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微专题--电容器电荷量一定时,U、E随电容器的变化和电功和电功率定义、表达式及简单应用重点考点单选 变式练 2026年高考物理复习备考
1.如图,某压力传感器中平行板电容器内的绝缘弹性结构是模仿犰狳设计的,逐渐增大施加于两极板压力F的过程中,F较小时弹性结构易被压缩,极板间距d容易减小;F较大时弹性结构闭合,d难以减小。将该电容器充电后断开电源,极板间电势差U与F的关系曲线可能正确的是( )
A. B.
C. D.
2.某同学利用电容式传感器设计了一款汽车油量监测系统,如图所示,极板M、N组成的电容器视为平行板电容器,M固定,N通过一绝缘轻杆与漂浮在油面上的浮子Q相连,浮子Q上下移动带动N上下移动,可通过测量电容器极板之间电压来监测油量的多少。当汽车油量减少时,极板M、N的距离增大,若极板上电荷量保持不变,则该电容器( )
A.电容减小 B.极板间电压变小
C.极板间电压不变 D.极板间电场强度变大
3.图示是研究“电容器两极板间距对电容大小的影响”实验,保持电荷量不变,当极板间距减小时,静电计指针张角减小,则( )
A.极板间电势差增大 B.电容器的电容减小
C.极板间电场强度减小 D.电容器储存能量减小
4.由导电的多晶硅制成的电容加速度传感器如图甲所示,图乙是其原理图,位于中间的多晶硅悬臂梁分别与顶层多晶硅、底层多晶硅组成两个电容器,当电容器充电后处于断路状态,并由静止突然向上加速运动时,多晶硅悬臂梁的右侧可发生如图中虚线所示的弯曲形变,下列说法正确的是( )
A.电容器的电容增加,电容器的电容减小
B.电容器两板间电压增大,电容器两板间电压减小
C.电容器两板间场强增大,电容器两板间场强减小
D.电容器两板间场强减小,电容器两板间场强增大
5.某电容式电子秤的部分结构如图所示。将该电子秤水平放置,未测物品时,两金属板M,N平行正对,带有等量异种电荷且保持不变;当放置物品时,M板受到压力F而发生微小形变,则( )
A.M、N两板间电势差变小
B.M、N两板间场强处处不变
C.M、N两板构成的电容器的电容变小
D.M、N两板构成的电容器的电容不变
6.电容式加速度传感器可用于汽车安全气囊系统,传感器的核心部件为由一块固定极板和一块可前后移动的极板组成的平行板电容器,可移动极板的移动距离与汽车的加速度大小成正比。已知电容器所带电荷量始终保持不变,当汽车速度减小时,由于惯性导致极板M、N之间的相对位置发生变化,电容器M、N两极板之间的电压减小,当电压减小到某一值时,安全气囊弹出。则减速过程该电容器( )
A.电容减小
B.M、N两极板间的距离减小
C.极板间的电场强度增大
D.M板为可移动极板
7.如图,一平行板电容器充电后与电源断开。若电容器的正极板保持不动,将负极板缓慢向右平移一小段距离x0,则电容器的电容C、极板上带电荷量Q、两极板间电势差U及电场强度E与负极板移动的距离x的关系图像正确的是( )
A. B.
C. D.
8.我国新一代车用电池能够提供更长的续航里程,其参数之一为。其中单位“”(瓦时)对应的物理量是( )
A.能量 B.位移 C.电流 D.电荷量
9.如图所示是某电动汽车的铭牌,该车充满电后在额定功率下能以的速度行驶4小时,家用普通充电桩的功率为,则下列说法正确的是( )
最大允许总质量: 驱动电机型号:306 驱动电机峰值功率: 驱动电池系统额定电压/容量: 制造年月:2023年3月
A.“A·h”是电能的单位
B.该车电机的额定功率约为
C.该车充满一次电耗电约为35.2度
D.家用普通充电桩1.7小时可以给该车充满电
10.用国际制基本单位表示能量的单位,下列正确的是( )
A.MeV B.J C. D.
11.杭州市正将主干道上的部分高压钠灯换成LED灯,已知高压钠灯功率为400W,LED灯功率为180W,若更换400盏,则一个月可节约的电能约为( )
A.9 × 102kW·h B.3 × 105kW·h
C.6 × 104kW·h D.1 × 1012kW·h
12.充电宝内部的主要部件是锂电池,可以给手机充电。为了安全起见,机场规定:严禁携带额定能量超过的充电宝搭乘飞机。某充电宝的铭牌如图所示,充电宝的转化率是指电源放电总量占电源容量的比值。下列说法正确的是( )
产品名称:移动电源 电池容量: 电源输出: 转换率:75%
A.这款充电宝能够储存的最大电量为
B.这款充电宝能够储存的最大能量约为
C.按照机场规定,不能将这款充电宝带上飞机
D.该充电宝给电量为零、容量为的手机充电,则理论上能充满6次
13.白鹤滩水电站总装机容量1600万千瓦,总装机量世界第二仅次于三峡工程。全部投产发电后,年均发电量624.43亿度。我国居民年用电总量约为12000亿度,试估算白鹤滩水电站一年发电量能满足几个千万人口城市的生活用电( )
A.3个 B.5个 C.7个 D.9个
14.北京市国民体质监测中心曾经调查发现,由于长时间看书、看手机时坐姿不正等原因造成我国青少年探颈、驼背比例高达46.1%。智能感应式矫正器能对不良姿势产生提醒以起到矫姿的作用,如图是某矫正器的铭牌信息。假定矫正器第一次充电前电池容量为零;且它正器工作时一直以额定功率运行,当剩余电池容量为总容量的20%时,矫正器将停止工作。
下列说法正确的是( )
A.电池容量的单位“”是能量单位
B.该矫正器内置电池的电动势为5V
C.第一次充满电的时间和可正常工作时间之比约为25:46
D.该矫正器充满电所储存的能量约为
15.我国某汽车集团采用减小厚度、增加长度的结构创新方案推出了“刀片电池”,可以在同样的空间内装入更多电池。如图所示,一款车型装配了N块“刀片电池”,每块“刀片电池”的容量是q,平均工作电压是U,该车型采用充电电压为U0的快充充电桩时,充电效率为80%,充满电需要的时间为t。已知该车型每行驶100km平均能耗是E,则下列说法不正确的是( )
A.电池组充满电后储存的电荷量为Nq B.单块电池充满电后储存的电能为qU
C.电池组充满电后的续航里程为 D.快充充电桩的平均充电电流为
16.太阳能路灯是采用晶体硅太阳能电池供电,蓄电池储存电能,超高亮LED灯具作为光源,并由智能化充放电控制器控制,用于代替传统公用电力照明的路灯。白天太阳能电池对蓄电池充电,晚上蓄电池的电能供给路灯照明。假设当太阳光垂直照射到地面上时,单位面积的辐射功率为P=l.4×l03W/m2。某一太阳能路灯供电系统对一盏LED灯供电,太阳能电池的光电转换效率为15%左右,电池板面积lm2,采用两组12V蓄电池(总容量300Ah),LED路灯规格为“40W,24V”,蓄电池放电预留20%容量。下列说法正确的( )
A.一盏LED灯一天消耗的电能约为0.96kW×h
B.蓄电池的放电电流约为0.6A
C.该太阳能电池板把光能转换为电能的功率约为40W
D.要把蓄电池完全充满电,太阳照射电池板的时间不少于27.4h
17.近几年,中国的动力电池技术快速发展,电动汽车产品迭代升级,可供消费者选择的车型和品牌也会越来越丰富,如图为蔚来的ES8车型,下列表中数据为ES8的动力系统部分数据:
蔚来ES8部分数据
前后轮输出功率 前 标准电池的能量
后 标准电池电荷量
最大扭矩 匀速行驶最大里程
加速时间 交流充电口 ,效率80%
最高车速 直流充电口 ,效率90%
则下列说法正确的是( )
A.若加速是匀加速直线运动,则汽车的加速度约为
B.按照匀速行驶最大里程,汽车行驶过程受到平均阻力为
C.用交流电充电,如果能保持充电电流为,则充满标准电池需要约
D.用直流电充电,如果能保持充电电流为,则充满标准电池需要约
参考答案
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 D A D B A B D A B C
题号 11 12 13 14 15 16 17
答案 C B C D D D D
1.D
【详解】根据公式和电容的决定式
可得
根据题意F较小时易被压缩,故可知当F较小时,随着F的增大,d在减小,且减小的越来越慢,与电源断开后Q不变,故此时极板间的电势差U在减小,且减小的越来越慢;当F增大到一定程度时,再增大F后,d基本不变,故此时U保持不变,结合图像,最符合情境的是D选项。
故选D。
2.A
【详解】A.极板、间的距离增大时,由
知电容减小,故A正确;
BC.由于极板所带的电荷量不变,由
知极板间的电压增大,故BC错误;
D.联立
,,
知电场强度
场强不随距离变化,故D错误。
故选A。
3.D
【详解】AB.根据
当极板间距减小时,电容C增大;根据
因保持电荷量不变,故电压U 减小,故极板间电势差减小,即静电计指针张角减小,故AB错误;
C.根据, ,
可得
可知在电量保持不变的情况下,当极板间距减小时,电场强度不变,故C错误;
D.移动极板的过程中电场力做正功,故电容器储存能量减小,故D正确。
故选D。
4.B
【详解】A.多晶硅悬臂梁的右侧可发生如图所示的弯曲形变,多晶硅悬臂梁与上电极间距增加,下电极距离减小,根据电容器电容决定式
可得电容器的电容减小,电容器的电容增加,A错误;
B.因电荷量不变,根据
可知电容器两板间电压增大,电容器两板间电压减小,B正确;
CD.根据
可知,当板间距变化时,电场强度不变,C错误,D错误。
故选B。
5.A
【详解】CD.根据题意,由电容器的决定式可知,M板受到压力F而发生微小形变,板间距离减小,则电容器电容增大,故CD错误;
A.根据题意,由电容器的定义式可知,由于极板上电荷量不变,电容增大,则M、N两板间电势差变小,故A正确;
B.M板受到压力F而发生微小形变,M、N两板不平行,则M、N两板间场强不再是匀强电场,则一定不是场强处处不变,故B错误。
故选A。
6.B
【详解】A.因为电荷量Q不变,电压U减小,根据
可知电容增大,故A错误;
B.因为C增大,根据
则M、N两极板间的距离d减小,故B正确;
C.极板间电场强度
又因为,
联立解得
可知电场强度不变,故C错误;
D.当汽车速度减小时,可移动极板因为惯性速度没来的及变化相对汽车向前运动,M、N两极板间的距离减小,则N板为可移动极板,故D错误。
故选B。
7.D
【详解】A.根据电容的决定式
负极板向右移动,板间距离d增大,电容减小,故A错误;
B.充电后的电容器与电源断开连接后,极板带电量Q保持不变,故B错误;
C.由
当Q不变,C减小时,U增大,故C错误;
D.由
可得
在带电量Q一定时,只改变距离d,E不变,故D正确。
故选D。
8.A
【详解】根据电功可知是能量的单位。
故选A。
9.B
【详解】A.由可知,“A·h”是电荷量的单位,A错误;
C.根据铭牌信息,该车充满一次电耗电量为
度
C错误;
B.已知该车充满电后能在额定功率下行驶4小时,则可得该车电机的额定功率约为
B正确;
D.用家用普通充电桩给该车充满电所需时间约为
D错误。
故选B。
10.C
【详解】用国际制基本单位表示能量的单位,根据
则有
故选C。
11.C
【详解】每盏高压钠灯换成LED灯时,节约的功率
P = 400W-180W = 220W
故一个月可节约的电能约为
E = nPt = 400 × 0.22 × 30 × 24kW·h ≈ 6 × 104kW·h
故选C。
12.B
【详解】A.由题可知,这款充电宝能够储存的最大电量为
故A错误;
B.由题可知,这款充电宝能够储存的最大能量为
故B正确;
C.机场限定的是充电宝储存的最大能量为
比充电宝能够储存的最大能量大,故按照机场规定,可以将这款充电宝带上飞机,故C错误;
D.该款充电宝电池容量为20000mAh,根据
该充电宝给电量为零、容量为的手机充电,则理论上能充满5次,故D错误。
故选B。
13.C
【详解】我国人口约为14亿,则1亿人口每年的用电量为亿度,则一个千万人口城市每年的生活用电亿度,则能满足的城市个数为。
故选C。
14.D
【详解】A.电池容量的单位“”是电量单位,故A错误;
B.由图可知,该矫正器内置电池的电动势为3.7V,故B错误;
C.充电时间为
正常工作时的电流为
当剩余电池容量为总容量的20%时,矫正器将停止工作。则正常工作时间为
第一次充满电的时间和可正常工作时间之比约为
故C错误;
D.该矫正器充满电所储存的能量约为
故D正确。
故选D。
15.D
【详解】A.电池组充满电后储存的电荷量为
故A正确,不符合题意;
B.单块电池充满电后储存的电能为
故B正确,不符合题意;
C.电池组充满电后储存的电能为NqU,而汽车每行驶100km平均能耗是E,则电池组充满电后的续航里程为
故C正确,不符合题意;
D.快充充电桩充电过程有
所以平均充电电流为
故D错误,符合题意。
故选D。
16.D
【详解】A.一盏LED灯的功率为40W,每天平均使用按10小时算,每天消耗的电能约为
W=Pt=40W×10h=400W h=0.4kW h
故A错误;
B.蓄电池的放电电流为
故B错误;
C.太阳能电池板把光能转化为电能的功率
P=P0S×15%=1.4×103×1×15%=210W
故C错误;
D.把蓄电池完全充满电,假设太阳能电池板全部用于对蓄电池充电,需能量为
E=(1-0.2)qU=0.8×300×24W h=5760W h
而太阳能电池的即使一直垂直照射,功率为210W,故用时约
故D正确。
故选D。
17.D
【详解】A.由加速度定义式得
故A错误;
B.汽车匀速行驶时,牵引力等于阻力,由能量守恒知
故B错误;
CD.考虑能量转化
用交流电充电,充电电流为32A时,则充满标准电池需要用时
用直流电充电,充电电流为250A时,则充满标准电池需时
C错误,D正确。
故选D。
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