ角变小
10．两个较大的平行金属板A、B相距为d，分别接在电压为U的电源正、负极上，这时质量为m，带电油滴恰好静止在两极之间，如图所示，在其它条件不变的情况下，那么在下列的过程中（　　）
A．如果保持连接电源，将两极距离不变，非常缓慢地错开一些，电流计中电流从a流向b
B．如果保持连接电源，将A板上移，油滴将向上加速运动
C．如果断开电源，A板上移，B板接地，油滴静止不动，油滴处电势不变
D．如果断开电源，两板间接静电计，B板上移，静电计指针张角变大
11．基于人的指纹具有唯一性和终身不变性的特点，科学家们发明了指纹识别技术。目前许多国产手机都有指纹解锁功能，常用的指纹识别传感器是电容式传感器，如图所示。指纹的凸起部分叫做“嵴”，凹下部分叫做“峪”，传感器上有大量面积相同的小极板，当手指贴在传感器上时，这些小极板和与之正对的皮肤表面就形成了大量的小电容器，由于距离不同，所以这些小电容器的电容不同。此时传感器给所有的小电容器充电达到某一电压值，然后开始放电，其中电容值较小的小电容器放电较快，于是根据放电快慢的不同，就可以探测到同样的位置，从而形成指纹的图像数据。根据以上信息，下列说法中正确的是（　　）
A．在峪处形成的小电容器电容较大
B．在嵴处形成的小电容器放电较快
C．在嵴处形成的小电容器充电后带电量较大
D．潮湿的手指对指纹识别没有任何影响
12．绝缘金属平行板电容器充电后，静电计的指针偏转一定角度，若减小两极板a、b间的距离，同时在两极板间插入电介质，如图所示，则（　　）
A．电容器两极板的电势差会减小
B．电容器两极板的电势差会增大
C．静电计指针的偏转角度减小
D．静电计指针的偏转角度会增大
13．在手机塑料壳的生产线上，如图所示装置监控塑料壳的厚度。两个完全一样的金属板A、B，平行正对水平固定放置，A在上、B在下，通过导线接通电源一段时间后断开开关，让塑料壳匀速通过A、B间，当塑料壳变厚时（　　）
A．两板间电压不变 B．两板间电场强度减小
C．两板所带电荷量减小 D．静电计指针偏角减小
14．超级电容器是电容C达到上千法拉甚至上万法拉的大容量电容器，具有功率大、充电速度快、循环寿命长等特点。现采用如图所示的电路对某个超级电容器充电，充电器具有控制输出电压和输出电流的功能。充电过程为两个阶段；第一阶段是恒流充电（即充电器输出的电流不变），当充电器检测到超级电容器电压达到某一定值后，进人第二阶段进行恒压充电（即充电器输出的电压不变），直到完成充电。若电阻R的创值恒定，关于充电过程，下列说法正确的是（　　）
A．恒流充电时，充电器的输出功率逐渐增大
B．恒流充电时，超级电容器两端电压随时间均匀增大
C．恒压充电时，电阻R两端的电压逐渐减小
D．恒压充电时，充电器的输出功率逐渐增大
15．如图所示为一平行板电容器，两板之间的距离d和两板正对面积S都可以调节，电容器两板与电池相连接。Q表示电容器的带电荷量，E表示两板间的电场强度，则下列说法正确的是（　　）
A．当d增大，S不变时，Q减小，E减小 B．当S增大，d不变时，Q增大，E增大
C．当d减小，S不变时，Q增大，E减小 D．当S减小，d不变时，Q减小，E不变
三、解答题
16．如图所示，平行板电容器的两个极板A、B分别接在恒压电源正、负两级上，电源电压为，电容器的电容为，两极板间距为，P点到B板的垂直距离为，B极板接地。求：
（1）平行板电容器极板上所带的电荷量Q；
（2）平行板电容器两板之间的电场强度E；
（3）P点处的电势。
17．如图所示，擦得很亮的绝缘锌板A水平固定放置，其下方水平放有接地的铜板B，两板间距离为d，两板面积均为S，正对面积为S′，且S>S′。当用弧光灯照射锌板上表面后，A、B板间一带电液滴恰好处于静止状态。试分析：
（1）液滴带何种电荷？
（2）用弧光灯再照射A板上表面，滴液做何种运动？
（3）要使液滴向下运动，应采取哪些措施？
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参考答案
1．A
【详解】
由于电容器充电后与电源断开，说明电容器所带电荷量不变，正极板向负极板移近时，根据
可知，电容C增大，又由
可知，U减小，而由
可知，电场强度E不变，由于E不变，P到负极板的距离不变，可知P点的电势不变，则正电荷的电势能
不变，故A正确，BCD错误。
故选A。
2．C
【详解】
AB．当保持其它条件不变，而将M板向上移动的过程中，增大，根据
可知，电容减小，因不变，根据
可知，电荷量减小，通过R的电流方向是a指向b，AB错误；
CD．由于电容器两端的电势差不变，将M板向上移动，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，D错误，C正确。
故选C。
3．C
【详解】
A．由平衡条件可得
则电场力方向竖直向上，所以油滴带负电，则A错误；
B．根据
所以油滴受到的电场力大小为
所以B错误；
C．根据
若仅将上极板移到图中虚线位置，则d减小，所以电容增大，根据
由于两极板所带的电荷量不变，则两板间的电势差减小，所以静电计指针张角减小，则C正确；
D．根据
所以油滴受到的电场力大小为
则电场力与两极板间的距离无关，所以若仅将上极板移到图中虚线位置,则油滴将保持静止，则D错误；
故选C。
4．D
【详解】
A．电源电动势变小，则根据
可知，电容器充满电后储存的电量减小。A错误；
B．电容减小，则根据
可知，电容器充满电后储存的电量减小。B错误；
C．阻值减小，则放电瞬间电流增大，与图丙的截距矛盾，C错误；
D．阻值增大，则放电电流减小，并且电量不变。D正确。
故选D。
5．B
【详解】
A．根据
凹处说明d大，则电容器电容小，A错误；
B．凸处说明d小，则电容器电容大，因电容小的微电容器放电较快，则在指纹凸处形成的电容器放电较慢，B正确；
C．手指出汗后，和d会改变，则会对指纹识别有影响，C错误；
D．在指纹凸处形成的电容器电容大，根据
可知充电后在指纹凸处形成的电容器存储的电荷量大，D错误。
故选B。
6．C
【详解】
由电容器的决定式
知电容受电容器两极板间的距离、极板间的正对面积以及极板间的介质的影响，与电容器两端电压、电容器所带电荷量以及电容器有没有充电无关，故C正确，ABD错误。
故选C。
7．BC
【详解】
A．根据电容器的电容决定式
定义式
可知，当N板右移时，d减小，则C增大，由定义式可知，U减小，故A错误；
B．N板左移时，d增大，则C减小，故U增大，故B正确；
C．N极板上移时，正对面积减小，则C减小，故U增大，故C正确；
D．插入电介质时，C增大，则U减小，故D错误。
故选BC。
8．AB
【详解】
A．A板向上移动，根据
可知电容C减小，根据
因Q一定，则U变大，即静电计指针张角变大，选项A正确；
B．A板向左移动，根据
可知d变大，电容C减小，根据
因Q一定，则U变大，即静电计指针张角变大，选项B正确；
C．A、B之间插入电介质，根据
可知电容C变大，根据
因Q一定，则U变小，即静电计指针张角变小，选项C错误；
D．使两板带的电荷量Q减小，根据
则U变小，即静电计指针张角变小，选项D错误；
故选AB。
9．BC
【详解】
A．S闭合时，两板间的电势差不变，B板向右平移一小段距离，d变大，电场强度
减小，则小球所受的电场力减小，所以θ角减小，故A错误；
B．S闭合，B板向左平移一小段距离，d变小，则电场强度
增大，小球所受电场力增大，所以θ角变大，故B正确；
CD．S断开，B板向左平移一小段距离，据电容的定义
电容决定式为
场强定义式
以上联立可得
可知电场强度不变，小球所受电场力不变，所以θ角不变，故C正确，D错误。
故选BC。
10．AC
【详解】
A．将两极距离不变，非常缓慢地错开一些，根据
可知，电容减小。由
可知，A极板上的电荷量减少，则电流计中电流从a流向b。故A正确；
B．如果保持连接电源，将A板上移，根据
可知，电场强度减小，则合力向下，油滴将向下加速运动。故B错误；
C．如果断开电源，A板上移，根据
可得
可知电场强度不变，则油滴静止不动。B板接地，小球到B板的距离不变，则油滴处电势不变。C正确；
D．如果断开电源，两板间接静电计，B板上移，根据
可知，电场强度不变，则两极板电势差减小，因此静电计指针张角变小。D错误。
故选AC。
11．BC
【详解】
A．在峪处形成的小电容器，极板与指纹间距离d较大，所以根据电容的决定义可知，电容较小，A错误；
B．在峪处形成的小电容器，极板与指纹间距离d较大，所以根据电容的决定义可知，电容较小，所带电荷量较小，则放电较快，B正确；
C．在嵴处形成的小电容器，极板与指纹间距离d较小，所以根据电容的决定义可知，电容较大，充电后带电量较大，C正确；
D．潮湿的手指与传感器之间有水填充，改变了原来匹配成平行板电容器的电容，所以对指纹识别会产生影响，D错误。
故选BC。
12．AC
【详解】
根据
可知减小d，增大介电常数，则电容增大，根据
由于Q不变，电势差U减小，因此指针的偏转角度减小，故AC正确，BD错误。
故选AC。
13．BD
【详解】
ACD．闭合开关，一小段时间后断开开关，则电容器极板电量Q不变，当塑料壳变厚时，介电常数变大，根据电容的决定式
知，电容C增大，根据
可知，两极板间电压减小，则静电计指针偏角减小，故AC错误，D正确；
B．根据公式
结合电容的决定式
与电容的定义式
可得，电场强度的综合表达式
可知，当介电常数变大，电场强度减小，故B正确。
故选BD。
14．ABC
【详解】
A．恒流充电时，电容器两端电压逐渐变大，电阻两端电压不变，则外电路总电压为电容器的电压和电阻电压之和，电压逐渐升高，电流不变，则输出功率
由上可知输出功率增大，故A正确；
B．根据
得
由上知超级电容器两端电压随时间均匀增加，故B正确；
C．恒压充电时，充电器输出电压不变，随着电容器两端电压变大，
可知电阻R两端的电压逐渐减小，故C正确；
D．电阻电压降低，则电流减小，根据
可知充电器的输出功率逐渐减小，故D错误。
故选ABC。
15．AD
【详解】
电容器两板与电池相连接，则电容器两端的电势差不变
A．根据
当d增大，S不变时，电容减小，根据
则电荷量减小，根据
E减小，A正确；
B．根据
当S增大，d不变时，电容增大，根据
则电荷量增大，根据
E不变，B错误；
C．根据
当d减小，S不变时，电容增大，根据
则电荷量增大，根据
E增大，C错误；
D．根据
当S减小，d不变时，电容减小，根据
则电荷量减小，根据
E不变，D正确。
故选AD。
16．（1） ；（2） ，方向竖直向上；（3）
【详解】
（1）极板所带电量
（2）两板之间为匀强电场，电场强度
方向竖直向上
（3）因为B极板接地，所以
P点与B板间电势差
又
所以
17．（1）负电；（2）向上运动；（3）将B板向右平移
【详解】
（1）锌板受弧光灯照射发生光电效应，有光电子从锌板A的上表面逸出，而使A板带正电荷，接地的铜板B由于静电感应而带负电，A、B板间形成方向向下的匀强电场，由液滴处于静止状态知
qE=mg
所以液滴带负电；
（2）当再用弧光灯照射A板上表面时，光电效应继续发生，使A板所带正电荷增加，A、B板间场强增强，所以
qE>mg
使液滴向上运动；
（3）要使液滴向下运动，即
mg>qE
mg和q不变，则必须使E变小。因A板电荷量Q不变，则当B板向右移动，增大两板正对面积时，由
电容增大， 两板间电势差减小，而d不变，，故场强E变小，qE答案第1页，共2页