10.4电容器的电容 练习（word版含答案）

人教版必修第三册 10.4 电容器的电容
一、单选题
1．在如图装置中，将开关S拨至1可以给电容器充电，拨至2可以让电容器放电，通过电压表、电流表的示数，可以观察电容器充放电过程中电压和电流的变化情况。则下列说法中正确的是（　　）
A．充电过程中，电压表、电流表示数逐渐增大
B．放电过程中，电压表、电流表示数逐渐减小
C．充电过程中，电容器电容逐渐增大
D．放电过程中，电流减小的越来越快
2．“探究影响平行板电容器电容大小因素”的实验装置如题图所示，则下列说法正确的是（　　）
A．平行板电容器左极板上移时，静电计指针偏角减小
B．平行板电容器左极板左移时，静电计指针偏角减小
C．平行板电容器中间插入一层薄的导体材料，静电计指针偏角减小
D．静电计测量的是电势差，所以也可以用电压表替代
3．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，下极板接地。一带电油滴位于电容器中的P点且恰好处于平衡状态。现将平行板电容器的上极板竖直向上移动一小段距离，则（　　）
A．带电油滴将沿竖直方向向上运动
B．P点的电势将降低
C．带电油滴的电势能将减小
D．电容器的电容减小，极板带电荷量将增大
4．生活中的各种应用领域利用电容器的场景很多，而构成电容器的形式也是多种多样。下列两幅图所示的两个电极之间都由绝缘介质分隔开来从而构成一个电容器。请根据两幅图示的相关说明判断下列说法正确的是（　　）
A．图甲中，当金属芯线不动而h变小时，该电容器的电容变大
B．图甲中，保持两电极间的电压不变，当金属芯线不动而h变小时，该电容器将充电
C．图乙中，当待测压力F变大时，该电容器的电容变大
D．图乙中，保持电容器的电量不变，当待测压力F变大时，两电极间的电压将变大
5．如图所示，平行板电容器通过灵敏电流计G连接在直流电源两端。最初电容器的上、下极板水平，带电油滴处于静止状态。保持电容器下极板和上极板左端不动，在用绝缘工具将上极板右端缓缓沿逆时针方向转动角度θ（θ<45°）的过程中，观察到的现象是（　　）
A．灵敏电流计G中有电流通过，方向从a向b
B．灵敏电流计G中没有电流通过
C．带电油滴做曲线运动
D．带电油滴做直线运动
6．如图所示的实验装置中，极板A接地，平行板电容器的极板B与一个灵敏的静电计相连。保持电容器所带的电荷量不变，现将A极板向左平移，增大电容器两极板间的距离时（ ）
A．静电计指针的偏角变大
B．两板间电场强度变小
C．电容器的电容变大
D．电容器两板间电压变小
7．图为一种电容传声器的原理图，是固定不动的金属板，是能在声波驱动下沿水平方向振动的金属膜片，、构成一个电容器。电容的变化可以转化为电路中电信号的变化。闭合开关，若声源发出声波使向右振动时（　　）
A．、板之间的电场强度不变 B．电容器的电容减小
C．电容器的带电量增加 D．流过电流表的电流方向为自右向左
8．如图所示，平行板电容器充电后断开开关，下极板接地。一带电油滴位于电容器中的P点且恰好处于平衡状态。现将平行板电容器的上极板竖直向上移动一小段距离，则（　　）
A．带电油滴将沿竖直方向向上运动
B．P点的电势将不变
C．带电油滴的电势能将减小
D．电容器的电容减小，极板带电荷量将增大
9．电容式加速传感器常用于触发汽车安全气囊，简化图如图所示。极板M、N组成的电容器为平行板电容器，M固定，N可左右移动，通过测量电容器及板间的电压的变化来确定汽车的加速度。当汽车遇紧急情况刹车时，极板M、N间的距离减小，若极板上的电荷量不变，则电容器（　　）
A．电容变小 B．极板间的电压变大
C．极板间的电场强度变小 D．极板间的电场强度不变
10．最近中国自主研制的新一代大功率石墨烯超级电容器问世。超级电容器它不同于传统的化学电源，是一种介于传统电容器与电池之间具有特殊性能的电源。如图所示的超级电容标有“3.0V，12000F”， 该超级电容器（　　）
A．正常工作最大容纳电荷量为36000C
B．电容随电压的增大而增大
C．在充电过程中电流恒定
D．电容器放完电时，电容为0
11．2015年2月20日，自动体外除颤器亮相杭州街头，急救有望实现“黄金3分钟”。自动体外除颤器是通过一个充电的电容器对心颤患者皮肤上的两个电极板放电，让一部分电荷通过心脏，刺激患者的心脏恢复正常跳动。如图是一次除颤器的放电模拟治疗，该除颤器的电容为15μF，充电后电容器的电压是4.0kV，假设电容器在一定时间内放电至两极板之间的电压为0，则下列说法正确的是（　　）
A．此次放电模拟治疗通过人体的电荷量是60C
B．此次放电模拟治疗的过程中，除颤器的电容在减小
C．若除颤器在4×10-3s内完成放电，则放电的平均电流为15A
D．在放电模拟治疗的过程中，流过人体的电流不变
12．关于电容器和电容的概念，下列说法正确的是（　　）
A．任何两个彼此绝缘又互相靠近的导体都可以看成是一个电容器
B．某一电容器两板间的电压越高，它的电容就越大
C．某一电容器两极板的正对面积越小，它的电容就越大
D．某一电容器不带电时，它的电容是零
13．如图所示，平行板电容器下极板接地，并与电动势为的直流电源（内阻不计）连接，一带电油滴静止于电容器中的点。现将电容器的下极板竖直向上移动一小段距离（未到达点），则（　　）
A．点的电势将升高 B．带电油滴的电势能将不断增大
C．带电油滴将沿竖直方向向上运动 D．电容器的电容减小，极板带电荷量将减小
14．结构固定的平行板电容器接通电路，其两板电压随时间变化的图像如图，则（　　）
A．时刻之前为放电过程
B．时刻前平行板带电量与两板电压之比变小
C．时刻后平行板带电量与两板电压之比变大
D．全过程平行板带电量与两板电压之比始终不变
15．如图甲所示为电容器的充电电路，先将可变电阻的阻值调为，闭合开关，电容器所带电荷量随时间变化的关系图像如图乙实线①所示。然后断开开关，先使电容器放电完毕，再把的阻值调为，接着重复前面的操作，得到如图乙实线②所示图像，下列说法正确的是（　　）
A．电容器充电过程，充电电流不断减小
B．电容器充电过程，充电电流不断增加
C．电容器充电过程，电容器的电容不断增加
D．增大可变电阻的阻值对电容器充电更快完成
二、填空题
16．实验：观察电容器的充、放电现象
（1）实验原理
a.电容器的充电过程
如图所示，当开关S接1时，电容器接通电源，在电场力的作用下自由电子从正极板经过电源向负极板移动，正极板因失去电子而带正电，负极板因得到电子而带___________电。正、负极板带___________的正、负电荷。电荷在移动的过程中形成电流。在充电开始时电流比较___________ （填“大”或“小”），以后随着极板上电荷的增多，电流逐渐___________ （填“增大”或“减小”），当电容器两极板间电压等于电源电压时电荷停止移动，电流I=0 。
b.电容器的放电过程
如图所示，当开关S接2时，相当于将电容器的两极板直接用导线连接起来，电容器正、负极板上电荷发生___________，在电子移动过程中，形成电流，放电开始电流较___________ （填“大”或“小”），随着两极板上的电荷量逐渐减小，电路中的电流逐渐___________ （填“增大”或“减小”），两极板间的电压也逐渐减小到零。
（2）实验器材：6 V的直流电源、 单刀双掷开关 、平行板电容器、电流表、电压表、 小灯泡、导线若干。
（3）实验步骤
a.按图连接好电路。
b.把单刀双掷开关S打在上面，使触点1和触点2连通，观察电容器的充电现象，并将结果记录在表格中。
c.将单刀双掷开关S打在下面，使触点3和触点2连通，观察电容器的放电现象，并将结果记录在表格中。
d.记录好实验结果，关闭电源。
（4）实验记录和分析
实验项目 实验现象
电容器充电 灯泡 灯泡的亮度由___________到___________最后___________ （选填“明”“暗”或“熄灭”）
电流表1 电流表1的读数由___________到___________最后为___________ （选填“大”“小”或“零”）
电压表 电压表的读数由___________ （选填“大”或“小”）到___________ （选填“大”或“小”）最后为___________
电容器放电 灯泡 灯泡的亮度由___________到___________最后___________ （选填“明”“暗”或“熄灭”）
电流表2 电流表2的读数由___________到___________最后为___________ （选填“大”“小”或“零”）
电压表 电压表的读数由___________ （选填“大”或“小”）到___________ （选填“大”或“小”）最后为___________
（5）注意事项
a.电流表要选用小量程的灵敏电流计。
b.要选择大容量的电容器。
c.实验要在干燥的环境中进行。
d.在做放电实验时，在电路中串联一个电阻，以免烧坏电流表。
17．如图所示，电源A电压为，电源B电压为，将电键K从A换到B，电流计G通过的电量为，则图中以空气为电介质的电容器的电容为______。若将电键K再从B断开，插入其它电介质，电容器两极板间的电场强度______（填“变大”“变小”或“不变”），若再将上极板上移，相比于移动极板前，电容器两极板间的电场强度______（填“变大”“变小”或“不变”）。
18．将电荷量为2.0×10-8C的正点电荷放在电场中的某一点，受到的电场力大小为6.0×10-5N，方向水平向左，该点的电场强度大小为____________N/C，该点的电场强度方向水平___________（选填“向左”或“向右”）；把一个电容为3.0×10-12F的平行板电容器接在1.5V的电池上，充电结束后电容器所带的电荷量为___________C。
三、解答题
19．如图所示，平行板电容器的两个极板A、B分别接在电压为30V的恒压电源上，两极板间距为，电容器带电荷量为，A极板接地。求：
（1）平行板电容器的电容；
（2）若在距B板的M点放一电子，求其电势能．（电子的电荷量）
20．如图所示的平行金属板电容器的电容为C=2×10-4F，极板A、B之间可以看成匀强电场，场强E=1.2×103V／m，极板间距离为L=5cm，电场中c点到A板、d点到B板的距离均为0.5cm，B板接地．求：
(1) A板的电势φA；
(2)A板所带电荷量Q；
(3)d、c两点间的电势差Udc；
(4) 将电荷量q=5×10-6C的带正电点电荷从d移到c，电场力做的功Wdc．
21．一个平行板电容器，使它带电荷量从Q1=3×10-5 C 增加到Q2=3.6×10-5 C时，两板间的电势差从U1=10 V增加到U2=12 V，这个电容器的电容多大？如果使两极板电势差从U1=10 V降为U2'=6 V，则每板需减少多少电荷量？
22．把一个4pF的平行板电容器接在16V的电池上．（1pF =F）
(1)保持与电池的连接，两极板的距离减半，极板上的电荷增加还是减少 电荷变化了多少
(2)移去电池后两极板的距离加倍，极板间的电势差增大还是减小 电势差变化了多少
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．B
【详解】
A．电容器充电过程中，电流表的示数逐渐减小，电压表测量的是电容器两端的电压，示数逐渐增大，故A错误；
B．电容器放电过程中，电容器带电量逐渐减小，根据
电容器两端的电压逐渐减小，流过电阻的电流逐渐减小，故B正确；
C．电容器电容由电容器本身决定，不会随充电过程发生变化，故C错误；
D．放电过程中，电流减小的越来越慢，故D错误。
故选B。
2．C
【详解】
A．平行板电容器没有连接电源，故带电量不变，根据
平行板电容器左极板上移时，两极板正对面积减小，电容减小，根据
可知电势差增大，静电计指针偏角增大，故A错误：
B．平行板电容器左极板左移时，电容器间距增大，根据
电容减小，根据
电势差增大，静电计指针偏角增大，故B错误。
C．平行板电容器中间插入一层薄的导体材料，相当于极板间距减小，根据
电容增大，根据
电势差减小，静电计指针偏角减小，故C正确。
D．静电计测量的是电势差，但不可以用电压表替代，因两者结构不同，并且连接电压表会让电容器放电，从而使电容器两极板间的电势差减小，故D错误。
故选C。
【考点】
电容器，电容，电势差，静电计，电压表
3．B
【详解】
A．上极板向上移动一小段距离后，板间电压不变，仍为E，故电场强度
将减小，油滴所受电场力（qE）减小，故油滴将向下运动，A错误；
B．P点的电势大于0，且P点与下极板间的电势差
E减小，P点到下极板的距离不变，所以P点的电势减小，B正确；
C．带电油滴原来处于平衡状态可知，油滴带负电，又知道P点的电势降低，油滴向下运动时电场力做负功，油滴的电势能应增加，C错误；
D．电容器的电容
d增大，电容C减小，由
知，U不变，C减小，则Q减小，D错误。
故选 B。
4．C
【详解】
AB．若图甲中两电极间的电压不变，当金属芯线不动而h变小时，电容器两极板正对面积S减小，根据
可知电容器的电容C减小，又由
U不变时，C减小Q也减小，该电容器放电。故AB错误；
CD。若图乙中，当图示中的F变大时，电容器两极板间距离d减小，根据
可知电容C变大，再根据
两极板的电量不变，C变大U减小，故C正确；D错误。
故选C。
5．C
【详解】
AB．将上极板右端缓缓沿逆时针方向转动角度θ（θ<45°）的过程中，正对面积减小，根据
则电容器电容减小，由于两极板与电源相接则两极板电压保持不变，根据
两极板的电荷量减小，处于放电过程，则灵敏电流计G中有电流通过，方向从b向a，所以AB错误；
CD．极板方向变化后电场强度方向也发生变化，电场力的方向不断变化，电场力与重力的合力方向也不断变化，所以带电油滴将做曲线运动，则C正确；D错误；
故选C。
6．A
【详解】
增大电容器两极板间的距离时，由决定式
可知电容器的电容C减小，根据电容C减小，Q不变，由定义式
联立解得
可知两极板间电场强度不变，由于电容C减小，Q不变，由定义式
可知U变大，则静电计指针的偏角变大，BCD错误，A正确。
故选A。
7．C
【详解】
A．声源发出声波使向右振动时，两板间距减小，根据
可知，两板间场强变大，选项A错误；
B．根据
可知，两板间距减小，电容器的电容变大，选项B错误；
C．根据
Q=CU
可知，电容器的带电量增加，选项C正确；
D．电容器充电，则流过电流表的电流方向为自左向右，选项D错误。
故选C。
8．B
【详解】
A．平行板电容器充电后断开电源，电容器上电荷量不变，根据
，，
可得
则上极板向上移动一小段距离后，电场强度将不变，油滴所受电场力不变，故油滴仍然静止，A错误；
B．P点的电势大于零，场强不变，P点与下极板间的距离不变，由
知P点与下极板间的电势差不变，所以P点的电势不变，B正确；
C．两极板间电场方向竖直向下，所以P点的油滴应带负电，当P点电势不变时，油滴的电势能不变，C错误；
D．根据
由于d增大，电容C减小，极板带电荷量不变，D错误。
故选B。
9．D
【详解】
A．由平行板电容器电容的决定式可得，d减小，C增大，选项A错误；
B．电容器所带电荷量Q不变，C增大，由可得，U变小，选项B错误；
CD．由匀强电场的场强与电势差关系公式可得
Ｅ与d无关，E不变，选项C错误，D正确。
故选D。
10．A
【详解】
A．该电容器最大容纳电荷量为
A正确；
B．电容是描述电容器容纳电荷本领的物理量，其大小与电压和电荷量无关，AD错误；
C．在充电过程中电流逐渐减小，C错误。
故选A。
11．C
【详解】
BD．除颤器在放电模拟治疗的过程中，电容器的电容不变，电荷量减小，电压减小，放电的电流逐渐减小，故BD错误。
AC．充电后的电压、电容已知，根据
可求得极板上储存了0.06C的电荷量，放电结束后，极板间没有电压，则说明这个放电过程中，通过人体的电荷量为0.06C，4×10-3s内全部放完，根据
可得放电的平均电流为15A，故A错误，C正确。
故选C。
12．A
【详解】
A.任何两个彼此绝缘又互相靠近的导体都可以看成是一个电容器,A正确;
B.电容器的电容由本身因素决定,与电容器所带的电荷量和电压无关电容器充电后，两极板带有等量的异种电荷，B错误;
C.平行板电容的决定式,两极板的正对面积越小,它的电容就越小,C错误;
D.电容器的电容由本身因素决定,与电容器所带的电荷量和电压无关,D错误;
故选A。
13．C
【详解】
ABC．将电容器的下极板竖直向上移动一小段距离，因两极板电压一定，则由
可知两板间场强变大，P点与上极板间的电势差变大，则P点的电势降低；油滴带负电，所受的电场力变大，则油滴将沿竖直方向向上运动，电场力做正功，则油滴的电势能不断减小，C正确，AB错误。
D．将电容器的下极板竖直向上移动一小段距离，根据
可知，电容器的电容变大，根据
Q=CU
可知，极板带电荷量将增加，D错误。
故选C。
14．D
【详解】
A．由图可知时刻之前U逐渐增大，平行板电容器两板带电量逐渐增大，为充电过程，A错误；
BCD．根据
因电容器电容不变，平行板带电量与两板电压之比就不变，选项BC错误，D正确。
故选D。
15．A
【详解】
AB.电容器充电过程，，图线斜率视为电流，可知充电电流不断减小，A正确,B错误；
C.电容器的电容是电容本身的属性，电容不变，C错误；
D.增大可变电阻的阻值对电容器充电更加平缓，充电时间更长，D错误。
16． 负 等量 大 减小 中和 大 减小 明 暗 熄灭 大 小 零 小 大 6V 明 暗 熄灭 大 小 零 大 小 0V
【详解】
（1）a.电容器的充电过程，当开关S接1时，电容器接通电源，在电场力的作用下自由电子从正极板经过电源向负极板移动，正极板因失去电子而带正电，负极板因获得电子而带负电。正、负极板带等量的正、负电荷。电荷在移动的过程中形成电流。在充电开始时电流比较大，以后随着极板上电荷的增多，电流逐渐减小，当电容器两极板间电压等于电源电压时电荷停止移动，电流I=0 ；
b.电容器的放电过程，当开关S接2时，相当于将电容器的两极板直接用导线连接起来，电容器正、负极板上电荷发生中和，在电子移动过程中，形成电流，放电开始电流较大，随着两极板上的电荷量逐渐减小，电路中的电流逐渐减小，两极板间的电压也逐渐减小到零；
（4）灯泡的亮度由明到暗最后熄灭；电流表1的读数由大到小最后为；电压表的读数由小到大最后为6V；灯泡的亮度由明到暗最后熄灭；电流表2的读数由大到小最后为；电压表的读数由大到小最后为零。
17． 变小 不变
【详解】
[1]电容器的电容
[2]插入其它电介质，比空气介电常量大，所以电容增大，不变，变小，由
则变小；
[3]不变，只改变，则
则不变.
18． 向左
【详解】
[1]该点的电场强度大小为
[2]由于电场强度方向与正电荷的受力方向相同，则该点的电场强度方向水平向左；
[3]根据电容的定义公式有
19．（1）；（2）
【详解】
（1）依电容定义，有电容
（2）两板之间为匀强电场，电场强度
C点距A板间距离为
A与C间电势差
又
可得
则
20．（1）-60V（2）1.2×10-2C（3）48V（4）2.4×10-4J
【详解】
（1）BA间的电势差为：UBA=EL=1200×0.05V=60V
φA=-UBA=-60V
（2）A板所带电荷量Q为：Q=CUBA=2×10-4×60C=1.2×10-2C；
（3）Ldc=0.05-2×0.5×10-2m=0.04m
d、c两点间的电势差为：Udc=ELdc=48V
（4）Wdc=qUdc=5×10-6×48J=2.4×10-4J
21．3μF，1.2×10-5 C
【详解】
电荷量的增加量和电势差的增加量分别为
=Q2-Q1=3.6×10-5 C-3×10-5 C=6×10-6 C
=U2-U1=12 V-10 V=2 V
根据电容的定义知，它等于每增加1 V电势差所需增加的电荷量，即
C=F=3×10-6 F=3 μF
要使两极板间电势差降为6 V，则每板应减少的电荷量为
ΔQ'=CΔU'=3×10-6×（10-6）C=1.2×10-5 C
22．(1) ；(2)
【详解】
(1)由可知原来带电量为：Q =4×10 12×16 = 6.4×10 11C；
与电池相连电容器两端的电压不变即U不变;
距离减半时,可知，电容变为原来的2倍即；
由Q=UC可知,电量增加为原来的2倍.即Q’=2UC =1.28×10 10C;
电量增加了；
(2)移去电池后距离加倍，再由可知
则电容变为原来的2倍即，又因电量不变，
则由可知，U变为原来的2倍即；
即电势差变化了；
【点睛】
本题考查电容器的定性分析问题，要注意灵活应用电容器定义式可决定式进行分析计算．
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