高中物理鲁科版选修3-1课时作业 第2章 第4节 电容器 电容 Word版含解析

第2章 电势能与电势差
第4节 电容器电容

一、选择题
1．关于电容器的电容C、电压U和所带电荷量Q之间的关系，以下说法正确的是(　　)
A．C由U确定　　　　　
B．C由Q确定
C．C一定时，Q与U成正比
D．C一定时，Q与U成反比
解析：电容器的电容由电容器本身的构造决定，与电压U、电量Q无关，故A、B错．若电容C一定，则Q与U成正比，C对D错．
答案：C
2．(多选)如图所示是一种通过测量电容器电容的变化，检测液面高低的仪器原理图，电容器的两个电极分别用导线接到指示器上，指示器可显示出电容的大小，下列关于该仪器的说法中，正确的有(　　)
A．该仪器中电容器的两个电极分别是芯柱和导电液体
B．芯柱外套的电介质越厚，该电容器的电容越大
C．如果指示器显示出电容增大了，则说明液面升高了
D．如果指示器显示出电容减小了，则说明液面升高了
解析：该装置的结构类似于平行板电容器：芯柱和导电液体构成电容器的两个电极，电介质的厚度d相当于两平行板间的距离，h越大，则正对面积S越大；所以其他条件不变，d越大时C就越小，若C增大就表明h增大了，故选A、C.
答案：AC
3．用两节相同的电池给两个电容器C1和C2充电，已知C1A．U1＞U2　　　　　　　　 B．U1＝U2
C．U1＜U2 D．无法确定
解析：因为电容器充电完毕后，两极板间电势差和电源两极电压相等，故稳定时，应有U1＝U2，B项正确．
答案：B
4．(多选)平行板电容器保持与直流电源两极连接，充电平衡后，两极板间的电压是U，极板带电荷量为Q，两极板间场强为E，电容为C.现将两极板间距离减小，则引起的变化是(　　)
A．Q变大 B．C变大
C．E不变 D．U变小
解析：由电容C跟板间距离成反比知，C将增大，B项对，由于U不变，知选项D错误，根据公式Q＝CU得电荷量增大，A项正确，再由E＝U/d知，E增大，选项C错误．
答案：AB
5．(多选)如图所示，当待测物体左右移动时，电介质随之在电容器两极板之间移动．如果测出了电容的变化，就能知道物体位移的变化．若电容器的电容变大，则物体的位移可能的变化是(　　)
A．加速向右移动 B．加速向左移动
C．减速向右移动 D．减速向左移动
解析：电介质插入电容器板间的部分越多，相对介电常数εr越大，电容C越大，根据C＝可知，当电容C变大时，εr应该增大，电介质板应向左移动，所以选项B、D正确．
答案：BD
6．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(　　)
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
解析：电容器两极板与电源始终相连，极板间电势差U不变，据E＝知增大极板间距离，场强E减小，油滴所受电场力减小，油滴沿重力方向运动，A错；P距下极板距离未变，P与下板间电势差减小，即P点电势降低，B对；油滴向下运动时，电场力做负功，电势能增加，C错；两极板距离增大，电容器电容减小，据Q＝CU知电容器极板带电量减少，D错．
答案：B
7．如图，平行板电容器的极板A与一灵敏静电计相接，静电计指针如图．极板B和静电计外壳接地．若极板间插入有机玻璃板，观察到静电计指针张角变小，作出平行板电容器电容变大的结论的依据是(　　)
A．两极板间的电压不变，极板上的电荷量变小
B．两极板间的电压不变，极板上的电荷量变大
C．极板的电荷量几乎不变，两极板间的电压变小
D．极板的电荷量几乎不变，两极板间的电压变大
解析：本实验平行板电容器和静电计所带总电荷量应不变，由于静电计所带电荷量极少，故忽略静电计带电荷量的变化，平行板电容器极板带电荷量应视为几乎不变．再根据静电计指针张角变小，知两板间的电压变小，所以电容变大．正确的选项是C.
答案：C
8．(多选)如图，平行板电容器的两个极板分别为A和B，A接地，B板带有电荷量－Q，板间电场有一固定点，若将B板固定，A板下移一些，或将A板固定，B板上移一些，在这两种情况下，以下说法正确的是(　　)
A．A板下移时，平行板电容器的电容将增大
B．B板上移时，平行板电容器的电容将减少
C．A板下移时，P点的电场强度不变，P点电势降低
D．B板上移时，P点的电场强度不变，P点电势降低
解析：不管A板下移还是B板上移，两板间的距离都减小，由C＝εS/4πkd可得电容C增大，故A正确，B错；因Q不变，由U＝得U减少；若A板下移时，由E＝＝＝知E与d无关，故E不变，φP＝EdPA，所以P点电势降低，C正确；若B板上移时，同理E不变，dPA不变，由φP＝EdPA，故P点电势不变，故D错．
答案：AC
二、非选择题
9．在如图所示的实验装置中，充电后的平行板电容器的A极板与灵敏的静电计相接，极板B接地．
(1)若极板B稍向上移动一点，则将观察到静电计指针偏角________(填“变大”或“变小”)，此实验说明平行板电容器的电容随正对面积的减小而________(填“增大”或“减小”)；
(2)若极板B稍向左移动一点，则将观察到静电计指针偏角________(填“变大”或“变小”)，此实验说明平行板电容器的电容随极板间距离增大而________(填“增大”或“减小”)．
解析：(1)充电后的平行板电容器的带电量Q不变，若极板B稍向上移动一点，将观察到静电计指针偏角增大，说明当电容器的正对面积减小时，电压U增大，由U＝Q/C得，电容C减小．
(2)若极板B稍向左移动一点，则将观察到静电计指针偏角增大，说明当增大两板间的距离时，电压U增大，由C＝Q/U得，电容C减小．
答案：(1)变大　减小　(2)变大　减小
10．如图所示，充电后的平行板电容器水平放置，电容为C，极板间距离为d，上极板正中有一小孔．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速度恰为零(空气阻力忽略不计，重力加速度为g)．求：
(1)小球到达小孔处的速度；
(2)极板间电场强度大小和电容器所带电荷量；
(3)小球从开始下落到运动到下极板处所用的时间．
解析：(1)由v2＝2gh得v＝
(2)在极板间带电小球受重力和电场力作用，有
qE－mg＝ma且v2－0＝2ad，得E＝
由U＝Ed、Q＝CU得Q＝C
(3)由题意得h＝gt、0＝v－at2、t＝t1＋t2，
综合可得t＝
答案：(1)　(2)　C
(3)