2.5科学探究：电容器-同步训练（Word版含答案）

2.5科学探究：电容器
一、选择题（共15题）
1．关于电容器的电容，下列说法正确的是（　　）
A．电容器所带电荷量越多，其电容一定越大
B．电容器两板间的电压越高，其电容一定越大
C．电容器不带电时，其电容一定为零
D．电容器的电容只由它本身特性决定
2．1878年英国科学家克鲁克斯发明了接近真空的“克鲁克斯管”，即阴极射线管，为X射线的发现提供了基本实验条件，如图1所示是一个阴极射线管的结构示意图，要使射线管发出射线，须在P、Q两电极间加上几万伏的直流高压,使用时以下说法正确的是（　　）
A．阴极射线是负离子，高压电源正极应接在P点
B．阴极射线是负离子，高压电源正极应接在Q点
C．阴极射线是正离子，高压电源正极应接在P点
D．阴极射线是正离子，高压电源正极应接在Q点
3．图所示电路，平行板电容器的一个极板与滑动变阻器的滑动端C相连接．电子以速度v0垂直于电场线方向射入并穿过平行板间的电场．在保证电子还能穿出平行板间电场的情况下，若使滑动变阻器的滑动端C上移，则电容器极板上所带电量q和电子穿越平行板所需的时间t（ ）
A．电量q增大，时间t也增大
B．电量q不变，时间t增大
C．电量q增大，时间t不变
D．电量q不变，时间t也不变
4．飞机油箱内的油量是估计其续航时间和确保飞行安全的重要参数。一种电容式测量飞机油箱内油量的装置如图，油箱内置圆筒形电容器，电容的变化反映了油面高度的变化。下列说法正确的是（　　）
A．给飞机供油时油量增加，相当于改变了电容器中的电介质，电容会增大
B．给飞机供油时油量增加，相当于改变了电容器中的电介质，电容会减小
C．飞行过程中油量减少，相当于改变了两极板间的正对面积，电容会减小
D．飞行过程中油量减少，相当于改变了两极板间的正对面积，电容会增加
5．某平行板电容器标有2.5μF，这是表示（　　）
A．该电容器带电量不能超过2.5×10﹣6C
B．要使两板间电压降低1V，它所带的电量必减少2.5×10﹣6C
C．电容器只有在带电时电容量为2.5×10﹣6 F
D．如在板间插入电介质，电容将减小
6．一平行板电容器充电后与电源断开，如图所示，用C表示电容器的电容，U表示电容器的电压，Q表示电容器的带电量．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．C变小，U不变，Q变小
B．C变大，U变小，Q不变
C．C变大，U不变，Q变大
D．C不变，U变大，Q变大
7．M、N两金属板竖直放置，使其带电，悬挂其中的带电小球P如图偏离竖直方向。下列哪一项措施会使OP悬线与竖直方向的夹角增大？（P球不与金属极板接触）（　　）
A．增大MN两极板间的电势差
B．减小MN两极板的带电量
C．保持板间间距不变，将M、N板一起向右平移
D．保持板间间距不变，将M、N板一起向左平移
8．如图所示的实验装置中，极板B接地，平行板电容器的A极板与一个灵敏的静电计相接，将B极板向左移动，增大电容器两极板间的距离时，电容器所带的电量Q、电容C、两极间的电压U、电容器两极板间的场强E、静电计指针张角θ的变化情况正确的是（　　）
A．Q不变，C变小，U变大，E不变，θ变大
B．Q变小，C变小，U不变，E不变，θ不变
C．Q不变，C变小，U变大，E变小，θ变大
D．Q变小，C不变，U不变，E变小，θ不变
9．.如图所示的电路可将声音信号转化为电信号，该电路中，b是固定不动的金属板，a是能在声波驱动下沿水平方向振动的镀有金属层的振动膜，构成了一个电容器，且通过导线与恒定电源两极相接，若声源S做简谐运动，则（　　）
A．a振动过程中，板之间的电场强度不变
B．a振动过程中，板所带的电荷量不变
C．a振动过程中，电路中始终有方向不变的电流
D．a板向右位移最大时，电容器的电容最大
10．如图所示是由电源、灵敏电流计、滑动变阻器和平行板电容器组成的电路，闭合开关，在下列四个过程中，为使灵敏电流计中有到电流，下列做法可行的是
A．在平行板电容器中插入一块塑料板
B．增大平行板电容器两极板间的距离
C．滑动变阻器的滑片向右滑动
D．减小平行板电容器两极板的正对面积
11．如图所示，平行板电容器两极板A和B分别与电源的正、负极相连且A板接地，P为两极板间的一点，在P点有一带负电的油滴恰好平衡。现保持B板不动，将A板慢慢向上平移到图中虚线所示的位置，这时
A．电容器两极板间的电势差减小 B．P点的场强增大
C．P点的电势降低 D．固定在P点的负电荷的电势能将减少
12．如图所示，一平行板电容器充电后与电源断开，负极板A接地，正极板B与静电计相连，两板间有一个带负电的试探电荷固定在P点，以表示静电计的指针偏角、E表示两板间场强、φ表示P点的电势，Ep表示负电荷在P点的电势能，若正极板保持不动，将A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．E不变，不变 B．变小，Ep变大
C．不变，变低 D．E变小，Ep变大
13．带电的平行板电容器与静电计的连接如图所示，要使静电计的指针偏角变小，可采用的方法有（ ）
A．减小两极板间的距离
B．用手触摸极板
C．在两板间插入电介质
D．将极板向上适当移动
14．示波管是示波器的核心部件，它由电子枪、偏转电极和荧光屏组成，如图所示。如果在荧光屏上P点出现亮斑，那么示波管中的（　　）
A．极板X应带负电 B．极板应带负电
C．极板Y应带负电 D．极板应带负电
15．如图所示，A、B为平行板电容器的金属板，G为静电计．开始时开关S闭合，静电计指针张开一定角度．为了使指针张开角度增大一些，应该采取的措施是（ ）
A．断开开关S后，将A、B两极板靠近一些
B．断开开关S后，将A、B两极板分开一些
C．断开开关S后，将A板上移一些
D．保持开关S闭合，减小R的阻值
二、填空题
16．电容器充电后与电源保持脱离时，电容器___________ 保持不变。
17．电容器的电荷量：其中_______极板所带电荷量的绝对值。
18．在探究平行板电容器的电容与哪些因素有关的实验中，某同学猜测电容可能与极板间的距离d、极板的正对面积S及插入极板间的介质有关．他将一个已经充电的平行板电容器与静电计连接如图所示．已知静电计指针张角随着电容器两极间的电势差的增大而增大．实验时保持电容器极板所带的电量不变，且电容器B板位置不动．
（1）将A板向左平移，静电计指针张角______；将A板竖直向上平移，则静电计指针张角______；在A、B板间插入电介质，则静电计指针张角_______．
（2）实验中静电计不可以用电压表替代，原因是：_______．
19．用电压为U的直流电源给电容为C平行板电容器充电，充完电后电容器两板间的场强大小为E．充完电后，若断开电键K，将电容器的两个极板距离变为原来的一半，则电容器的电容变为_________，电容器两极板间的电压变为________电容器两极板间的电场强度为 ______．
三、综合题
20．如图所示，P、Q两金属板间的电势差为10V，板间存在匀强电场，方向水平向左，板间的距离d＝10cm，其中Q板接地，两板间的A点距P板3cm。求：
(1)P板的电势；
(2)保持两板间电势差不变，而将Q板向左平移5cm，则A点的电势为多少？
21．如图所示为示波管的示意图，竖直偏转电极的极板长l＝4.0 cm，两板间距离d＝1.0 cm，极板右端与荧光屏的距离L＝18 cm．由阴极发出的电子经电场加速后，以v=1.6×107 m/s沿中心线进入竖直偏转电场．若电子由阴极逸出时的初速度、电子所受重力及电子之间的相互作用力均可忽略不计，已知电子的电荷量e＝1.6×10-19 C，质量m＝0.91×10-30 kg．
（1）求加速电压U0的大小；
（2）要使电子束不打在偏转电极的极板上，求加在竖直偏转电极上的电压应满足的条件；
（3）在竖直偏转电极上加的交变电压，求电子打在荧光屏上亮线的长度．
22．在如图所示的实验装置中，平行板电容器的极板B与一灵敏静电计相接，极板A接地。静电计的指针张开一定角度。
探究∶若将极板A稍向上移动一点，观察到静电计指针的张角变大。这说明了什么？
23．如图所示为一平行板电容器，电容C=1.2×10-7F，两板相距d=5cm，M板带电量的绝对值为Q=6×10-6C，N板接地，在两极板MN间的A点固定有一比荷为=4×10-3C/kg的带负电粒子（重力不计），求：
(1)N、M两板间电势差UNM及电场强度大小；
(2)若A点到N板的距离为2cm，A点电势；
(3)从A点静止释放带电粒子，粒子到达N板的速度v。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．D
【详解】
电容器的电容只由它本身特性决定的，与它所带的电量以及两板之间的电压无关。
故选D。
2．A
【详解】
阴极射线，即：从阴极发出的电子在电场加速下形成的电子流，故阴极射线是负离子；为了使带负点的电子加速，高压电源正极应接在P点，高压电源负极应接在Q点。
故选A。
3．C
【详解】
试题分析：根据电容器的带电量公式q=UC即可得出电量的变化，电子在平行板电容器中做类平抛运动，根据类平抛运动的规律求出时间．
当滑动变阻器的滑动端C上移时，跟电容器并联的阻值增大，所以电容器的电压U增大，根据q=UC得：电量q增大，电子在平行板电容器中做类平抛运动，沿极板方向做匀速直线运动，所以运动时间与电压的变化无关，所以时间t不变．C正确．
故选C．
4．A
【详解】
给飞机供油时油量增加，相当于改变了电容器中的电介质，根据
可知，电容会增大。
故选A。
5．B
【详解】
是电容器的电容，不是指带电量，电容器的带电量可根据求解，故A错误；要使两板间电压降低1V，根据可知，，即它所带的电量必减少，故B正确；不管电容器是否带电，其电容均为，故C错误；由电容的决定式知，如在板间插入电介质，电容将增大，故D错误．
6．B
【详解】
试题分析：根据电容为的电容，由题意知，将正极板向下移动，d减小，所以电容C增大；平行板电容器充电后与电源断开，则电荷量不变；再根据，得：U减小，所以B正确；
7．A
【详解】
A．由题意知小球带正电，增大MN两极板间的电势差，极板间电场强度增大，小球受的电场力增大，OP悬线与竖直方向的夹角增大，故A正确；
B．减小MN两极板的带电量，根据
可知，极板间电势差减小，电场强度减小，小球受的电场力减小，OP悬线与竖直方向的夹角减小，故B错误；
CD．保持板间间距不变，将MN板一起平移，电势差不变，OP悬线与竖直方向的夹角不变，故CD错误。
故选A。
8．A
【详解】
平行板电容器与静电计并联，电容器所带电量Q不变．增大电容器两极板间的距离d时，由 知，电容C变小，Q不变，根据 知，U变大，θ增大．而 ，联立得 ，Q、k、 、S均不变，则E不变．故A正确．
故选A.
9．D
【详解】
A．a振动过程中，两板间距d发生变化，电源始终与电容器相连，两板间电压U不变，由可知E变化，A错误；
B．由可知，d变化，Q变化，选项B错误；
C．a振动方向不确定，d可增可减，故电流方向不确定，选项C错误；
D．当a板向右位移最大时，由可知，d最小，C最大，选项D正确；
故选D。
10．A
【详解】
A、在平行板电容器中插入电介质，根据电容的决定式分析得知电容增大，而电容器的电压不变，则电容的定义式分析得知电容器所带电量增加，将要充电，电路中形成逆时针方向的充电电流，有b到a方向的电流通过电流计．故A正确；
B、增大平行板电容器两极板间的距离，根据电容的决定式分析得知电容减小，而电容器的电压不变，则电容的定义式分析得知电容器所带电量减小，将要放电，，有a到b方向的电流通过电流计．故B错误；
C、电路稳定时，该电路中没有电流，移动滑动变阻器R的滑片，电容器的电压不变，电路中仍没有电流．故C错误；
D、减小平行板电容器两极板的正对面积，根据电容的决定式分析得知电容减小，而电容器的电压不变，则电容的定义式分析得知电容器所带电量减小，将要放电，有a到b方向的电流通过电流计．故D错误．
11．C
【详解】
A．电容器两极板分别于电源连接，可知两板间的电势差不变，选项A错误；
B．根据，因U不变，d变大，可知P点的场强减小，选项B错误；
C．两板场强减小，根据U=Ed可知，P点与B板的电势差减小，可知P点的电势降低，选项C正确；
D．P点的电势降低，则固定在P点的负电荷的电势能将变大，选项D错误。
故选C。
12．B
【详解】
由题可知，当将A板缓慢向右平移一小段距离时，即两极板间的d减小，由电容的定义式
可得，此时电容C增大，由题意可知，两极板所带电荷量Q不变，由
可得，两极板间电压U减小，即静电计的指针偏角变小。又根据
可知，两板间的场强E不变。由题意可知
根据
由于减小，所以P点的电势φ变小，由
可知，对于负电荷，电势变小，电势能Ep变大。
故选B。
13．AC
【详解】
减小两极板间的距离，即减小，则由电容的决定式，可以知道电容器的电容增大；电容器所带电荷量不变，则由分析可以知道，电容器板间的电势差减小，静电计的指针偏角变小，所以A正确的； 因为板接地，用手触摸时，仍接地，故对电量没有影响，电势差保持不变，故B正确；在两板间插入电介质时，介电常数增大，则增大，由可以知道电势差减小，所以C正确的；将极板向上运动时，正对面积减小，则减小，由定义式可以知道，电势差增大，故D错误；故选AC．
点睛：本题考查电容器的动态分析问题，要明确夹角大小表示电势差的大小；熟练掌握电容器的决定式和定义式是解题的基础．
14．BD
【详解】
电子受力方向与电场方向相反，因电子向X向偏转，则电场方向为X到，则X带正电，带负电，同理可以知道Y带正电，带负电，AC错误，BD正确。
故选BD。
15．BC
【详解】
断开开关S后，电容器带电量不变，将AB靠近一些，则d减小，根据，知电容增大，根据可知，电势差减小，指针张角变小，故A错误；断开开关S后，电容器带电量不变，将AB分开一些，则d增大，根据，知电容减小，根据可知，电势差增大，指针张角增大，故B正确；断开开关S后，将A板上移一些，正对面积S减小，根据，知电容减小，根据可知，电势差增大，指针张角增大，故C正确；保持开关闭合，减小R的阻值，电容器两端的电势差不变，则指针张角不变，故D错误．所以BC正确，AD错误．
16．所带电荷量
【详解】
电容器充电后与电源保持脱离时，电容器所在电路没有形成回路，无法放电，则电容器所带电荷量保持不变。
17．一个
18． 增大 增大 减小 电压表会使电容器放电
【详解】
（1）根据，将A板向左平移，则两板间距d变大，则C减小，因为Q一定，根据Q=CU，则U变大，则静电计指针张角增大；将A板竖直向上平移，则S减小，C 减小，则根据Q=CU，则U变大，即静电计指针张角变大；在A、B板间插入电介质，则C变大，根据Q=CU，则U变小，则静电计指针张角减小；（2）实验中静电计不可以用电压表替代，原因是：电压表会使电容器放电．
19． 2倍 不变
【详解】
设原电容器的两极板的距离为，则电场强度，电容器的电荷量．断开电键K后，Q不变，将电容器的两个极板距离变为原来的一半，由电容器的表达式可知，电容器的电容变为原来的2倍，电容器两极板的电压，电场强度，故电场强度不变．
20．(1)－10V；(2)－4V
【详解】
(1)场强水平向左，即，则有
解得
(2)距离改变后，场强变为
则
所以
21．（1）U0=728V（2）91V（3）
【详解】
（1）对于电子通过加速电场的过程，根据动能定理有 eU0=mv2
解得U0=728V…………4分
（2）设偏转电场电压为U1时，电子刚好飞出偏转电场，则此时电子沿电场方向的位移恰为d/2，
即 ………1分
电子通过偏转电场的时间………1分
解得 ，
所以，为使电子束不打在偏转电极上，加在偏转电极上的电压U应小于91V………4分
（3）由u＝40 sin100πt（V）可知，
偏转电场变化的周期T=，而t==2.5×10-9 s．T>>t，可见每个电子通过偏转电场的过程中，电场可视为稳定的匀强电场．
当极板间加最大电压时，电子有最大偏转量．
电子飞出偏转电场时平行极板方向分速度vx=v，
垂直极板方向的分速度vy=ayt=
电子离开偏转电场到达荧光屏的时间
电子离开偏转电场后在竖直方向的位移为y2=vy t′=2.0cm
电子打在荧光屏上的总偏移量…………2分
电子打在荧光屏产生亮线的长度为…………1分
用下面的方法也给分：
设电子在偏转电场有最大电压时射出偏转电场的速度与初速度方向的夹角为θ，
则tanθ==0.11
电子打在荧光屏上的总偏移量…………3分
电子打在荧光屏产生亮线的长度为…………1分
22．可以判断电容变小
【详解】
电容器无法放电，故带电量不变，即Q一定；静电计测量的是电压，观察到静电计指针的张角变大，说明电压变大；根据公式
可以判断电容变小。
23．(1)50V；1000V/m；(2)-20V；(3)
【详解】
(1)由电容定义式，得
由匀强电场，得
(2)由于N点电势为零，则
由匀强电场得
解得
(3)物体从A到N，由动能定理得
解得
答案第1页，共2页