2.4电容器电容 课时提升练-2021-2022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 课时提升练（解析版）
一、选择题
1．如图所示，平行板电容器两极板带等量异种电荷，右极板与静电计金属球相连，左极板和静电计金属外壳相连，下列操作能使静电计指针张角变小的是（　　）
A．增大两极板的带电量 B．在两极板间插入电介质
C．将左极板向上平移少许 D．将左极板向左平移少许
2．一平行板电容器的电容，当两极板间电势差为20V时，所带电荷量为（　　）
A． B． C． D．
3．电容器充电后与电源断开，负板板接地，正极板与静电计金属球相连，静电计外壳挨地。两板间P点固定有一个检验电荷，若正极板保持不动，将负极板缓慢向右平移一小段距离的过程中，下列说法正确的是（　　）
A．静电计指针偏转角度保持不变 B．两板间的场强增大
C．检验电荷在P点的电势能减小 D．检验电荷在P点的电势能变化无法确定
4．图为示波管中电子枪的原理示意图，示波管内被抽成真空.A为发射电子的阴极，K为接在高电势点的加速阳极，A、K间电压为U，电子离开阴极时的速度可以忽略，电子经加速后从K的小孔中射出时的速度为v。下列说法中正确的是（　　）
A．如果A、K间距离不变而电压变为，则电子离开K时的速度仍为v
B．如果A、K间距离不变而电压变为，则电子离开K时的速度变为
C．如果A、K间距离减半而电压仍为U，则电子离开K时的速度仍为v
D．如果A、K间距离加倍而电压仍为U，则电子离开K时的速度变为
5．如图所示，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，现将电容器的上极板竖直向下移动一小段距离，下列说法正确的是（　　）
A．油滴带正电 B．P点的电势不变
C．油滴向上运动 D．静电计指针张角不变
6．如图所示是一示波管工作的原理图。电子经一电压为U1的加速电场，加速后垂直进入偏转电场，离开偏转电场时的偏移量是h，两平行板间的距离为d，电压为U2，板长为L。每单位电压引起的偏移量叫示波管的灵敏度。为了提高示波管的灵敏度，可采用下面选项中的哪种方法（　　）
A．减小U2 B．增大L C．增大U1 D．增大d
7．电容器是一种能储存电荷的电学元件。两个彼此绝缘又相距很近的导体，就构成一个简单的电容器。电容器储存电荷的特性可以用电容C来表征。在电容器充电过程中，下列说法正确的是（ ）
A．电容器所带的电荷量逐渐减小 B．电容器所带的电荷量逐渐增大
C．电容器两极间的电势差保持不变 D．电容器两极间的电势差逐渐减小
8．如图所示，充好电的平行板电容器上极板带正电荷，且与静电计相连，静电计金属外壳和电容器下极板都接地，在两极板间有一个固定在P点的带正电的试探电荷，以E表示两极板间电场的电场强度，表示试探电荷在P点的电势能，θ表示静电计指针的偏角；若保持上极板不动，将下极板从虚线位置向下移动一小段距离至图中实线位置，则（　　）
A．试探电荷所受电场力增大
B．静电计指针的偏角减小
C．两极板间电场的电场强度E不变
D．试探电荷在P点的电势能减小
9．如图所示，平行板电容器充电后与电源断开，将平行板电容器的A板与静电计相连，B板和静电计金属壳都接地，A板通过绝缘柄固定在铁架台上，人手通过绝缘柄控制B板的移动。关于甲、乙、丙图，下列说法正确的是（　　）
A．图甲中B板与地相连的导线剪断后，静电计指针的偏角会变为0
B．图甲中，将B板水平向左移动到虚线框所示位置，静电计指针的偏角会变小
C．图乙中，将B板竖直向上移动到虚线阴影框所示位置，静电计指针的偏角会变小
D．图丙中，将一块有机玻璃竖直向下放到虚线框所示位置，静电计指针的偏角会变小
10．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
11．如图所示，电容器极板间有一可移动的电介质板，介质与被测物体相连，电容器接入电路后，通过极板上物理量的变化可确定被测物体的位置，则下列说法中正确的是（　　）
A．若电容器极板间的电压不变，x变大，电容器极板上带电荷量增加
B．若电容器极板上带电荷量不变，x变小，电容器极板间电压变大
C．若电容器极板间的电压不变，x变大，有电流流向电容器的负极板
D．若电容器极板间的电荷量不变，x变大，有电流流向电容器的正极板
12．如图所示，平行直线表示电场线，但未标明方向，带电荷量为 q的微粒在电场中只受电场力的作用，由A点移到B点，则（　　）
A．若微粒的运动轨迹是轨迹1，则电场线方向向左
B．若微粒的运动轨迹是轨迹2，则电场线方向向右
C．微粒一定做匀变速曲线运动
D．微粒可能沿直线轨迹3运动
13．如图所示，一水平放置的平行板电容器与电源相连接，开始时开关闭合，一带电油滴沿两极板的中心线以某一初速度射入，恰好沿中心线①通过电容器。下列说法正确的是（　　）
A．保持开关闭合，将A极板向上平移一定距离，可使油滴沿轨迹②运动
B．保持开关闭合，将B极板向上平移一定距离，油滴沿轨迹②运动
C．断开开关，将A极板向下平移一定距离，油滴仍沿轨迹①运动
D．断开开关，将B极板向下平移一定距离，可使油滴沿轨迹③运动
14．如图所示，平行金属板的板间距离为，开关S闭合后，两板间恰好有一质量为、带电荷量为的油滴处于静止状态，则以下说法正确的是（　　）
A．若仅将S断开，则油滴将做自由落体运动，G表中无电流
B．若仅将A板向左平移一小段位移，则油滴仍然静止，G表中有由的电流
C．若仅将A板向上平移一小段位移，则油滴向下加速运动，G表中有由的电流
D．若仅将A板向下平移一小段位移，则油滴向下加速运动，G表中有由的电流
15．如图，A、B两点各放一电荷量均为O的等量异种电荷，有一竖直放置的光滑绝缘细杆在两电荷连线的垂直平分线上，a、b、c是杆上的三点，且，b、c两点关于两电荷连线对称。一质量为m、电荷量为+q的小环（可视为质点）套在细杆上，自a点由静止释放，不计空气阻力，则（　　）
A．小环在b点和c点受到的电场力不同
B．小环从b点到c点速度可能先减小后增大
C．小环通过b、c两点的速度大小之比为
D．小环在下落过程中机械能守恒
二、解答题
16．如图1所示，真空中有竖直放置的平行金属板A、B和水平放置的相距为d的平行金属板C、D、C、D板长为L，A、B板间加有恒定的电压U0，B板中心处开有小孔，质量为m、电荷量为q的带电粒子从A板静止释放，经AB间的电场加速后通过B板上的小孔进入C、D两板的正中间。在带电粒子进入C、D间的同时，给C、D两板加上如图2所示周期性变化的交变电压，粒子重力不计。
（1）求带电粒子进入C、D间时的速度大小；
（2）若此粒子在时间内从C、D间飞出，则飞出时在电场方向的位移是多少？
（3）若此粒子从C、D间飞出时恰能以平行于两板的速度飞出，则交变电压U1的取值范围是多少？
17．如图所示，真空中水平放置两块间距为d的无限大平行极板，两极板间的电场是匀强电场，质量为m，带电量为+q的小油滴，从两极板中央以水平速度v0射入后做匀速直线运动，试求：
（1）两极板分别带何种电荷；两极板间的电势差是多少；
（2）若保持两平行极板间距d不变，仅将两极板间的电势差增大一倍，小油滴将打到哪个极板上；其落点距入射点的水平位移是多少。
参考答案
1．B
【详解】
平行板电容器的决定式和定义式分别为
A．增大两极板的带电量Q，电容器的电容C不变，两极板间电势差U增大，静电计指针张角变大，故A不符合题意；
B．在两极板间插入电介质，两极板间介电常数增大，C增大，Q不变，则U减小，静电计指针张角变小，故B符合题意；
C．将左极板向上平移少许，两极板正对面积S减小，C减小，Q不变，则U增大，静电计指针张角变大，故C不符合题意；
D．将左极板向左平移少许，两极板间距离d增大，C减小，Q不变，则U增大，静电计指针张角变大，故D不符合题意。
故选B。
2．C
【详解】
由
代入数据可得
故C正确，ABD错误。
故选C。
3．D
【详解】
AB．电容器的电容
两板间距d随负极板向右平移而逐渐减小，电容器的电容增大，电容器与电源断开后，电荷量不变，结合
可知
则E保持不变、U减小，则偏转角变小，故AB错误；
CD．负极板接地，电势为零，P点的电势φ等于P点到负极板的电势差，即
φ= El
E不变，l减小，φ减小，但检验电荷的正负未知，由Ep=qφ可知，Ep变化无法确定，故C错误，D正确。
故选D。
4．C
【详解】
AB．设电子的质量为m，电荷量为e，电子在A、K间的加速电场中加速，根据动能定理有
解得
当A、K间电压变为 时，电子从小孔中射出时的速度变为 ，AB错误；
CD．当A、K间电压仍为U时，根据以上分析可知，电子从小孔中射出时的速度跟A、K间距离无关，仍为v，C正确，D错误。
故选C。
5．B
【详解】
A．根据受力平衡可知，油滴的电场力方向向上，极板间电场向下，电场力与电场方向相反，故油滴带负电，故A错误；
BCD．根据
电容的决定式
联立得出
可知电场强调要与极板间的距离无关，所以场强不变，所以油滴的电场力不变，不会运动，P点与下极板间的距离不变，由
知P点的电势不变，由
知故若将电容器的上极板竖直向下移动一小段距离，则电势差变小，静电力张角变小，故B正确，CD错误。
故选B。
6．B
【详解】
电子在加速电场中，有
电子在偏转电场中，有
依题意，示波管的灵敏度为
易知，增大L，可以提高灵敏度。故ACD错误；B正确。
故选B。
7．B
【详解】
AB．电容器在充电过程中，电荷量逐渐增大，故B正确，A错误；
CD．根据
可知，两极板的电压逐渐增大，故CD错误。
故选B。
8．C
【详解】
AC．根据
可知
即两极板间电场的电场强度E不变，试探电荷所受电场力不变，A错误，C正确；
B．根据
结合
可知d变大，电容器的电容C减小，Q不变，U增大，即静电计指针的偏角增大，B错误；
D．根据
可知试探电荷在Р点的电势能增大。D错误。
故选C。
9．D
【详解】
A．图甲中B板与地相连的导线剪断后，电容器带电量不变，两板电势差不变，则静电计指针的偏角不变，选项A错误；
B．图甲中，将B板水平向左移动到虚线框所示位置，根据
可知C减小，根据
Q=CU
电容器带电量不变，则U变大，即静电计指针的偏角会变大，选项B错误；
C．图乙中，将B板竖直向上移动到虚线阴影框所示位置，根据
可知C减小，根据
Q=CU
电容器带电量不变，则U变大，即静电计指针的偏角会变大，选项C错误；
D．图丙中，将一块有机玻璃竖直向下放到虚线框所示位置，根据
可知C变大，根据
Q=CU
电容器带电量不变，则U变小，即静电计指针的偏角会变小，选项D正确。
故选D。
10．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。
11．C
【详解】
A．若电容器极板间的电压不变，x变大，拔出电介质，根据电容的决定式
可得电容减小，由
可得，电容器极板上带电量Q减少，故A错误；
B．若电容器极板电量不变，x变小，插入电介质，根据电容的决定式
电容增大，由
可得，电容器极板间电压U变小，故B错误；
C．若电容器极板间的电压不变，x变大，拔出电介质，根据电容的决定式
可得电容减小，由
电容器的带电量减小，处于放电状态，而电容器正极板带正电，所以有电流流向电容器的负极，故C正确；
D．若电容器极板电量不变，则没有电荷发生转移，故D错误。
故选C。
故选C。
12．C
【详解】
A．若微粒的运动轨迹是轨迹1，可知负粒子受到的电场力向左，故电场线向右，故A错误；
B．若微粒的运动轨迹是轨迹2，可知负粒子受到的电场力向右，则电场线方向向左，故B错误；
C．微粒只受电场力，故一定做匀变速曲线运动，故C正确；
D．做直线运动的物体，受的合外力与速度方向共线，由题意知不可能满足电场力和速度共线，故D错误。
故选C。
13．BC
【详解】
AB．初始状态下，带电油滴所受电场力与重力平衡。保持开关闭合，将A极板向上平移一定距离，根据
可知两极板间电场强度E减小，带电油滴所受电场力减小，合外力竖直向下，油滴将沿轨迹③运动；同理可知，保持开关闭合，将B极板向上平移一定距离，带电油滴所受电场力增大，合外力竖直向上，油滴将沿轨迹②运动，故A错误，B正确；
CD．平行板电容器电容的定义式为
决定式为
联立可得
可知E与d无关，断开开关，将A极板向下平移一定距离或者将B极板向下平移一定距离，Q不变，则E不变，油滴所受电场力不变，仍沿轨迹①运动，故C正确，D错误。
故选BC。
14．BC
【详解】
A．将S断开，电容器电量不变，板间场强不变，故油滴仍处于静止状态，A错误；
B．若S闭合，将A板左移，由
可知，E不变，油滴仍静止，根据
可知，电容C变小，电容器极板电量
Q＝CU
变小，电容器放电，则有由b→a的电流，故B正确；
C．将A板上移，则
可知，E变小，油滴应向下加速运动，根据
可知，电容C变小，电容器要放电，则有由b→a的电流流过G，故C正确；
D．当A板下移时，板间电场强度增大，油滴受的电场力增加，油滴向上加速运动，根据
可知，C增大，电容器要充电，则有由a→b的电流流过G，故D错误。
故选BC。
15．CD
【详解】
A．b、c两点关于AB连线对称，电场强度相同，所以小环所受电场力相同，故A错误；
BD．AB连线的中垂线是一条等势线，小环在上面移动的过程中，电场力不做功，小环从a点由静止释放后做匀加速直线运动，只有重力做功，小环的机械能守恒，故B错误，D正确；
C．小环通过连续相等的位移所用时间之比为，根据
所以小环通过b、c两点的速度大小之比为
故C正确。
故选CD。
16．(1)；(2)；(3) （n=1、2、3……）
【详解】
(1)带电粒子经A、B加速进入C、D之间的过程中，根据动能定理得
解得
(2)粒子在~时间内从C、D板间飞出时，C、D间的电压恒为U1，则粒子在C、D间做类平抛运动，所受电场力
粒子加速度
又运动时间为
当粒子从C、D间飞出时沿电场方向的位移为
(3)带电粒子在沿电场方向做单向的反复加速、减速运动，每次加和减速过程中在沿电场方向的位移大小都相等，其大小为
欲使粒子恰能以平行于C、D板的速度飞出，则应有
（n=1、2、3……）
解得
（n=1、2、3……）
17．（1）上极板带负电，下极板带正电，；（2）上极板，v0
【详解】
（1）带正电油滴匀速直线运动，说明受电场力向上，所以上极板带负电，下极板带正电
mg=Eq
E=
联立得电势差
U=
（2）小油滴将打到上极板，仅将电势增大一倍，即有
E’=
竖直方向上，做匀加速直线运动，有
ma=E’q－mg
y=
水平方向上做匀速运动，有
x=v0t
联立得
x=v0