2.1电容器与电容 同步练习（Word版含解析）

粤教版（2019）必修三 2.1 电容器与电容 同步练习
一、单选题
1．如图所示，为研究电容器的充放电实验电路图，实验前，开关是断开的，电容器不带电。下列的操作过程中，正确的说法是（　　）
A．开关接1，电容器上极板带负电
B．开关接1稳定后，再断开，电容器两极板间有电场存在
C．开关接1稳定后，再将掷向2，通过电流传感器的电流方向向上
D．开关接1稳定后，再将掷向2，通过电阻中电流方向向右
2．电容式加速度传感器的工作原理简化为如图所示的示意图，质量块左侧连接轻质弹簧a，上下与b、c光滑接触但不连接，右侧连接电介质，弹簧a、b、c与电容器固定在外框上，质量块可带动电介质移动改变电容，则（　　）
A．若传感器从静止开始向上加速，电容器将要充电
B．若传感器从静止开始向下加速，电容器将要充电
C．若传感器从静止开始向左加速，电容器将要放电
D．若传感器从静止开始向右加速，电容器将要放电
3．用控制变量法，可以研究影响平行板电容器电容的因素。设两极板正对面积为S，极板间距离为d，静电计指针偏角为θ，实验如图所示，极板所带电荷量不变，若（　 　）
A．保持S不变，增大d，则θ变小
B．保持S不变，增大d，则θ不变
C．保持d不变，减小S，则θ变大
D．保持d不变，减小S，则θ变小
4．如图所示为某汽车上的加速度电容传感器的俯视图。金属块左、右侧分别连接电介质、轻质弹簧，弹簧与电容器固定在外框上，金属块可带动电介质相对于外框无摩擦左右移动，电容器与恒压电源连接，并串联计算机的信号采集器。当汽车向右做加速度增大的加速运动时，电介质相对于外框向左移动，则电容器（　　）
A．电容变小 B．极板间的电压变大
C．极板间的电场强度不变 D．极板间的电场强度变小
5．教育部近日印发《关于加强中小以生手机管理工作的通知》要求，中小学生原则上不得将手机带入校园，禁止手机进入课堂。目前智能手机普遍采用了电容触摸屏，当用户手指触摸屏时，手指和屏的工作而构成一个电容器，该电容器可视为平行板电容器。对于电容触摸屏，下列说法正确的是（　　）
A．手指压力变大时，手指与屏的工作面距离变小，电容变小
B．手指与屏的接触面积变大时，电容变大
C．电容触摸屏在水下也能正常触控操作
D．使用绝缘笔也能在电容触摸屏上进行触控操作
6．“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
7．以下说法正确的是（　 　）
A．由公式可知，电容器的电容大小C与两极板间电势差U成反比
B．由公式可知，电场中某点的电势φ与试探电荷的电荷量q成反比
C．由可知，电场中某点的电场强度E与试探电荷受到的电场力F无关
D．由Uab=Ed可知，匀强电场中的任意两点a、b间的距离越大，则两点间的电势差也一定越大
8．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
9．如图所示，平行板电容器与电动势为的直流电源（内阻不计）始终连接，下极板接地．一带电油滴位于电容器中的点恰好处于平衡状态．现将平行板电容器的上极板竖直向下移动一小段距离，则（　　）
A．油滴带正电
B．两极板间的电势差变小
C．带电油滴将会沿竖直方向向上运动
D．点的电势将会降低
10．如图所示，平行板电容器与一个恒压直流电源连接，下极板通过A点接地，一带正电小球被固定于点，现将平行板电容器的下极板竖直向下移动一小段距离，则（　　）
A．平行板电容器的电容值将变大
B．静电计指针张角变小
C．带电小球的电势能将减小
D．若先将下极板与A点之间的导线断开，再将下极板向下移动一小段距离，则带电小球所受电场力不变
11．目前市场上的智能手机普遍采用了电容触摸屏。当用户手指触摸电容触摸屏时，手指和手机屏幕中某一层夹层工作面形成一个电容器，通过测量电容器可以确定手指位置。从电容器的原理来分析，下列说法正确的是（　　）
A．使用绝缘笔在电容触摸屏上也能进行触控操作
B．手指压力变大时，由于手指与屏的夹层工作面距离变小，电容变小
C．手指靠近但不触摸屏幕时，也可能产生位置信号
D．手指与屏的接触面积变化时，电容不变
12．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
13．如图所示的电路可将声音信号转化为电信号，该电路中右侧金属板b固定不动，镀有金属层的振动膜a能在声波驱动下沿水平方向振动，若声源S沿水平方向做有规律的振动，则（　　）
A．a振动过程中，灵敏电流计中有大小和方向变化的电流
B．a振动过程中，ab板所带电量不变
C．a振动过程中，ab板间的电场强度不变
D．a向右的位移最大时，ab两板所构成的电容器的电容最小
14．疫情不退，口罩不摘、戴口罩大家应牢记“防护第一，舒适第二”!熔喷布是医用口罩的最核心的材料。如图所示，工厂在生产熔喷布时为了实时监控其厚度，通常要在生产流水线上设置传感器，其中A、B为平行板电容器的上、下两个极板，上下位置均固定，且分别接在恒压直流电源的两极上（B接正极，A接负极），G是灵敏电流计。熔喷布变厚会导致电介质相对介电常数增大，当熔喷布匀速从两极板间穿过时，关于说法正确的是（　　）
A．熔喷布突然变厚时，电容器两端电压变大
B．熔喷布突然变厚时，电容器的电容变小
C．熔喷布突然变厚时，有自b向a的电流流过灵敏电流计
D．熔喷布的厚度未发生变化时，灵敏电流计读数不为零
15．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，不可采用的方法有（　　）
A．减小两极板间的距离
B．在两板间插入电介质
C．将极板B向上适当移动
D．将极板B向右适当移动
二、填空题
16．（1）使一个物体带电的方式有三种，它们是___________、___________和___________，在这三种方式中，电荷既没有被创造，也没有被消灭，只是从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一部分移到另一部分，而且电荷的总量不变，这个结论也被称之为___________定律。
（2）某平行板电容器充电后所带电荷量为，两板间的电压，则该电容器的电容为___________，若只将该电容器的板间距离增大，电容器的电容将___________，若只将两极板错开，使极板正对面积减小，电容器的电容将___________。
17．某物理兴趣小组的同学学习了电容器的相关知识后，用如图所示的装置研究平行板电容器的电容。电容器充电后与电源断开，用与电容器相连的静电计来测量电容器______。在常见的电介质中，由于空气的相对介电常数______（选填“较大”或“较小”），当极板间插入其他的电介质时，电容器的电容将_____（选填“增大”“减小”或“不变”），我们会发现静电计指针的偏角将_____（选填“增大”、“减小”“不变”）。
18．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。
19．如图所示，一个验电器用金属网罩罩住，当加上水平向右的，场强大小为E的匀强电场时，验电器的箔片________（填“张开”或“不张开”），我们把这种现象称之为__________。此时，金属网罩的感应电荷在网罩内部空间会激发一个电场，它的场强大小为__________，方向为_____________。
三、解答题
20．如图所示，平行板电容器的两个极板A、B接在电压为40 V的恒定电源上，两极板间距为4 cm。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）平行板电容器两极板之间的电场强度；
（3）将一个电荷量为的正点电荷从B极板移到A极板静电力所做的功。
21．如图所示，水平放置的平行板电容器，两极板相距5mm，电容为2μF，当将其充电到两板电势差为100V时，一个质量为1.0×10-4g的带负电尘埃正好在两极板中间静止（g取10m/s2）．求：
(1)这时电容器的带电荷量为多少库仑？
(2)电容器上极板带何种电荷？
(3)该尘埃带电荷量为多少？
22．有人用图描述某电容器充电时，其电荷量、电压、电容之间的相互关系，请判断它们的正误，并说明理由。
A． B． C． D．
23．一个平行板电容器，电容为200 pF，充电后两板间电压为100V，电容器带多少电荷量？断开电源后，将两板距离减半，两板间电压为多少？
24．一个 LC 电路产生电磁振荡。以横坐标轴表示时间，纵坐标轴既表示电流又表示电压，在同一坐标系内画出的该电路中电流和电容器两极板间电压随时间变化的 i t 图像和 u t 图像。在图像中的一周期内，哪段时间电场能在增大？电场能最大时电流和电压的大小有什么特点？哪段时间磁场能在增大，磁场能最大时电流和电压的大小有什么特点？
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．B
【详解】
A．开关接1，相当于给电容器充电，充电后电容器上极板与电源正极相连接，带正电，A错误；
B．开关接1稳定后，充电完毕，电容器两极板间电压等于电源电动势，再断开，电容器两极板间有电场存在，B正确；
C．开关接1稳定后，再将掷向2，此时电容器处于放电过程，放电过程上极板相当于电源的正极，流过电流传感器的电流方向向下，C错误；
D．开关接1稳定后，再将掷向2，此时电容器处于放电过程，放电过程上极板相当于电源的正极，流过电阻中电流方向向左，D错误。
故选B。
2．D
【详解】
AB．若传感器从静止开始向上或向下加速，质量块带动电介质相对极板在竖直方向上移动，电容器两极板间介电常量不变，电容器的电容不变，既不充电也不放电，故AB错误；
C．若传感器从静止开始向左加速，质量块受到向左的弹力，将带动电介质相对极板向右移动，所以电容器两极板间介电常量增大，根据
可知电容器的电容C增大，而电容器两极板间电压U不变，所以电容器所带电荷量Q增大，电容器将要充电，故C错误；
D．若传感器从静止开始向右加速，质量块受到向右的弹力，将带动电介质相对极板向左移动，所以电容器两极板间介电常量减小，根据
可知电容器的电容C减小，而电容器两极板间电压U不变，所以电容器所带电荷量Q减小，电容器将要放电，故D正确。
故选D。
3．C
【详解】
根据平行板电容器电容的决定式
AB．保持S不变，增大d，则电容器的电容减小，根据
保持极板所带电荷量不变，则增大，则变大，故AB错误；
CD．保持d不变，减小S，则电容器的电容减小，根据
保持极板所带电荷量不变，则增大，则变大，故D错误C正确。
故选C。
4．C
【详解】
A．因为电介质相对于外框向左移动，根据
则电容器电容变大，选项A错误；
B．电容器极板与电源连接，则两板间的电压不变，选项B错误；
CD．根据
两板电压和间距都不变，则场强不变，选项C正确，D错误。
故选C。
5．B
【详解】
AB．根据
手指压力变大时，手指与屏的工作面距离变小，电容变大，手指与屏的接触面积变大时，电容变大，故A错误B正确；
C．水可以导电，当电容触摸屏在水下时，就相当于手触摸了整个屏幕，则不能正常触控操作，故C错误；
D．使用绝缘笔不能在电容触摸屏上进行触控操作，故D错误。
故选B。
6．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
7．C
【详解】
A．电容器的电容大小C由电容器本身性质决定，与两极板间电势差U无关，故A错误；
B．电场中某点的电势φ由规定的零势能面和电势差决定，与电场本身有关，与与试探电荷的电荷量q无关，故B错误；
C．电场中某点的电场强度E由电场本身决定，与试探电荷受到的电场力F无关，故C正确；
D．由Uab=Ed可知，匀强电场中的任意两点a、b间在沿电场方向的距离越大，则两点间的电势差才一定越大，故D错误。
故选C。
8．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。
9．C
【详解】
A．电容器的上极板与电源正极相连，为正极板。对油滴受力分析，电场力与重力平衡，可知电场力竖直向上，油滴带负电。故A错误；
B．电容器与电源始终相连，所以两极板间的电势差不变。故B错误；
C．将平行板电容器的上极板竖直向下移动一小段距离，板间距离减小，极板间电压不变，由公式
可得板间场强增大，油滴所受电场力变大，将会沿竖直方向向上运动。故C正确；
D．P点到下极板的距离不变，根据
易知P点与下极板间电势差增大，P点的电势升高。故D错误。
故选C。
10．D
【详解】
A．根据知，增大，则电容减小，故A错误；
B．静电计测量的是电容器两端的电势差，因为电容器始终与电源相连，则电势差不变，所以静电计指针张角不变，故B错误；
C．电势差U不变，增大，则电场强度减小。设点与上极板的距离x,点与上极板的电势差
减小，点与下极板的电势差
增大，下极板接地电势为零，则点的电势
增大，又因为该小球带正电，则电势能增大，故C错误；
D．电容器与电源断开，则电荷量Q不变，改变，根据
得
知电场强度不变，则带电小球所受电场力不变，故D正确。
故选D。
【点睛】
本题是电容器的动态分析问题，关键抓住不变量，当电容器与电源始终相连，则电势差不变，当电容器与电源断开，则电荷量不变。
11．C
【详解】
A．绝缘笔与工作面不能形成一个电容器，所以不能在电容器屏幕上进行触控操作。故A错误；
B．手指压力变大是由于手指与平的夹层，工作面距离变小，由知电容将变大，故B错误；
C．因为手指靠近但不触摸屏幕时，手指与工作面能形成一个电容器，所以也可能产生位置信号，故C正确；
D．由知手指与平的接触面积变化时，电容变化，故D错误。
故选C。
12．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。
13．A
【详解】
A．a 振动过程中，a、b 板所带的电量会周期性变化，电容器放电和充电周期性交替产生，所以灵敏电流计中电流的方向也会周期性变化。故A正确；
B．a振动过程中，a、b间电压不变，由公式分析得知，a、b 板所带的电量会周期性变化。故B错误；
C．a、b间电压不变，a振动过程中，板间距离周期性变化，则由公式分析得知，a、b板间的电场强度也会周期性变化。故C错误；
D．a向右的位移最大时，a、b 板间的距离最小，则a、b构成的电容器的电容最大。故D错误。
故选A。
14．C
【详解】
A．由于电容器与电源保持连接，故两板间的电压保持不变，故A错误；
BC．根据
可知，当熔喷布的厚度变厚导致介电常数变大时，电容器的电容C变大，再根据
可知极板带电量Q变大，电容器充电，有充电电流从b向a流过灵敏电流计；故B错误C正确；
D．当熔喷布的厚度未发生变化时，极板所带电量不变，灵敏电流计读数为零，故D错误。
故选C。
15．C
【详解】
静电计指针偏角大小表示电容器两极板间的电势差大小，所以静电计指针偏角变小，即表示电容器两极板间的电势差减小。
AD．将极板B向右适当移动，即减小两极板间的距离，d减小，则由决定式
可得电容器的电容增大，两极板所带电荷量恒定，由
可知，电势差减小，静电计指针偏角变小，故AD正确；
B．在两板间插入电介质时，介电常数增大，由决定式
可得C增大，由
可知，电势差减小，静电计指针偏角变小，故B正确；
C．将极板B向上运动时，正对面积减小，由决定式
可得C减小，由
可知电势差增大，静电计的指针偏角变大，故C错误。
依题意知本题选择错误的，故选C。
16． 摩擦起电 接触起电 感应起电 电荷守恒 减小 减小
【详解】
（1）[1]摩擦起电
[2]接触起电
[3]感应起电
[4]电荷守恒
（2）[5]根据电容的定义式
[6]根据平行板电容器的决定式
知d增大，C减小。
[7]根据平行板电容器的决定式
知S减小，C减小。
17． 两板的电势差 较小 增大 减小
【详解】
[1] 静电计测的是电容器两板的电势差。
[2] 空气的介电常数相对其他电介质的介电常数较小。
[3] 若在两板间插入其他电介质，由公式
可得，插入其他电介质增大，所以电容器的电容增大。
[4]由公式
可知两板的电势差减小，即静电计指针的偏角减小。
18． 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。
19． 不张开 静电屏蔽 E 水平向左
【详解】
[1][2]金属网罩的感应电荷在网罩内部空间会激发一个电场，和外界电场大小相等，方向相反，合场强为零，这种现象叫静电感应，验电器的箔片没有感应电荷，故不张开。
[3][4]由前面分析可知金属网罩内部合场强为零，因外界场强大小为E，方向水平向右，故金属网罩的感应电荷在网罩内部空间激发的电场大小为E，方向水平向左。
20．（1）；（2）；（3）
【详解】
（1）平行板电容器的电容为
代入数据解得
（2）两极板之间的电场强度为
代入数据解得
（3）静电力所做的功为
代入数据解得
21．（1）C；（2）电容器上极板带正电；（3）q=5×10-11C
【详解】
（1）由
得
（2）带负电尘埃正好在板间静止，受到重力与电场力平衡，则电场力方向竖直向上，电容器上极板带正电荷。
（3）由平衡条件得：
又
得到
代入解得q=5×10﹣11C。
22．见解析
【详解】
A图像是错误的。电量增大时，电容是不变的。即带电量不影响电容。
B图像是正确的。电压增大时，电容不变。即电压不影响电容。
C图像是正确的。根据电容公式得 ，电量与电压成正比。
D图像是正确的。电量增大时，电容是不变的。即带电量不影响电容。
23．2×10－8C；50V
【详解】
根据C＝得Q＝CU＝200×10－12×100C＝2×10－8C．
根据C＝知，距离减半后，电容变为原来的两倍，C1＝2C＝400PF．断开电源后电容器所带电荷量保持不变，仍为Q＝2×10－8C．此时电容器两板间的电压为
U1＝＝50V．
24．见详解
【详解】
在同一坐标系内画出的该电路中电流和电容器两极板间电压随时间变化的 i t 图像和 u t 图像。
t1-t2、t3-t4电场能增大，电场能最大时电流为零和电压最大；0-t1、t2-t3磁场能增大，磁场能最大时电流最大和电压为零。
答案第1页，共2页
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