2019年高中物理选修3-1假期作业（八）电容器的电容

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假期作业（八）电容器的电容 　
[温故知新]
一、电容器
1．组成：由两个彼此绝缘且又__________的导体组成．
2．带电量：一个极板所带电量的__________
3．充、放电过程
(1)充电：把电容器接在电源上后，电容器两个极板分别带上等量的________电荷的过程，两极板间有_________存在．充电过程中从电源获得的_________储存在电容器中．
(2)放电：用导线将充电后的电容器的两极板接通，两极板上的电荷___________的过程．放电后的两极板间不再有电场，电场能转化为其他形式的能量．
二、电容
1．定义：电容器所带的___________与两极板间__________的比值．
2．公式：________________.
3．物理意义：电容是描述电容器_________本领大小的物理量．电容C由电容器本身的构造因素决定，与U、Q无关．
4．单位：1法拉(F)＝____________6微法(μF)＝ __________皮法(pF)．
三、平行板电容器
1．决定因素：平行板电容器的电容C跟板间电介质的相对介电常数εr成________，跟正对面积S成_________，跟极板间的距离d成____________
2．决定式： _____________.
四、常见电容器
1．电容器的种类
(1)按电容是否可变——固定电容器和___________．
(2)按电介质不同——纸介电容器、陶瓷电容器和______________等．
2．击穿电压和额定电压
(1)击穿电压：加在电容器两极板上的电压不能超过某一限度，超过这个限度，电介质将被____________，电容器损坏，这个极限电压称为击穿电压．
(2)额定电压：电容器长期工作时所能承受的电压．电容器外壳上标的就是额定电压，它比击穿电压要_________．
[典型例题]
【例题】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)和灵敏电流计连接，电容器下极板接地．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下移动一小段距离，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．带电油滴在P点的电势能将减小
D．此过程中灵敏电流计中的电流方向是由b流向a
【解析】　将平行板电容器的上极板竖直向下移动一小段距离，间距d变小，根据E＝可知，板间场强变大，带电油滴沿竖直方向向上运动，A选项正确；场强E变大，P点与下极板间的距离不变，根据公式U＝Ed可知，P点与下极板间电势差将增大，P点的电势将升高，B选项错误；带电油滴原来处于平衡状态，则油滴带负电，P点的电势升高，油滴的电势能将减小，C选项正确；根据Q＝CU，由于电势差不变，电容器的电容增大，故带电量增大，充电电流由b到a，D选项正确．
【答案】　ACD

分析此类问题的一般方法为：
(1)由C＝确定电容C的变化情况．
(2)由Q＝CU判断电容器的电荷量是增加还是减少，若电荷量增加为充电过程，若电荷量减少为放电过程．
(3)由充电、放电过程确定电流方向，充电电流方向由负极板指向正极板，放电电流方向由正极板指向负极板．
[提升训练]
一、选择题
1．电容器A的电容比电容器B的电容大，这表明(　　)
A．A所带的电荷量比B多
B．A比B能容纳更多的电荷量
C．A的体积比B大
D．两电容器的电压都改变1 V时，A的电荷量改变比B的大
2．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极板都接地．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
3．(多选)如图所示，平行板电容器的两个极板为A、B，B极板接地，A极板带有电荷量＋Q，板间电场有一固定点P，若将B极板固定，A极板下移一些，或者将A极板固定，B极板上移一些，在这两种情况下，以下说法正确的是(　　)
A．A极板下移时，P点的电场强度不变，P点电势不变
B．A极板下移时，P点的电场强度不变，P点电势升高
C．B极板上移时，P点的电场强度不变，P点电势降低
D．B极板上移时，P点的电场强度减小，P点电势降低
4．工厂在生产纺织品、纸张等绝缘材料时为了实时监控其厚度，通常要在生产流水线上设置如图所示传感器．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．当流水线上通过的产品厚度增大时，下列说法正确的是(　　)
A．A、B平行板电容器的电容减小
B．A、B两板间的电场强度增大
C．A、B两板上的电荷量变小
D．有电流从b向a流过灵敏电流计
5．(多选)某电容式话筒的原理示意图如图所示，E为电源，R为电阻，薄片P和Q为两金属极板，对着话筒说话时，P振动而Q可视为不动．在P、Q间距增大过程中(　　)
A．P、Q构成的电容器的电容增大
B．P上电荷量变少
C．M点的电势比N点的低
D．M点的电势比N点的高
6．如图所示，在开关S闭合时，质量为m的带电液滴处于静止状态，那么，下列判断正确的是(　　)
A．开关S断开，极板上电荷量将减小，电压降低
B．开关S断开，极板间距离减小，则极板上电荷量减小
C．开关S断开，极板间距离减小，则极板间的电压减小
D．开关S断开，极板间距离减小，则带电液滴向下运动
7．(多选)如图所示为“研究影响平行板电容器电容的因素”的实验装置，以下说法正确的是(　　)

A．A板与静电计的指针带的是异种电荷
B．甲图中将B板上移，静电计的指针偏角减小
C．乙图中将B板左移，静电计的指针偏角增大
D．丙图中将电介质插入两板之间，静电计的指针偏角减小
E．此实验除了可以用静电计的偏角反应平行板电容器两极板电压，还可以用合适量程的电压表测定两极板电压
8．(多选)如图所示，两块较大的金属板A、B平行放置并与一电源相连，S闭合后，两板间有一质量为m、电荷量为q的油滴恰好处于静止状态．以下说法正确的是(　　)

A．若将B板向上平移一小段距离，则油滴向下加速运动，G中有a→b的电流
B．若将B板向左平移一小段距离，则油滴仍然静止，G中有b→a的电流
C．若将S断开，A向左平移一小段距离，则油滴向上加速运动，G中无电流
D．若将S断开，再将A板向下平移一小段位移，则油滴仍静止，G中无电流
二、非选择题
9．如图所示，一平行板电容器接在U＝12 V的直流电源上，电容C＝3.0×10－10 F，两极板间距离d＝1.20×10－3 m，取g＝10 m/s2，求：

(1)该电容器所带电量；
(2)若板中点处有一带电油滴，其质量为m＝2.0×10－3 kg，恰在板间处于静止状态，则该油滴带电量为多少？带何种电荷？
(3)若电压增加至20 V，该带电油滴做什么运动？油滴落在极板上的速度是多大？
(4)若电压增加至20 V，油滴落在极板上所用多长时间？































假期作业（八）电容器的电容 　
[温故知新]
一、电容器
1．相互靠近．
2．绝对值．
3．充、放电过程
(1)异号、电场、电能．
(2)中和．
二、电容
1．电荷量、电势差．
2． C＝＝ .
3．容纳电荷．
4．1×106、 1×1012．
三、平行板电容器
1．正比、正比、反比．
2． C＝ .
四、常见电容器
1．电容器的种类
(1)可变电容器．
(2)电解电容器．
2．击穿电压和额定电压
(1)击穿．
(2)低．
[提升训练]
1.解析：电容是电容器的固有属性，由电容器本身的构造决定．电容描述了电容器容纳电荷的本领(电容器两极板间的电势差每改变1 V所改变的电荷量的多少)大小，而不表示容纳电荷的多少或带电荷量的多少，A、B错；电容大小与电容器的体积无关，C错；电容在数值上等于两极板间电压改变1 V时，电容器所带电荷的改变量，故D项正确．
答案：D
2.解析：平行板电容器电荷量恒定不变，上极板向下移动时，两板间的距离减小，根据C＝可知，电容C增大，根据C＝可知，电压U减小，静电计指针偏角减小，两板间的电场强度E＝＝＝·；电场强度不变，根据匀强电场电势差与电场强度的关系可知，φP＝El，电势能EP＝Elq，电荷在P点的电势能保持不变，D选项正确．
答案：D
3.解析：电容器充电结束后，两极板所带电量不变，A极板下移时，根据C＝，解得E＝＝＝·，P点的电场强度E不变．P点与下板的距离不变，根据公式U＝Ed，P点与下板的电势差不变，则P点的电势不变，A选项正确，B选项错误；B板上移时，同理得知，P点的电场强度不变，根据公式U＝Ed，P点与下板的电势差减小，而P点的电势高于下板的电势，下板的电势为零，所以P点电势降低，C选项正确，D选项错误．
答案：AC
4.解析：根据平行板电容器的决定式C＝可知，当产品厚度增大时，导致εr增大，电容器的电容C增大，A选项错误；根据Q＝CU可知，极板带电量Q增加，C选项错误；电容器充电，电流从b向a流过灵敏电流计，D选项正确；两板之间的电势差不变，板间距不变，两板间电场强度E＝不变，B选项错误．
答案：D
5.解析：在P、Q间距d增大过程中，根据电容的决定式C＝可知电容减小，A选项错误；电容器与电源相连，电势差恒定不变，根据电容器的定义式C＝可知，电荷量变少，B选项正确；电容器处于放电状态，放电电流由M到N通过电阻R，M点的电势比N点的高， D选项正确．
答案：BD
6.解析：开关S断开，电荷量恒定不变，电压恒定，A、B选项错误；极板间距离减小，电容增大，则极板间的电压减小，C选项正确；电场强度E＝＝，开关S断开，极板间距离减小时，电场强度不变，带电液滴处于静止状态，D选项错误．
答案：C
7.解析：静电计指针与A板连为一个导体，带电性质相同，A选项错误；根据C＝，C＝，B板上移，S减小，C减小，Q不变，U增大，B选项错误；B板左移，d增大，C减小，U增大，C选项正确；插入电介质，εr增大，电容C增大，U减小，D选项正确；电压表是导体，会将两极板电荷中和，E选项错误．
答案：CD



8.解析：油滴处于静止状态，受力平衡，金属板与电源相连，极板间电势差U恒定，若将B板向上平移一小段距离，间距d减小，电场强度E＝，增大，油滴向上加速运动，根据电容器的决定式C＝可知，电容C增大，电荷量Q＝CU，增大，电容器充电，G中有a→b的电流，A选项错误；若将B板向左平移一小段距离，正对面积S减小，电容C减小，电荷量减小，电容器放电，电场强度E恒定不变，油滴仍然静止，G中有b→a的电流，B选项正确；若将S断开，电荷量Q恒定，A向左平移一小段距离，正对面积S减小，电场强度E＝，增大，故油滴向上加速运动，G中无电流，C选项正确；若将S断开，再将A板向下平移一小段位移，间距d减小，电场强度恒定，则油滴仍静止，G中无电流，D选项正确．
答案：BCD
9.解析：(1)根据电容器的定义式可知，电容器的带电荷量Q＝CU＝3.6×10－9 C.
(2)油滴恰在板间处于静止状态，受力平衡，Eq＝mg.
两极板间的电场强度E＝＝104 V/m.
解得q＝2×10－6 C，油滴带负电．
(3)电压增至20 V，电场力增大，油滴向上做匀加速直线运动．
根据动能定理得q－mg·＝mv2－0.
代入数据解得v＝0.1 m/s.
(4)根据位移公式＝t.
代入数据解得t＝0.012 s.
答案：(1)3.6×10－9 C　(2)2×10－6 C　负电　(3)向上做匀加速直线运动　0.1 m/s　(4)0.012 s

































































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