2.4电容器 电容 学科素养提升练-20-21—2022学年高二上学期物理沪教版（2019）必修第三册（word含答案）

2.4电容器 电容 学科素养提升练（含解析）
一、选择题
1．下列公式不属于比值法定义的是（　　）
A． B． C． D．
2．如图所示，将平行板电容器与电池组相连，两板间的带电尘埃恰好处于静止状态。若将两板缓慢地错开一些，其他条件不变，则（　　）
A．电容器带电量不变 B．尘埃仍静止
C．检流计中无电流 D．检流计中有b→a的电流
3．如图所示，电容器的一个极板接地，另一个极板与一个灵敏的静电计相接，用静电计测量平行板电容器两极板之间的电势差。实线和虚线分别表示变化前后的指针位置。下列操作与上述实验结果相符的是（　　）
A．仅减小两极板间的正对面积
B．仅减小两极板间的距离
C．仅在两极板间插入有机玻璃
D．仅减小电容器所带电荷量
4．示波管是示波器的核心部件，如图，它由电子枪、偏转电极和荧光屏组成，如果在荧光屏上P点出现亮斑，那么示波管中的（　　）
A．极板X带正电 极板Y带正电
B．极板带正电 极板Y带正电
C．极板X带正电 极板Y带负电
D．极板带正电 极板Y带负电
5．电容器是一种重要的电学元件，它能储存电荷，电容器储存电荷C的特性用电容C来表征。可用如图所示的电路对电容器进行充电。某电容器在充电过程中，其电压U与所带电荷量Q之间的关系是（　　）
A． B． C．D．
6．图甲是观察电容器充、放电过程的原理图，图中电源电动势为E，图乙是利用电压传感器和计算机收集到该实验的其中两个过程U-t数据图象，则图乙中（　　）
A． B． C．过程I为充电过程 D．过程Ⅱ为充电过程
7．如图所示，平行板电容器与电动势为E的电源连接，上极板A接地，一带负电的油滴固定于电容器中的P点，现将平行板电容器的下极板B竖直向下移动一小段距离，则（　　）
A．带电油滴将静止 B．P点的电势将升高
C．带电油滴在P点时的电势能增大 D．电容器的电容减小，极板带电荷量增大
8．如图所示为测定压力的电容式传感器，将平行板电容器、灵敏电流表（零刻度在中间）和电源串联成闭合回路，当压力F作用于可动膜片电极上时，膜片发生形变，引起电容的变化，导致灵敏电流表指针偏转，在对膜片开始施加压力使膜片电极从图中的虚线推到图中实线位置并保持固定的过程中，灵敏电流表指针偏转情况为（电流从电流表正接线柱流入时指针向右偏）（　　）
A．向右偏到某一刻度后回到零刻度 B．向左偏到某一刻度后回到零刻度
C．向右偏到某一刻度后不动 D．向左偏到某一刻度后不动
9．让一价氢离子、一价氦离子和二价氦离子的混合物经过同一加速电场由静止开始加速，然后在同一偏转电场里偏转，假设离子均能飞出偏转电场，则偏转位移之比为（　　）
A．1：1：2 B．1：2：4 C．1：1：1 D．1：2：2
10．如图所示，平行板电容器与直流电源、理想二极管（正向电阻为零可以视为短路，反向电阻无穷大可以视为断路）连接，电源负极接地。初始时电容器不带电，闭合开关电路稳定后，一带电油滴位于电容器中的P点处于静止状态。下列说法正确的是（　　）
A．若仅将下极板下移，则P点的电势升高
B．若仅将上极板下移，则P点的电势不变
C．若仅减小极板间的正对面积，带电油滴保持静止
D．若仅减小极板间的正对面积，带电油滴向上运动
11．物理学中常用两个物理量的比值来定义一个新的物理量，如加速度是用与的比值来定义：，下面四个物理量的表达式不属于比值定义的是（ ）
A． B． C． D．
12．有一种电荷控制式喷墨打印机的打印头的结构简图如图所示，其中墨盒可以喷出极小的墨汁微粒，此微粒经过带电室后以一定的初速度垂直射入偏转电场，再经偏转电场后打到纸上，显示出字符．现为了使打在纸上的字迹扩大，下列措施可行的是(　　)
A．增大墨汁微粒所带的电荷量
B．增大墨汁微粒的质量
C．减小极板的长度
D．减小偏转板间的电压
13．如图所示，矩形区域ABCD内存在竖直向下的匀强电场，两个带正电的粒子a和b以相同的水平速度射入电场，粒子a由顶点A射入，从BC的中点P射出，粒子b由AB的中点O射入，从顶点C射出，若不计重力，则(　　)
A．a和b在电场中运动的时间之比为1∶2
B．a和b在电场中运动的时间之比为2∶1
C．a和b的比荷之比为1∶8
D．a和b的比荷之比为8∶1
二、解答题
14．如图所示。直空中虚线 MN左侧有一电场强度大小E1=3E、方向水平向左的匀强电场。在两条平行的虚线MN和 PQ之间存在着宽为 2d，电场强度大小E2=2E、方向竖直向下的匀强电场，在虚线PQ右侧距PQ为 2d处有一竖直固定的屏，现将一电子从MN左侧的 A点无初速度释放，最后打在右侧的屏上、A 点到MN 的距离为d，A、O连线与屏垂直，垂足为O，电子的质量为 m、电荷量为e，不计电子受到的重力。求：
（1）电子运动到MN时的速度大小v；
（2）电子打到屏上的点到O点的距离Y。
参考答案
1．C
【详解】
所谓比值定义就是用两个基本物理量的比来定义一个新的物理量，而新的物理量仅仅与两个基本物理量的比值有关，与两个基本物理量无关。
A．电场强度的定义式
电场强度的大小是由电场本身的性质决定的，与试探电荷受到的电场力以及试探电荷的带量量无关，因此属于比值定义，A错误；
B．电容器的定义式
电容器的大小是由电容本身的性质决定的，与电容器的带电量以及电容器两极板间的电压无关，因此属于比值定义，B错误；
C．欧姆定律
可知通过导体的电流与加在导体两端的电压成正比，与导体的电阻成反比，不是比值法定义的，C正确；
D．电势的定义式
电势是由电场本身的性质决定的，与试探电荷的电势能以及试探电荷带电量的大小无关，因此属于比值定义，D错误。
故选C。
2．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
C＝
得知，电容减小，而电压不变，则电容器带电量减小。故A错误；
B．由于板间电压和板间距离不变，则板间场强不变，尘埃所受电场力不变，仍处于静止状态。故B正确；
CD．电容器电量减小，处于放电状态，而电容器上板带正电，下极板带负电，电路中形成逆时针方向的电流，则检流计中有a→b的电流。故CD错误。
故选B。
3．A
【详解】
根据
解得
A. 仅减小两极板间的正对面积，U增大，指针偏角增大，A正确；
B. 仅减小两极板间的距离，U减小，指针偏角减小，B错误；
C. 仅在两极板间插入有机玻璃，ε增大，U减小，指针偏角减小，C错误；
D. 仅减小电容器所带电荷量Q，U减小，指针偏角减小，D错误。
故选A。
4．A
【详解】
电子受力方向与电场方向相反，因电子向X偏转，则电场方向为X到，则X带正电；同理，电子向Y方向偏转，则电场方向为Y到，则Y带正电。
故选A。
5．B
【详解】
根据电容的定义式变形可得
所以某电容器在充电过程中，U与Q成正比，即U-Q图像为过原点的倾斜直线，故选B。
6．C
【详解】
CD．过程I电容器两端电压从零逐渐增大到U0后保持不变，为充电过程，过程Ⅱ电容器两端电压从U0逐渐减小为零，为放电过程，C正确，D错误；
AB．电路稳定后没有电流流过电阻R，其两端电压为零，故电容器两端电压等于电源电动势，即
AB错误。
故选C。
7．B
【详解】
A．电油滴所受静电力
平行板电容器的下极板B竖直向下移动，d增大，F减小，故A错误；
B．电势差
平行板电容器的下极板B竖直向下移动，d增大，UAP减小，P点电势升高，故B正确；
C．由于油滴带负电，P点的电势升高，则油滴的电势能将减小，故C错误；
D．由电容公式
可知由于d增大，C减小，由
解得
d增大，Q减小，故D错误。
故选B。
8．A
【详解】
根据可知当d减小时电容C增大，电容与电源相连其两端电压不变，由可知电容上存储的电荷量将变大，因此电容器要充电，指针先右偏。充电结束后电流表中不再有电流，指针重新回到零刻度，故A正确，BCD错误。
故选A。
9．C
【详解】
带电粒子经过电场加速后的速度为，由动能定理有
在同一偏转电场偏转飞出，有
联立解得
偏移量与电量、质量均无关，而加速电场、偏转电场的、偏转电场的水平长度均相同，则偏移量相同，故其比值为1：1：1。
故选C。
10．D
【详解】
A．闭合开关电路稳定后，若仅将下极板下移，d变大，根据
可知，C变小，由于二极管具有单向导电性，电容器不能放电，根据
，
可知，两极板间电场强度
保持不变，上极板到P点距离不变，根据
可知，上极板与P点间电势差不变，由于上极板电势不变，则P点电势也不变，故A错误；
B．闭合开关电路稳定后，若仅将上极板下移，d变小，由
可知，C变大，两极板间电势差不变，根据
可知两极板间电场强度变大，P点与下极板间距离不变，根据
可知P点与下极板间电势差变大，由下极板电势不变，根据
可知，P点电势升高，故B错误；
CD．闭合开关电路稳定后，若仅减小极板间的正对面积，根据
可知，电容C减小，由于二极管具有单向导电性，电容器不能放电，根据
可知，两极板间电场强度变大，油滴所受电场力变大，则带电油滴向上运动，故C错误D正确。
故选D。
11．D
【详解】
A．电势是由电场本身的性质决定的，与试探电荷带电量以及试探电荷所具了电势能无关，因此A属于比值定义，不符合题意；
B．电容的大小是由电容器本身的性质决定的，与电容器所带的电荷量以及两极板之间的电压无关，因此B属于比值定义，不符合题意；
C．电场强度的大小是由电场本身的性质决定的，与试探电荷带电量以及试探电荷在电场中所受到的电场力无关，因此C属于比值定义，不符合题意
D．根据欧姆定律，电流强度I与加在导体两端的电压U成正比，与电阻的阻值R成反比，因此D不属于比值定义，符合题意。
故选D。
12．A
【详解】
A．使打在纸上的字迹扩大，实质是指速度偏向角θ增大，根据
则微粒所带的电荷量q增大时，tan θ增大，字迹扩大，A正确；
BCD．增大墨汁微粒的质量或减小偏转板间的电压或减小极板的长度时，tan θ减小，字迹缩小， BCD错误。
故选A。
13．AD
【详解】
AB．两个粒子在水平方向上做匀速直线运动，a、b两粒子的水平位移大小之比为1∶2，根据
可知运动时间之比为1∶2；B错误，A正确；
CD．粒子在竖直方向上做初速度为零的匀加速直线运动，根据
两粒子在竖直方向上的位移大小之比为2∶1，则a、b的加速度大小之比为8∶1，根据牛顿第二定律知加速度大小
则加速度之比等于两粒子的比荷之比，故两粒子的比荷之比为8∶1，C错误D正确。
故选AD。
14．（1）； （2）
【详解】
（1）电子运动到MN时的速度大小
解得
（2）进入第二个电场区域
， ，
电子打到屏上的点到O点的距离Y
解得