2.5科学探究：电容器基础巩固（word版含答案）

2.5科学探究：电容器基础巩固2021—2022学年高中物理鲁科版（2019）必修第三册
一、选择题（共15题）
1．电势差是用比值定义法定义的物理量，下列哪个物理量与此物理方法不相同（　　）
A．电场强度 B．电阻 C．电容 D．电流
2．如图所示，是一个由电池、电阻、平行板电容器组成的串联电路，在减小电容器两极板间的正对面积的过程中
A．电容器充电
B．电容器A板始终与B板电荷量相等
C．电容器的电容变大
D．电阻R中有从b流向a的电流
3．把电容器、电流传感器、电阻、电源、单刀双掷开关按图甲所示连接。先使开关S与1端相连，电源向电容器充电；然后把开关S掷向2端，电容器放电。电流传感器中的电流i随时间t变化的关系如图乙所示。下列说法正确的是（　　）
A．在t1 ~ t2时间内，电容器两极板间电压逐渐减小
B．在t3 ~ t4时间内，电容器的电容逐渐减小
C．曲线1与横轴所围面积等于曲线2与横轴所围面积
D．S接1端，只要时间足够长，电容器两极板间的电压就能大于电源电动势E
4．根据电容的定义式 可知（ ）
A．电容器的电容越大，电容器所带的电荷量就越多
B．电容器两极板间的电势差越大，电容越小
C．电容器的电容与其带电荷量成正比，与其两极板间的电势差成反比
D．电容器的电容不随带电荷量及两极板间的电势差的变化而变化
5．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，电容器下极板接地．一带电油滴位于电容器中的P点且恰好处于静止状态，现交平行板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．带电油滴将竖直向上运动 B．P点的电势将降低
C．电容器的电容增大，极板带电荷量不变 D．电容器的电容增大，极板带电荷量减小
6．如图所示，电源A的电压为6V，电源B的电压为8V，电容器的电容为200PF，当开关S合向A，稳定后再合向B，再次达到稳定，则在这个过程中通过电流计的电荷量为（ ）
A．4×10﹣9C B．1.2×10﹣9C C．1.6×10﹣9C D．2.8×10﹣9C
7．平行板电容器的两极、接于电池两极，一个带正电小球悬挂在电容器内部，闭合电键，电容器充电，这时悬线偏离竖直方向夹角为，小球始终未碰到极板，如图所示，那么（　　）
A．保持电键闭合，带正电的板向板缓慢靠近，则减小
B．保持电键闭合，带正电的板向板缓慢靠近，则不变
C．电键断开，带正电的板向板缓慢靠近，则增大
D．电键断开，带正电的板向板缓慢靠近，则不变
8．如图所示平行板两板间电势差恒定不变，一带电的油滴在两板间静止，，若将两板间距离增大一些，则油滴将( )
A．向上运动 B．向下运动 C．向左运动 D．向右运动
9．下列对电场、电源的理解正确的是（　　）
A．根据电容的定义式可知，电容器的电容与电容器两端的电压成反比
B．根据公式可知，当两个电荷之间的距离趋近于零时库仑力变得无限大
C．由公式可知，在离点电荷距离相等的地方，电场强度均相同
D．根据公式可知，若将电荷量为的正电荷，从点移动到点电场力做功，则、两点的电势差为
10．如图所示的传感器，甲、乙为平行板电容器的上、下两个固定极板，分别接在恒压直流电源的两极上，当纸张从平行板间穿过时，可监控纸张的厚度。若电流计指针偏向a端，电容器放电；若电流计指针偏向b端，电容器充电。某次纸张从平行板间穿过时，发现电流计指针偏向b端，则（　　）
A．平行板电容器的电容不变 B．平行板电容器的电容变小
C．甲、乙两板间纸张厚度变小 D．甲、乙两板间纸张厚度变大
11．在手机塑料壳的生产线上，用图示装置来监控塑料壳的厚度。两个完全一样的金属板A、B，平行正对固定放置，通过导线接在恒压电源上：闭合开关，一小段时间后断开开关，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．静电计指针偏角增大
12．如图所示，一平行板电容器与电源连接，开关S先接通，过一会再断开，在电容器中间的M点固定一一个正点电荷，用C表示电容器的电容；用E表示两板间的电场强度；表示M点的电势；Ep表示点电荷的电势能．将B板向上移一小段距离x，则下列图像关系正确的是
B．
C． D．
13．如图所示，在水平放置的已经充电的平行板电容器之间，有一带负电的油滴处于静止状态，若某时刻油滴的电荷量开始减小，为维持该油滴原来的静止状态，应（　　）
A．给平行板电容器充电，补充电荷量 B．给平行板电容器放电，减小电荷量
C．使两金属板相互靠近些 D．使两金属板正对面积增大些
14．用控制变量法，可以研究影响平行板电容器电容的因素（如图），设两极板正对面积为S，极板间的距离为d，静电计指针偏角为θ。实验中极板所带电荷量不变，则（　　）
A．保持S不变，增大d，则θ变大
B．保持S不变，增大d，则θ变小
C．保持 d不变，减小S，则θ变小
D．保持S， d不变，极板间放入塑料板，则θ变大
15．如图所示的阴极射线管，无偏转电场时，电子束加速后打到荧屏中央形成亮斑．如果只逐渐增大M1、M2之间的电势差，则 （ ）
A．在荧屏上的亮斑向下移动
B．电子通过M1、M2之间的时间变长
C．偏转电场对电子做的功增大
D．偏转电场的电场强度减小
二、填空题（共4题）
16．在国际单位制中，电容的单位是___________，1μF=___________F，1pF=___________F
17．示波管的原理
（1）构造∶示波管是示波器的核心部件，外部是一个抽成真空的玻璃壳，内部主要由________（发射电子的灯丝、加速电极组成）、偏转电极（由一对X偏转电极板和一对Y偏转电极板组成）和________组成，如图所示。
（2）原理∶
①扫描电压∶XX′偏转电极接入的是由仪器自身产生的锯齿形电压。
②灯丝被电源加热后，出现热电子发射，发射出来的电子经加速电场加速后，以很大的速度进入偏转电场，如果在Y偏转极板上加一________，在X偏转极板上加一_________，在荧光屏上就会出现按Y偏转电压规律变化的可视图像。
18．一电容器带电量Q=4×10-8C，此时两板间电压U=2V，则此电容器的电容为_________F
19．如图所示是“研究平行板电容器的电容与哪些因素有关”的实验装置。两块相互靠近的等大、正对平行金属平板M、N组成电容器，板N固定在绝缘座上并通过导线与静电计中心杆相接，板M和静电计的金属壳都通过导线接地，板M上装有绝缘手柄，可以执手柄控制板M的位置。
（1）初步分析影响因素可能有两板间距大小、极板正对面积大小、电介质的介电常数大小等，本实验应采用的科学探究方法是________（选填“理想实验法”“建立物理模型法”或“控制变量法”）
（2）先让电容器充上一定量的电荷，静电计指针张开一定角度，再进行以下实验（每次保证其他条件不变）：
①若仅将两极板间的距离增大，则静电计指针的偏角将________（选填“变大”“不变”或“变小”）；
②若仅减小两极板间的正对面积，则静电计指针的偏角将________（选填“变大”“不变”或“变小”）；
③若在两极板间插入云母片，则静电计指针的偏角将________（选填“变大”“不变”或“变小”）；
④若在两极板间插入一块很薄的金属板，则静电计指针偏角将________（选填“变大”“不变”或“变小”）。
三、综合题（共4题）
20．如图所示，平行板电容器的两个极板A、B分别接在电压为120V的恒压电源上，两极板间距为5cm，电容器带电荷量为6×10-8C，A极板接地（电势为零）.求：
(1)平行板电容器的电容；
(2)平行板电容器两板之间的电场强度；
(3)距B板为2cm的C点处的电势。
21．如图所示，是一对彼此绝缘相距d=5cm的平行金属带电极板MN,N板接地，M板带电量的绝对值为.在两极板MN间A点有一带电量为的带电液滴，其质量,恰好处于静止状态.求：
（1）等于多少伏？M点的电势是多少？
（2）平行金属板MN所构成的电容器的电容C等于多少？
22．物理方法就是运用现有的物理知识找到解决物理问题的基本思路与方法。常见的物理方法有类比法、对称法、图像法、归纳演绎法、构建理想化模型法等等：
(1)场是物理学中的重要概念，仿照电场的定义，写出引力场强度的定义式，在此基础上，推导出与质量为M的质点距离r的点的引力场强度；
(2)在研究平行板电容器的相关问题时，我们是从研究理想化模型——无限大带电平面开始的。真空中无限大带电平面的电场是匀强电场，电场强度为，其中k是静电力常量，σ为电荷分布在平面上的面密度，单位为C/m2。如图1所示，无限大平面带正电，电场指向两侧。若带负电则电场指向中央（图中未画出）。在实际问题中，当两块相同的带等量异种电荷的较大金属板相距很近时，其中间区域，可以看作是两个无限大带电平面所产生的匀强电场叠加；如果再忽略边缘效应，平行板电容器两板间的电场就可以看作是匀强电场，如图2所示。已知平行板电容器所带电量为Q，极板面积为S，板间距为d，求：
a．两极板间电场强度的大小E；
b．请根据电容的定义式，求出在真空中，该平行板电容器的电容C；
c．求解图2中左极板所受电场力的大小F。
23．示波管的内部结构如图所示．如果在偏转电极XX/、YY/之间都没有加电压，电子束将打在荧光屏中心．如果在偏转电极XX/之间和YY/之间分别加上如图所示的电压，请画出荧光屏上出现的完整扫描波形图．
参考答案
1．B
2．B
3．C
4．D
5．A
6．D
7．D
8．B
9．D
10．D
11．B
12．C
13．A
14．A
15．C
16．F
17．电子枪 荧光屏 信号电压 扫描电压
18．
19．控制变量法 变大 变大 变小 变小
20．(1)；(2)；(3)
21．（1）50V,-50V ;（2）.
22．(1)；(2)a．，b．，c．
23．