高中物理 必修3 10.4 电容器【学案(pdf版 学生版+教师版)+同步练习(word版 有解析)】

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名称 高中物理 必修3 10.4 电容器【学案(pdf版 学生版+教师版)+同步练习(word版 有解析)】
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资源类型 试卷
版本资源 人教版(2019)
科目 物理
更新时间 2022-05-25 16:12:31

文档简介

电容器
【场景引入】
-H:
静电计
今天学习一种重要的电学原件,电容器。电容器有什么作用呢?
常见的电容器有哪些呢?能否举些例子。
平行板电容器的电容受哪些因素的影响呢?
请同学们思考。
教法备注
【知识点】
【场景】非题目
【环节名称】趣味导入
【授课时长】5分钟
【教法备注】
第1页(共23页)
0
此为场景导入,引导学认识电容器。
第一步:先引导学生认识电容器;
第二步:解释电容是容纳电荷多少的指标;
第三步:引导学生认识平行板电容器及影响因素?
答案

解析

【知识梳理】
电容器
1、电容器:两个彼此绝缘且又相距很近的导体,中间夹上一层绝缘物质(电介质),就
组成了一个电容器。电容器可以容纳电荷。两平行金属板就是一种最简单的电容器。
2.电容器的充、放电
充电:使电容器带电的过程,充电后电容器两板带上等量异种电荷,电容器储存电场能
放电:使充电后的电容器失去电荷的过程,放电过程中电场能转化为其他形式的能
充电示意图
放电示意图
第2页(共23页)
0
3.电容
(①)物理意义:反映电容器反映储存电荷能力的物理量的物理量
(2)定义:电容器(某一极板)所带的电荷量Q与电容器两极板间电压U的比值。
(3)公式
(4)单位:法拉(F)
1F=10uF=1012pF.
(5)该公式为电容的定义式,对任何电容器都适用。对于有个电容器来说,电容是确定
的,和电容器是否带电无关。
二、
平行板电容器
1,平行板电容器:在两个平行板金属板之间夹上一层绝缘介质,就组成一个最简单的电
容器,这种电容器叫做平行板电容器
C=
,5
2.平行板电容器的电容
4πkd
电容与两极板正对面积、电介质的相对介电常数成正比,与平行板的距离成反比,式中k
是静电常数。
3、平行板电容器动态分析步骤
强鸟洋
第3页(共23页)
0
(1)认清电容器是Q、U中的哪一个量不变。
C=6S
(2)用决定式
4πkd
,C来判断电容的变化趋势。
由定义式C=兰,来判断0、U中会发生变化的那个量的弯化箱热
(3)
E=
或Exg(E=”=g-4把
U
d
(4)由
d Cd sS
来分析场强的变化。
(5)
由F=gE,来分析点电荷的受力变化。
【6)选定零电势位置,用来分析某点的电势变化。
【讲练课堂】
教法备注
【试题来源】原创
【难度】
【知识点】
【场景】非题目
【授课时长】10min
【教学建议】
此为知识点梳理,引导学生认识电容器。
第一步:认识电容器的构造;认识电容器的作用;认识电容,及电容的求法。
第二步:认识平行板电容器的构造;影响平行板电容器电容的因素:
第三步:动图分析电容的步骤。
答案

解析

3
关于电场强度、电势和电容,下列说法正确的是()
第4页(共23页)电容器
a
【场景引入】

静电计
今天学习一种重要的电学原件,电容器。电容器有什么作用呢?
常见的电容器有哪些呢?能否举些例子。
平行板电容器的电容受哪些因素的影响呢?
请同学们思考。
【知识梳理】
第1页(共11页)
0
一·电容器
1、电容器:两个彼此绝缘且又相距很近的导体,中间夹上一层绝缘物质(电介质),就
组成了一个电容器。电容器可以容纳电荷。两平行金属板就是一种最简单的电容器。
2,电容器的充、放电
充电:使电容器带电的过程,充电后电容器两板带上等量异种电荷,电容器储存电场能
放电:使充电后的电容器失去电荷的过程,放电过程中电场能转化为其他形式的能
A
充电示意图
放电示意图
3.电容
(1)物理意义:反映电容器反映储存电荷能力的物理量的物理量
(2)定义:电容器(某一极板)所带的电荷量Q与电容器两极板间电压八的比值。
(3)公式
(4单位:法拉(F)1F=10uF=102pF.
(5)该公式为电容的定义式,对任何电容器都适用。对于有个电容器来说,电容是确定
的,和电容器是否带电无关。
第2页(共11页)
0

平行板电容器
1·平行板电容器:在两个平行板金属板之间夹上一层绝缘介质,就组成一个最简单的电
容器,这种电容器叫做平行板电容器.
C
ES
2,平行板电容器的电容
4πkd
电容与两极板正对面积、电介质的相对介电常数成正比,与平行板的距离成反比,式中k
是静电常数。
3、平行板电容器动态分析步骤
离流离
(1)认清电容器是Q、U中的哪一个量不变。
C=-
6S
(2)用决定式
4πkd
,C来判断电容的变化趋势。
(3)
由定义式C-号,来判断Q.U中会发生变的那个量的变化道势。
U
E=
或Ex2(E-"-g-4g)
(4)由d
d Cd sS
来分析场强的变化。
(5)由F=gE,来分析点电荷的受力变化。
(6)选定零电势位置,用来分析某点的电势变化。
【讲练课堂】
3
关于电场强度、电势和电容,下列说法正确的是()
第3页(共11页)
0
A.由公式E=
£可知,电场中某点的电场强度与试探电荷在电场中该点所受的下成正比
B.
由公式E=k 可知,在离点电荷Q距离为的地方,电场强度的大小与Q成正比
C.由公式U=E可知,在匀强电场中,为恒量,任意两点间的电势差与这两点间的距离成正

D.由公式C=
号可知,电容器的电容C随着极板带电荷量Q的增加而变大
如图所示,平行板电容器的电容为C,带电荷量为Q,两极板间距为:,今在距两极板的中点号处
放一电荷q,则()
+0
A.所受电场力的大小k4Qg
B所受电场力的大小为8器
C.点处的电场强度是4
D.9点处的电场强度是k8g
板间距为的平行板电容器所带电荷量为Q时,两极板间电势差为U1.现将电容器所带电荷量变为
2Q,板间距变为?,其他条件不变,这时两板间电势差为,下列说法正确的是()
A.U2=U1
B.U2 =2U1
C.巧=巧
2
D.U2=4U1
6
用控制变量法,可以研究影响平行板电容器的因素(如图).设两极板正对面积为$,极板间的
距离为d,静电计指针偏角为0.实验中,极板所带电荷量不变,则()
A.保持S不变,增大d,则变大
B.保持S不变,增大d,则变小
C.保持d不变,增大S,则变小
D.保持不变,增大S,则不变
第4页(共11页)中小学教育资源及组卷应用平台
电容器同步练习
一、单选题
1.由电容器电容的定义式可知(  )
A.若电容器不带电,则电容为零
B.电容与电容器所带电荷量成正比,与电压成反比
C.国际单位制中,电容的单位是“库每伏”
D.电容在数值上等于使两极板间的电势差为时电容器需要带的电荷量
2.拥有多名长江学者的天津大学自动化与信息工程学院,为全国传感器类生产企业输送了众多人才.传感器指的是能将感受到的物理量(如力、热、光、声等)转换成便于测量量(一般是电学量)的一种元件,在自动控制中有相当广泛的应用,如图所示的装置是一种测定液面高度的电容式传感器,从电容C大小的变化情况就能反应出液面高度h的高低情况,则下列说法正确的是
A.C增大表示h增大
B.C增大表示h减小
C.金属芯线与电介质构成一个电容器
D.图中液体可以不是导电液体
3.一平行电容器两极板之间充满云母介质,接在恒压直流电源上,若将云母介质移出,则电容器(  )
A.极板上的电荷量变大,极板间的电场强度变大
B.极板上的电荷量变小,极板间的电场强度变大
C.极板上的电荷量变大,极板间的电场强度不变
D.极板上的电荷量变小,极板间的电场强度不变
4.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
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少 D.若电容器的电容减小,则极板带电量将增大
5.一水平放置的平行板电容器的两极板间距为d,极板分别与电池两极相连,上极板中心有一小孔(小孔对电场的影响可忽略不计).小孔正上方处的P点有一带电粒子,该粒子从静止开始下落,经过小孔进入电容器,并在下极板处(未与极板接触)返回.若将下极板向上平移,则从P点开始下落的相同粒子将( )
A.打到下极板上 B.在下极板处返回
C.在距上极板处返回 D.在距上极板处返回
6.关于电容器,下列说法正确的是( )
A.在充电过程中电流恒定
B.在放电过程中电容减小
C.能储存电荷,但不能储存电能
D.两个彼此绝缘又靠近的导体可视为电容器
7.板间距为的平行板电容器所带电荷量为时,两极板间电势差为,板间场强为,现将电容器所带电荷量变为,板间距变为,其他条件不变,这时两极板间电势差,板间场强为,下列说法正确的是( )
A.,
B.,
C.,
D.,
8.如图所示,先接通使平行板电容器充电,然后断开,再使电容器两板间距离增大,则电容器的带电量、电容、电压、板间场强的变化情况是( )
A.变小,不变,不变,变小
B.变小,变小,不变,不变
C.不变,变小,不大,变小
D.不变,变小,变大,不变
9.如图所示,水平金属板A、B分别与电源两极相连,带电油滴处于静止状态.现将B板右端向下移动一小段距离,两金属板表面仍均为等势面,则该油滴( )
A.仍然保持静止 B.竖直向下运动
C.向左下方运动 D.向右下方运动
10.如图所示,平行板电容器的两极板A、B接于电池两极,一带正电的小球悬挂在电容器内部,闭合S,给电容器充电,这时悬线偏离竖直方向的夹角为θ,则下列说法正确的是( )
A.保持S闭合,将A板向B板靠近,则θ增大
B.保持S闭合,将A板向B板靠近,则θ不变
C.断开S,将A板向B板靠近,则θ增大
D.断开S,将A板向B板靠近,则θ减小
11.“探究影响平行板电容器电容大小因素”的实验装置如图所示,忽略漏电产生的影响.下列判断正确的是  
A.平板正对面积减小时,静电计指针偏角增大
B.静电计可以用电压表替代
C.平行板电容器两极板带电量的绝对值不相等
D.静电计测量的是平行板电容器所带电量
12..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
13.如图所示,平行板电容器带有等量异种电荷,与静电计相连,静电计金属外壳和电容器下级板都接地.在两极板间有一固定在P点的点电荷,以E表示两极板间的电场强度,EP表示点电荷在P点的电势能,θ表示静电计指针的偏角.若保持下极板不动,将上极板向下移动一小段距离至图中虚线位置,则(  )
A.θ增大,E增大 B.θ增大,EP不变
C.θ减小,EP增大 D.θ减小,E不变
14.一平行板电容器充电后与电源断开,负极板接地,两板间有一个正检验电荷固定在P点,如图所示,以C表示电容器的电容、E表示两板间的场强、φ表示P点的电势,W表示正电荷在P点的电势能,若正极板保持不动,将负极板缓慢向右平移一小段距离l0,则下列关于各物理量与负极板移动距离x的关系图像中正确的是(  )
A. B. C. D.
15.如图所示,一平行板电容器的两极板与一电压恒定的电源相连,极板水平放置,极板间距为;在下极板上叠放一厚度为的金属板,其上部空间有一带电粒子静止在电容器中.当把金属板从电容器中快速抽出后,粒子开始运动.重力加速度为.粒子运动的加速度为( )
A. B. C. D.
16.一个已充电的电容器,若使它的电量减少3×10-4C,则其电压减少为原来的1/3,则
A.电容器原来的带电量为9×10-4C
B.电容器原来的带电量为4.5×10-4C
C.电容器原来的电压为1 V
D.电容器的电容变为原来的1/3
17.某同学利用电流传感器研究电容器的放电过程,他按如图甲所示连接电路。先使开关s接1,电容器很快充电完毕,然后将开关掷向2,电容器通过放电,传感器将电流信息传入计算机,屏幕上显示出电流随时间变化的曲线如图乙所示。他进一步研究滑动变阻器的阻值变化对曲线的影响,断开s,先将滑片向右移动一段距离,再重复以上操作,又得到一条曲线,实验发现,放电时间比原来延长。针对以上实验现象下列判断正确的是(  )
A.因放电时间延长,所以新曲线与坐标轴所围面积将增大
B.因两次放电的电荷一样多,所以新曲线会与原曲线重合
C.在放电过程中,电容器的电容随所储存的电荷量的减少而减小
D.图乙中曲线与坐标轴所围面积表示电容器放电过程中放出的电荷量
18.如图所示,两块相互靠近的平行金属板组成的平行板电容器,极板N与静电计相连,极板M与静电计的外壳均接地.用静电计测量平行板电容器两极板间的电势差U.在两板相距一定距离d时,给电容器充电,静电计指针张开一定角度.在整个实验过程中,保持带电量Q不变,下面的操作中将使静电计指针张角变小的是( )
A.仅将M板向上平移
B.仅将M板向下平移
C.仅将M板向左平移
D.仅在M、N之间插入云母板(介电常数大于1)
19.如图所示,内阻不计的电源与平行板电容器连接,电容器的下极板接地,上极板接一静电计,不计静电计所带的电量.P点是两极板间的一点,P点到两极板的距离相等.下列说法正确的是(  )
A.只将平行板电容器的上极板向下移动一小段距离,P点的电势升高
B.只将平行板电容器的上极板向上移动一小段距离,静电计的张角变大
C.只将平行板电容器的上极板向左移动一小段距离,电容器间的场强变大
D.只在平行板电容器两极板间插入一厚度稍小于两极板间距离的绝缘陶瓷,电容器的电容变小
20.如图所示,平行板电容器与电源相接,电源与电容器之间接一理想二极管。当电容器极板移至虚线处时,有关电容器的下列说法正确的是(  )
A.电容减小,极板所带电荷量减小 B.电容减小,极板间电压不变
C.极板间电压不变,电场强度减小 D.极板所带电荷量不变,电场强度不变
21.如图所示,两块较大的金属板、相距为,平行放置并与一电源相连,闭合后,两极板间恰好有一质量为,带电荷量为的油滴处于静止状态,以下说法正确的是( )
A.若将断开,则油滴将做自由落体运动,表中无电流
B.若将向左平移一小段位移,则油滴仍然静止,表中有从到的电流
C.若将向上平移一小段位移,则油滴向下加速运动,表中有从到的电流
D.若将向下平移一小段位移,则油滴向上加速运动,表中有从到的电流
二、多选题
22.如图所示是描述对给定的电容器充电时其电荷量Q、电压U、电容C之间相互关系的图像,其中正确的是(  )
A. B.
C. D.
23.一平行板电容器充电后与电源断开,负极板接地,在两极板间有一正电荷(电量很小)固定在P点,如图所示。以E表示两极板间的场强,U表示电容器的电压,ε表示正电荷在P点的电势能,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.U变小,E不变 B.E变大,ε变大 C.U变小,ε不变 D.U不变,ε不变
24.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,极板间的距离为,静电计指针偏角为。实验中,极板所带电荷量不变,若(  )
A.保持不变,增大,则变小 B.保持不变,减小,则变大
C.保持不变,增大,则变大 D.保持不变,减小,则不变
25.如图,充电后的平行板电容器水平放置(与电源断开),电容为C,板间距离为d,上极板正中央有一小孔.质量为m、电荷量为+q的小球从小孔正上方高h处由静止开始下落,穿过小孔到达下极板处的P点时速度恰为零(空气阻力忽略不计,极板间电场可视为匀强电场,重力加速度为g).下列说法正确的是
A.电容器所带电荷量
B.电容器板间的电场强度
C.若下板下移的距离,小球到达P点(原下板处)时速度恰为零
D.若下板水平右移一小段距离,小球到达下板处时速度恰为零
26.如图所示,用电池对电容器充电,电路a 、b之间接有一灵敏电流表,两极板之间有一个电荷q处于静止状态。现将两极板的间距变大,则
A.电荷将向上加速运动
B.电荷将向下加速运动
C.电流表中将有从a到b的电流
D.电流表中将有从b到a的电流
27.如图所示,电源E对电容器C充电,当C两端电压达到80 V时,闪光灯瞬间导通并发光,C放电.放电后,闪光灯断开并熄灭,电源再次对C充电.这样不断地充电和放电,闪光灯就周期性地发光.该电路( )
A.充电时,通过R的电流不变
B.若R增大,则充电时间变长
C.若C增大,则闪光灯闪光一次通过的电荷量增大
D.若E减小为85 V,闪光灯闪光一次通过的电荷量不变
28.下列关于电容器和电容的说法中,正确的是( )
A.根据可知,电容器的电容与其所带电荷量成正比,跟两极板间的电压成反比
B.对于确定的电容器,其所带电荷量与两极板间的电压成正比
C.无论电容器的电压如何变化(小于击穿电压且不为零),它所带的电荷量与电压的比值都恒定不变
D.电容器的电容是表示电容器容纳电荷本领的物理量,其大小与加在两极板间的电压无关
29.一个空气平行板电容器,极板间距离为d,正对面积为S,充以电荷量Q后,两极板间电压为U,为使电容器的电容加倍,可采用的办法是(  )
A.将电压变为U/2
B.将带电荷量变为2Q
C.将极板正对面积变为2S
D.将两极间充满介电常数为2的电介质
30.如图所示,用静电计测量带电的平行板电容器两极板(相互正对)间的电势差时,保持平行板电容器两极板距离不变,若把B极板向上移动少许,则( )
A.电容器的电容不变
B.两极板间的电场强度变大
C.静电计的张角增大
D.两极板所带的电荷量增大
31.两块大小、形状完全相同的金属平行板电容器,与它相连接的电路如图所示,接通开关,电源即给电容充电,则(  )
A.保持接通,减小两极板间的距离,则两极板间电场强度减小
B.保持接通,在两极板间插入一块介质(介电常数大于1),则极板上的电荷量增大
C.断开,减小两极板间的距离,则两极板间的电势差减小
D.断开,在两极板间插入一块介质(介电常数大于1),则极板上的电势差增大
32.如图所示,平行板电容器的两个极板为、,极板接地,极板带有电荷量,板间电场有一固定点,若将极板固定,极板下移一些,或者将极板固定,极板上移一些,在这两种情况下,以下说法正确的是( )
A.极板下移时,点的电场强度不变,点电势不变
B.极板下移时,点的电场强度不变,点电势升高
C.极板上移时,点的电场强度不变,点电势降低
D.极板上移时,点的电场强度减小,点电势降低
33.如图所示,理想二极管、平行板电容器、电源组成闭合电路,带电液滴P置于水平放置的平行板电容器的正中间,且处于静止状态,平行板电容器的B板接地.若将极板A向上移动少许,下列说法中正确的是
A.电容器的电容增大
B.AB间的电压增大
C.液滴将向上运动
D.液滴的电势能不变
34.如图所示,将平行板电容器两极板分别与电池正、负极相接,两板间一带电液滴恰好处于静止状态.现贴着下板插入一定厚度的金属板,则在插入过程中(  )
A.电容器的带电量增大
B.电路将有顺时针方向的短暂电流
C.带电液滴仍将静止
D.带电液滴将向上做加速运动
35.平行板电容器的两极板A、B接于电源两极,一带正电小球悬挂在电容器内部,闭合开关S,给电容器充电,小球静止时悬线偏离竖直方向的夹角为θ,如图所示.下列说法中正确的是( )
A.保持S闭合,当带正电A板向B板靠近时,θ不变
B.保持S闭合,当带正电A板向B板靠近时,θ增大
C.断开S,当带正电A板向B板靠近时,θ不变
D.断开S,当带正电A板向B板靠近时,θ增大
36.指纹传感器为在一块半导体基板上阵列了10万金属颗粒,每一颗粒充当电容器的一个极,外表面绝缘,手指在其上构成电容器的另外一个极.当手指的指纹一面与绝缘表面接触时,由于指纹深浅不同,对应的峪(本义:山谷)和嵴(本义:山脊)与半导体基板上的金属颗粒间形成一个个电容值不同的电容器,若金属颗粒与手指间组成的每个电容电压保持不变,则: ( )
A.指纹的嵴处与半导体上对应的金属颗粒距离近时,电容小
B.指纹的嵴处与半导体上对应的金属颗粒距离远时,电容小
C.在手指挤压绝缘表面时,电容电极间的距离减小,金属颗粒电极电量增大
D.在手指挤压绝缘表面时,电容电极间的距离减小,金属颗粒电极电量减小
三、解答题
37.如图所示,一个电容为C,极板间距为d的平行板电容器的两个极板竖直放置,在两板之间有一个质量为m的带电小球,小球用绝缘细线连接悬挂于O点.现给电容器缓慢充电,使两极板所带电量分别为+Q和-Q,此时悬线与竖直方向的夹角为30 .小球所带电量是多少
38.如图所示,水平放置的平行金属板的距离为,开始两板都不带电,现将电荷量为、质量为的液滴从小孔正上方处无初速度滴下,通过小孔落向板并把电荷全部传给板,重力加速度为,求:
(1)若第滴在间恰好做匀速运动,电容器的电容为多少?
(2)能到达板的液滴不会超过多少滴?
参考答案:
1.D
【解析】
【分析】
【详解】
AB.电容器的电容是由电容器本身决定的,与电容器是否带电或两板间有无电压无关。AB错误;
C.国际单位制中,电容的单位是法拉。C错误;
D.根据可知,电容在数值上等于使两极板间的电势差为时电容器需要带的电荷量。D正确。
故选D。
2.A
【解析】
【详解】
CD.此传感器是由金属芯线与液体构成一个电容器,其中的液体是电容器的一个极,则此液体必须是导电液体,选项CD错误;
AB.当电容C增大时,根据电容的决定式C=分析正对面积应增大,则知液面高度h增大.当电容C减小时,则液面高度减小,故A正确,B错误.
故选A.
3.D
【解析】
【分析】
【详解】
电容器接在恒压直流电源上,则电容器两端的电势差不变,将云母介质移出后,介电常数减小,根据电容的决定式
知,介电常数减小,电容减小,由于电压不变,又根据
可知,电荷量Q减小,由于电容器的电压不变,板间的距离d不变,
再根据公式
可知,极板间的电场强度不变,ABC错误,D正确。
故选D。
考点:电容器的动态分析。
【名师点睛】
4.B
【解析】
【详解】
A、将平行板电容器的上极板竖直向上移动一小段距离,由于电容器两板间电压不变,根据得知板间场强减小,油滴所受的电场力减小,则油滴将向下运动.故A错误.B、场强E减小,而P点与下极板间的距离不变,则由公式U=Ed分析可知,P点与下极板间电势差将减小,而P点的电势高于下极板的电势,则知P点的电势将降低.故B正确.C、由带电油滴原来处于平衡状态可知,油滴带负电,P点的电势降低,则油滴的电势能将增加.故C错误.D、根据Q=UC,由于电势差不变,电容器的电容减小,故带电量减小,故D错误;故选B.
【点睛】本题运用分析板间场强的变化,判断油滴如何运动.运用推论:正电荷在电势高处电势能大,而负电荷在电势高处电势能小,来判断电势能的变化.
5.D
【解析】
【详解】
设带电粒子的质量为m,电容器两基板的电压为U,由动能定理得,若将下极板向上移动d/3,设带电粒子在电场中下降h,再由动能定理得,联立解得,所以带电粒子还没达到下极板就减速为零,D正确.
【考点定位】动能定理、电场力做功、匀强电场电场强度和电势差的关系
6.D
【解析】
【详解】
A.电容器在充电过程中电流是变化的,选项A错误;
B.在放电过程中,电容的大小是有电容器的结构决定的,不会发生变化,故选项B错误;
C.电容器可以储存电荷量也就是可以储存电能,故选项C错误;
D.两个彼此绝缘相互靠近的导体可以构成一个电容器,故选项D正确。
故选D。
7.C
【解析】
【详解】
电容器所带电荷量为时,
电容器所带电荷量变为,板间距变为时,
选项C正确,ABD错误;
故选C。
8.D
【解析】
【详解】
已充电的电容器电荷量保持不变,由,增大,减小,,故增大;,不变,不变,故不变,故选项D正确.
点睛:解决电容器的动态分析问题关键抓住不变量,若电容器与电源断开,电量保持不变;若电容器始终与电源相连,电容器两端间的电势差保持不变.
9.D
【解析】
【详解】
本题考查平行板电容器的电场及电荷受力运动的问题,意在考查考生分析问题的能力.两极板平行时带电粒子处于平衡状态,则重力等于电场力,当下极板旋转时,板间距离增大场强减小,电场力小于重力;由于电场线垂直于金属板表面,所以电荷处的电场线如图所示,所以重力与电场力的合力偏向右下方,故粒子向右下方运动,选项D正确.
点睛:本题以带电粒子在平行板电容器电场中的平衡问题为背景考查平行板电容器的电场及电荷受力运动的问题,解答本题的关键是根据电场线与导体表面相垂直的特点,B板右端向下,所以电场线发生弯曲,电场力方向改变.
10.A
【解析】
【详解】
若保持S闭合,则电容器两极板之间的电压保持不变,因此根据 可知,当将A板向B板靠近时,电场强度增大,则电场力增大,θ将增大,故A正确;B错误;若断开S,电容器带电量保持不变,由和 以及,可得:,由于Q、S不变,只是d变化,所以电场强度不变,故电场力不变,则θ不变, 故CD错误;故选A.
【点睛】
对于电容器的讨论注意电容器的两种状态,同时熟练掌握公式:、、之间的推导,尤其是在电容器电量保持不变时,要正确根据这三个公式推导电场强度的表达式,从而正确判断电场强度的变化.
11.A
【解析】
【分析】
静电计测量的是平行板电容器极板间的电势差,电势差越大,指针偏角越大.静电计与电压表的原理不同,不能替代.
【详解】
根据 ,平板正对面积减小时,电容C减小,而电容器的电荷量不变,根据知极板间电势差增大,所以静电计指针偏角增大,故A正确;静电计与电压表的原理不同,电压表的线圈中必须有电流通过时,指针才偏转,所以不能用电压表代替静电计,故B错误;平行板电容器两极板带电量的绝对值相等,故C错误;静电计测量的是平行板电容器极板间的电势差,不是电量,故D错误;故选A.
【点睛】
解决本题的关键知道静电计测量的是电容器两板间的电势差,处理电容器动态分析时,关键抓住不变量,与电源断开,电荷量保持不变,结合电容的决定式和定义式进行分析.
12.D
【解析】
【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。
13.D
【解析】
【详解】
试题分析:若保持下极板不动,将上极板向下移动一小段距离,则根据可知,C变大,Q一定,则根据Q=CU可知,U减小,则静电计指针偏角θ减小;根据,Q=CU,,联立可得,可知Q一定时,E不变;根据U1=Ed1可知P点离下极板的距离不变,E不变,则P点与下极板的电势差不变,P点的电势不变,则EP不变;故选项ABC错误,D正确.
【考点定位】电容器、电场强度、电势及电势能
【名师点睛】此题是对电容器的动态讨论;首先要知道电容器问题的两种情况:电容器带电荷量一定和电容器两板间电势差一定;其次要掌握三个基本公式:,,Q=CU;同时记住一个特殊的结论:电容器带电荷量一定时,电容器两板间的场强大小与两板间距无关.
14.C
【解析】
【分析】
【详解】
A.当负极板右移时,两板间的距离减少,由
可知,C与x的图象不是一次函数图象,选项A错误;
B.由可知

E与d、x无关,选项B错误;
C.因负极板接地,设P点开始距负极板的距离是d',则P点的电势
φ=E(d'-x)
选项C正确;
D.正电荷在P点的电势能
所以W x图象是一条倾斜的直线,选项D错误。
故选C。
15.A
【解析】
【详解】
粒子受重力和电场力,开始时平衡,有:

当把金属板从电容器中快速抽出后,根据牛顿第二定律,有:
mg-q=ma ②
联立①②解得:
A. ,与结论相符,选项A符合题意;
B. ,与结论不相符,选项B不符合题意;
C. ,与结论不相符,选项C不符合题意;
D. ,与结论不相符,选项D不符合题意;
16.B
【解析】
【详解】
由得到,,故A错,B对;因电容器的电容不知,所以无法求出电容器原来的电压,C错;电容器的电容由电容器本身决定,跟电压和电荷量的变化无关,所以电容器的电容不变,D错.
17.D
【解析】
【详解】
A.两次电容器的带电荷量没有变化,所以曲线与坐标轴所围面积不变,故A错误;
B.将滑片向右移动后,放电电荷量不变,但时间延长,所以图线与纵轴和横轴的交点变化,图像不重合,故B错误;
C.在放电过程中,电容器的电容与所储存的电荷量无关,故C错误;
D.图线与坐标轴所围成的面积表示电容器放电的电荷量,故D正确。
故选D。
18.D
【解析】
【详解】
试题分析:电容器的M板通过大地与静电计的金属外壳连接,右边的N板与静电计指针相连,两板之间电压越高,静电计的指针张角越大.在电荷量不变时,张角变小即电压变小可判断电容变大,而平行板电容器电容,M板上移或者M板下移都是正对面积变小,电容C变小,电压升高静电计张角变大选项AB错.M板向左平移,两板之间的距离变大,电容变小,电压升高静电计张角变大选项C错.仅在M、N之间插入云母板(介电常数大于1)而空气的介电常数等于1即电容C变大,电压降低静电计张角变小,选项D对.
考点:平行板电容器
19.A
【解析】
【分析】
电容器始终与电源相连,则电容器两端间的电势差不变,根据电容器d的变化判断电容的变化以及电场强度的变化,从而判断电荷电势能和电场力的变化.
【详解】
A、只将平行板电容器的上极板向下移动一小段距离,两极板间的场强变大,P点的电势φ=Ed,电势升高,故A正确;
B、静电计的电压始终等于电动势,只将平行板电容器的上极板向上移动一小段距离,静电计的张角不变,故B错误;
C、根据,只将平行板电容器的上极板向左移动一小段距离,电容器正对面积S变小,电容器的电容变小,但板间电压不变、板间距离不变,场强不变,故C错误;
D、根据,只在平行板电容器两极板间插入一厚度稍小于两极板间距离的绝缘陶瓷,εr变大,电容器的电容变大,故D错误.
故选A.
【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.
20.D
【解析】
【详解】
由可知,极板间距离变大,电容减小,假设电压不变,则电荷量会减小,由于二极管的单向导电性使得电容器不能放电,则电荷量不变,那么根据可知,极板间的电压增大,根据,,,得
由此分析可知,极板间电场强度不变
故选D。
21.B
【解析】
【详解】
A.将断开,电容器的电荷量不变,电路中无电流,极板间电场强度不变,油滴所受的静电力不变,故油滴仍处于静止状态,故A错误;
B.若将板左移,正对面积减小,电容器极板间电压不变,依据
可知,油滴所受静电力不变,则仍处于静止,根据
可知电容减小,结合
可知,电荷量减小,电容器要放电,则有由的电流流过表,故B正确。
C.将板上移,两极板之间距离增大,由
可知,变小,油滴所受的静电力减小,将向下加速运动,依据
可知电容减小,结合
可知,电荷量减小,电容器要放电,则有由的电流流过表,故C错误。
D.将板下移,两极板之间距离减小,由
可知,变大,油滴所受的静电力增大,将向上加速运动,依据
可知电容增大,结合
可知,电荷量增大,电容器要充电,则有由的电流流过表,故D错误。
故选B。
22.CD
【解析】
【详解】
ABD.因为
是电容的定义式,电容器电容的大小与电容的带电量Q以及电容器两极板之间的电压无关,电容器电容的决定式为
只要电容器不变其电容就不发生变化,AB错误D正确;
C.根据
可得
由于电容器不变,因此电量Q和电压U成正比,C正确。
故选CD。
23.AC
【解析】
【详解】
平行板电容器充电后与电源断开后,电量不变,将正极板移到图中虚线所示的位置时,减小,根据
知电容增大,根据
则电势差减小,根据
可知电场强度不变,则P与负极板间的电势差不变,P点的电势不变,正电荷在P点的电势能不变,故AC正确,BD错误。
故选AC。
24.BC
【解析】
【详解】
AC.保持不变,增大,由公式
可知电容变小,电容器所带电荷量不变,根据
可知,板间电势差变大,则变大。故C正确,A错误;
BD.保持不变,减小,由公式
可知电容变小,电容器所带电荷量不变,根据
可知,板间电势差变大,则变大。故B正确,D错误。
故选BC。
25.BC
【解析】
【详解】
对从释放到到达下极板处过程由动能定理得:,解得:,电容器两极板间的电压为:,电容器的带电量为:,故A错误,B正确;由题意知,电容器的电量不变,根据、和,得,当下板向下移动时电场强度不变,根据动能定理可知,小球从相同高度的释放,到达P点时速度恰好为零;当下板水平右移一小段距离,面积S减小,故电场强度增大,下落相同的距离,电场力做的负功更多,故小球在到达下板前速度已经为零,故AD错误,BC正确,故选BC.
【点睛】对从释放到到达下极板处过程运用动能定理列式求解电场强度,然后根据Q=CU求解电容器的带电量,根据、和,分析各种情况下电场强度的变化,再根据动能定理分析小球下落的速度.
26.BD
【解析】
【详解】
AB.电容器极板间电压不变,根据匀强电场中电场强度和电势差的关系:
极板间距变大,可知电场强度减小,电荷初始时刻静止不动,受到竖直向下的重力和竖直向上的电场力平衡,电场强度减小,电荷受到的电场力变小,所以电荷将向下加速运动,A错误,B正确。
CD.根据电容的决定式:
极板间距增大,电容减小,根据电容的定义式:
极板间电压不变,电容减小,电荷量减小,电容器放电,所以电流表中有从到的电流,C错误,D正确。
故选BD。
27.BCD
【解析】
【详解】
本题考查电容器的充放电,意在考查考生的分析能力.电容器充电时两端电压不断增大,所以电源与电容器极板间的电势差不断减小,因此充电电流变小,选项A错误;当电阻R增大时,充电电流变小,电容器所充电荷量不变的情况下,充电时间变长,选项B正确;若C增大,根据Q=CU,电容器的带电荷量增大,选项C正确;当电源电动势为85V时,电源给电容器充电仍能达到闪光灯击穿电压80V时,所以闪光灯仍然发光,闪光一次通过的电荷量不变,选项D正确.
点睛:本题源自于2009年江苏高考物理卷的第5题,以闪光灯发光问题为背景考查电容器的充放电问题,解题的关键是要弄清电路的工作原理和电容器
28.BCD
【解析】
【详解】
ACD.电容器的电容是表示电容器容纳电荷本领的物理量,一个电容器对应唯一的电容值,不能说电容器的电容与其所带电荷量成正比,跟两极板间的电压成反比,A错误,CD正确
B.确定的电容器的电容是定值,由
可知,其所带电荷量与两极板间的电压成正比,故B正确。
故选BCD。
29.CD
【解析】
【详解】
AB.电容器的电容和电容器极板上的电荷量、电压无关,所以选项A、B不正确;
CD.根据公式C=可知选项C、D正确。
故选CD。
30.BC
【解析】
【详解】
将B板竖直向上平移,两板正对面积减小,由
分析可知电容减小,而电容器的电量不变,根据
可知板间电压增大,则静电计指针张角增大,根据
可知,d不变,故电场强度增大,故BC正确,AD错误。
故选BC。
【点睛】
静电计指针的张角反应电容器两端间电势差的变化,抓住电容器带电量不变,根据,通过电容的变化,判断电势差的变化,根据判断电场强度的变化。
31.BC
【解析】
【详解】
A.若保持闭合,电容器的电势差不变,减小两极板间的距离时,根据得知,两极板间的电场强度增大,故A错误;
B.保持接通,电势差不变,在两极板间插入一块介质,由决定式可知,电容增大,由可知极板上的电荷量增大,故B正确;
C.断开两极板上的电荷量不变,减小两极板间的距离,由决定式可知,电容增大,再由可知,两极板间的电势差减小,故C正确;
D.断开两极板上的电荷量不变,在两极板间插入一块介质,由决定式可知,电容增大,再由可知,两极板间的电势差减小,故D错误。
故选BC。
32.AC
【解析】
【详解】
由题意得,电容器没有充放电通道,两板所带电量不变,正对面积不变,板上下移动时,板间间距变化,据、和可得:;板上下移动时,板间场强不变.
AB:A极板下移时,P点场强不变,P与下板间距离不变,据,P与下板间电势差不变,则P点电势不变.故A项正确,B项错误.
CD:B极板上移时,P点场强不变,P与下板间距离减小,据,P与下板间电势差减小,则P点电势降低.故C项正确,D项错误.
33.BD
【解析】
【分析】
根据平行板电容器的电容决定因素分析电容的变化、电容的定义式与匀强电场场强与电势差的关系求出极板间的电场强度,根据题意判断极板间的电场强度如何变化,然后判断液滴如何运动.
【详解】
A.若将极板A向上移动少许,板间距离增加,根据,电容减小,故A错误;
B.要放电,但是理想二极管具有单向导电性,不能放电,故是电荷量Q一定,由可知,电压增大,故B正确;
C.由
可知,电场强度大小与两极板间的距离无关,电场强度不变,则液滴保持静止,故C错误;
D.由以上分析可知电场强度不变,液滴到下极板的距离不变,所以液滴的电势能不变,故D正确.
故选BD.
34.AD
【解析】
【详解】
AB、在电容器中插入一金属板相当于极板间距离变小了,根据电容的决定式,知电容增大,而电容器板间电压U不变,由Q=CU知,电容器带电量增大.电路中有逆时针方向的短暂电流.故A正确,B错误;
CD、电容器板间电压U不变,板间距离d减小,由E=U/d知板间电场强度增大,带电液滴所受的电场力增大,大于重力,将向上做加速运动.故D正确,C错误.
故选AD
【点睛】
在电容器中插入一定厚度的金属板,板间距离减小,根据电容的决定式,可分析出电容的变化;抓住电容器两板间的电势差不变,由C=Q/U和E=U/d进行判断即可.
35.BC
【解析】
【详解】
保持S闭合时,板间电压U不变.由可知,当A板向B板靠近时,E变大,故电场力变大,θ变大,故A错误,B正确;断开S时,q不变.当A板向B板靠近时,由和,可得:,可知E不变,故电场力不变,θ不变,故C正确,D错误。
故选 BC.
36.BC
【解析】
【分析】
手指的嵴和峪与金属电极的距离不同,根据电容的决定式分析电容的大小.由电容的定义式分析电容的电压一定时,电量的变化.
【详解】
A、指纹的嵴处与半导体基板上对应的金属颗粒距离近时,根据电容的决定式得知,电容大.故A错误.
B、指纹的峪处与半导体基板上对应的金属颗粒距离远时,根据电容的决定式得知,电容小.故B正确.
C、在手指挤压绝缘表面时,手指与对应的金属颗粒距离靠近,电容增大,而电压一定,则由Q=CU可知,各金属颗粒电极电量增大,故C正确,D错误.
故选:B、C.
37.
【解析】
【详解】
小球受到重力,电场力,绳子的拉力,三个力处于平衡状态,所以根据力的矢量三角形可得
又因为

38.(1);(2)
【解析】
【分析】
【详解】
(1)第滴做匀速运动时,板上所带电荷量
板间电场强度
由平衡条件有
解得
(2)设到达板的液滴最多滴,则第滴接近板时速度恰好为0,然后返回,则极板上的最大电荷量为
最大电压为
由动能定理得
把和代入,解得

答案第1页,共2页
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