第十章第4节电容器的电容同步练习-2021-2022学年高中物理人教版（2019）必修第三册word版含答案

2021-2022学年高二物理人教版（2019）必修第三册第十章第4节电容器的电容同步练习
第I卷（选择题）
一、单选题
1．对于两个电容不同的电容器，下列说法正确的是（　　）
A．电容大的电容器带电荷量一定比较多
B．电容大的电容器两板间的电势差一定比较大
C．由C＝知，电容器所带电荷量Q只要不断增大，U可无限增大
D．在相同电压作用下，带电荷量多的电容器的电容比较大
2．下面是某同学对电场中的一些概念及公式的理解，其中正确的是（　　）
A．根据电场强度的定义式可知，电场中某点的电场强度与试探电荷所受的电场力成正比
B．根据电容的定义式可知，电容器的电容与其所带电荷量成正比，与两极板间的电压成反比
C．根据真空中点电荷的场强公式可知，电场中某点的场强与场源电荷所带电荷量成正比
D．根据电势差的定义式可知，如果将一个正点电荷从A点移动到B点，电场力做功为1J，则A、B两点间的电势差为1V
3．如图所示的电容式话筒是一种电容式传感器，其原理是：导电性振动膜片与固定电极构成了一个电容器，当振动膜片在声压的作用下振动时，两个电极之间的电容发生变化，电路中电流随之变化，这样声信号就变成了电信号。则当振动膜片向右振动时（　　）
A．电容器电容减小
B．电容器带电荷量减小
C．电容器两极板间的电场强度增大
D．电阻上电流方向自左向右
4．电子眼系统通过路面下埋设的感应线来感知汽车的压力。感应线是一个压电薄膜传感器，压电薄膜在受压时两端产生电压，压力越大电压越大。压电薄膜与电容器C、电阻R组成图甲所示的回路，红灯亮时，如果汽车的前、后轮先后经过感应线，回路中产生两个脉冲电流，如图乙所示，即视为“闯红灯”，电子眼拍照。则红灯亮时（
）
A．车轮停在感应线上后，电阻R上有恒定电流
B．车轮经过感应线的过程中，电容器先充电后放电
C．车轮经过感应线的过程中，电阻R上的电流一直增大
D．汽车前轮刚越过感应线，又倒回到线内，不会被电子眼拍照
5．为厉行低碳环保，很多城市用超级电容车替换城市公交。某款公交车在车底部安装超级电容器（如图），其标称为“
”。车辆进站后，车顶充电设备迅速搭到充电桩上完成快充。若该款质量为、额定功率为的超级电容在平直的水平路面上行驶时，最大行驶速度为，在不载客的情况下，下列说法正确的是（　　）
A．超级电容车以最大速度行驶时牵引力大小为
B．超级电容器充电时电源的正极应接超级电容器的负极
C．超级电容器在电压下才能正常工作
D．超级电容器的电容随电压的增大而增大
6．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
7．电容式键盘是通过改变电容器的哪个因素来改变电容的（
）
A．两板间的正对面积
B．两板间的电压
C．两板间的电介质
D．两板间的距离
8．如图所示，把一个平行板电容器接在电压的电源上，现按下列四个步骤进行操作：
（1）合上开关S；（2）在两板中央插入厚为号的金属板；（3）打开开关S；（4）抽出金属板，则此时电容器两板间电势差为（
）
A．0
B．10V
C．5V
D．20V
9．如图所示为一只电容式传感器部分构件的示意图.当动片（实线圈）和定片（虚线圈）之间正对扇形区的圆心角发生变化时，电容C便发生变化，于是通过测量电容C的变化情况就可以知道的变化情况.那么，下列图中，能正确反映C和间函数关系的是（
）
A．
B．
C．
D．
10．某位移式传感器的原理示意图如图所示，E为电源，R为电阻，平行金属板A、B和介质P构成电容器，在可移动介质P向左匀速移出的过程中(　
　)
A．电容器的电容大小不受影响
B．电容器所带的电荷量增大
C．电容器两极板间的电压增大
D．电路中电流的方向为M→R→N
11．如图所示，用静电计可以测量已充电的平行板电容器两极板之间的电势差U，现使B板带电，则下列判断正确的是
A．将A极板稍微向右移动，指针张角变大
B．将A板稍微上移，静电计指针张角将变大
C．若将玻璃板插入两板之间，则静电计指针张角将变大
D．若将A板拿走，则静电计指针张角变为零
12．如图，平行板电容器的两极板竖直放置并分别与电源的正负极相连，一带电小球经绝缘轻绳悬挂于两极板之间，处于静止状态现保持右极板不动，将左极板向左缓慢移动关于小球所受的电场力大小F和绳子的拉力大小T，下列判断正确的是
A．F逐渐减小，T逐渐减小
B．F逐渐增大，T逐渐减小
C．F逐渐减小，T逐渐增大
D．F逐渐增大，T逐渐增大
13．如图是测定液面高度h的电容式传感器示意图，E为电源，G为灵敏电流计，A为固定的导体芯，B为导体芯外面的一层绝缘物质，C为导电液体．已知灵敏电流计指针偏转方向与电流方向的关系为：电流从右边接线柱流进电流计，指针向右偏．如果在导电液体的深度h发生变化时观察到指针向右偏转，则(　
　)
A．导体芯A所带电量在增加，液体的深度h在增大
B．导体芯A所带电量在减小，液体的深度h在增大
C．导体芯A所带电量在增加，液体的深度h在减小
D．导体芯A所带电量在减小，液体的深度h在减小
14．如图所示,R是一个滑动变阻器,M、N为水平正对放置的两块平行金属板,两板间带电微粒Q处于静止状态,则下列说法正确的是(
?)
?
A．若只减小M、N两金属板的间距，则有向左的电流通过电阻R
B．若只减小M、N两金属板的间距，Q将向下运动
C．若只将滑动变阻器滑片由中间滑到最左端，Q将向下运动
D．若只在紧贴N板内侧插入一块一定厚度的金属片，Q将向上运动
第II卷（非选择题）
二、填空题
15．一个极板为圆形的平行板电容器，圆板的半径为3cm，两板相距为2mm，中间充以介电常数为2的电介质，这个电容器的电容C＝_____F．
16．如图所示，我们可以探究平行板电容器的电容与哪些因素有关．平行板电容器已充电，带电量为Q，静电计的指针偏角大小，表示两极板间电势差的大小．如果使极板间的正对面积变小，发现静电计指针的偏角变大，我们就说平行板电容器的电容________（填“变大”或“变小”）；如果使两极板间的距离变大，发现静电计指针的偏角变大，我们就说平行板电容器的电容________（填“变大”或“变小”）．我们之所以能够得出这些结论是因为电容器的电容C=________．
17．在如图所示的实验装置中，充电后平行板电容器的A极板与灵敏静电计相接，极板B接地。若极板B稍向上移动一点，由观察到的静电计指针的变化，做出电容器电容变化的结论和依据是：
(1)极板上的电荷量___________，指针偏角___________，说明两极板间的电势差___________。
(2)由公式可知，电容器的电容___________。
三、解答题
18．水平放置的平行板电容器与一电源相连。在电容器的两极板间有一带正电的质点处于静止状态。现将电容器两极板间的距离减小，请判断电容器的电容、带电荷量、板间电场强度如何变化，带电质点将怎样运动，并说明理由。
19．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．
20．如图所示，A、B两块平行带电金属板，A板带负电，B板带正电并与大地相连接，P为两板间一点.若将一块玻璃板插入A、B两板间，则P点电势将怎样变化？
21．如图所示，平行板电容器的两个极板A、B水平放置且接在电压为60
V的恒压电源正、负极上，两极板间距为3
cm，电容器带电荷量为6×10－8
C，A极板接地。求：
(1)平行板电容器的电容；
(2)平行板电容器两板之间的电场强度；
(3)距B板2
cm的M点处的电势。
参考答案
1．D
【详解】
A．电容的大小与电容器两端的电压及电容器所带的电荷量无关，故A错误；
B．根据公式C＝得，电势差U＝，因此电容大的电容器两板间的电势差不一定比较大，故B错误；
C．超过击穿电压，电容器将被损坏，故C错误；
D．根据公式C＝，在相同电压作用下，带电荷量多的电容器的电容比较大，故D正确。
故选D。
2．C
【详解】
A.
电场强度由电场本身决定，与试探电荷受到的电场力和电荷量都无关，选项A错误；
B.
电容器的电容由电容器本身结构决定，与电容器所带的电荷量和两板之间的电压无关，选项B错误；
C.
公式是真空中点电荷产生场强的决定式，即电场中某点的场强与场源电荷所带电荷量成正比，与该点到场源电荷的距离的平方成反比，选项C正确；
D.
根据电势差的定义式可知，如果将一个电荷量为1C的正点电荷从A点移动到B点，电场力做功为1J，则A、B两点间的电势差为1V，即表述中少了“电荷量为1C”
的条件，选项D错误。
故选C。
3．C
【详解】
ABD．振动膜片向右振动时电容器两极板间的距离变小，由
知电容增大，电容器两极板间电压不变，由
知电容器带电荷量增大，正在充电，所以中电流方向自右向左，ABD错误；
C．在不变的情况下，减小，由
可知极板间电场强度增大，C正确。
故选C。
4．B
【详解】
A．车轮停在感应线上后，压力不变，则电压不变，电容器不充电，也不放电，电阻R上没有电流，故A错误；
BC．由题图乙可知，当车轮经过感应线时电流先增大后减小，然后再反向增大再减小，说明电容器先充电后放电，故B正确，C错误；
D．若汽车前轮越过感应线，又倒回线内，则前轮两次压线，仍形成两个脉冲电流，符合拍照条件，电子眼仍会拍照，故D错误。
故选B。
5．A
【详解】
A．根据，超级电容车以最大速度行驶时的牵引力大小为
A正确；
B．电容器充电时，电源的正极接电容器的正极，B错误；
C．为额定电压，超级电容器在小于等于电压下都能正常工作，C错误；
D．电容器的电容大小与充电电压大小无关，由电容器本身因素决定，D错误。
故选A。
6．B
【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。
7．D
【详解】
由电容的决定式可知，与两极板间距离、板间电介质和正对面积有关，与板间电压无关，电容式键盘是通过改变两极板间距离来改变电容的，故D正确，ACD错误。
故选D。
8．D
【详解】
每个步骤造成的影响如下.
(1)合上开关S，电源对电容器充电，至电压为U，设电容为C，则带电荷量，板间形成一个匀强电场，场强为.
(2)插入金属板，板的两侧出现等量异号的感应电荷，上下形成两个匀强电场区域，其宽度均为.由于整个金属板为等势体，则A板与金属板之间、金属板与B板之间的电势差均为.因此板间场强增大为原来的2倍，即（如答图所示），显然，在插入过程中，电源必须对A、B两板继续充电，板上电荷量增加为原来的2倍，即：.
(3)打开开关S，A、B两板的电荷量保持不变，即：.
(4)抽出金属板，电容器的电容仍为C，而电荷量为，所以两板间电势差变为：
，
故D正确，ABC错误。
9．D
【详解】
设时动片和定片的正对面积为，则圆心角和电容C满足关系式：
，
因为为一定值，可知C和为线性关系，图线可表示为，其中，故D符合题意，ABC不符合题意。
10．D
【详解】
在介质P向右匀速移出的过程中，根据电容的决定式：
分析可知电容变小，电容器始终与电源相连，故电压不变，由：
可知电容器电荷量减小，电容器处于放电状态，则流过电阻R的电流方向从M到N，M点的电势比N点的电势高，故选D.
11．B
【详解】
A.
将A极板稍微向右移动，板间距减小，根据可知，电容变大，而带电量不变，根据
可知，电势差减小，指针张角变小，故A错误．
B.
将A板稍微上移，正对面积减小，根据可知，电容变小，而带电量不变，根据
可知，电势差变大，指针张角变大，故B正确．
C.
若将玻璃板插入两板之间，增大了介电常数，根据可知，电容变大，而带电量不变，根据
可知，电势差减小，指针张角变小，故C错误．
D.
若将A板拿走，B板上带电量不变，静电计相当于验电器，指针张角不为零．故D错误．
12．A
【详解】
电容器与电源相连，所以两端间电势差不变，将左极板向左缓慢移动过程中，两板间距离增大，由可知，电场强度减小，电场力减小，小球处于平衡状态，受重力、拉力与电场力的作用，受力如图所示，根据力的合成法得：
由于重力不变，电场力减小，故拉力减小；
A.逐渐减小，逐渐减小与分析相符，故A正确；
B.逐渐增大，逐渐减小与分析不符，故B错误；
C.逐渐减小，逐渐增大与分析不符，故C错误；
D.逐渐增大，逐渐增大与分析不符，故D错误．
13．A
【详解】
电流计指针向右偏转，说明流过电流计G的电流由右→左，则导体芯A所带电量在增加，电容两端间的电势差不变，由Q=CU可知，芯A与液体形成的电容器的电容增大，根据，知正对面积增大，则液体的深度h在增加．
A.
导体芯A所带电量在增加，液体的深度h在增大，与结论相符，选项A正确；
B.
导体芯A所带电量在减小，液体的深度h在增大，与结论不相符，选项B错误；
C.
导体芯A所带电量在增加，液体的深度h在减小，与结论不相符，选项C错误；
D.
导体芯A所带电量在减小，液体的深度h在减小，与结论不相符，选项D错误；
14．D
【详解】
A、若减小A、B两金属板的间距，根据，电容增大，电压不变，故电容器充电，故有向右的电流通过电阻R，故A错误；
B、微粒Q处于静止状态，受重力和向上的电场力而平衡，若减小A、B两金属板的间距，根据，场强增大，电场力增大，合力向上，故Q将向上运动，故B错误；
C、与电容器串联的电阻在稳定状态时看出导线，则若只将滑动变阻器滑片由中间滑到最左端，依然是电容器并联在电源两端，则电容器的电压不变，故场强不变，Q不动，故C错误；
D、若紧贴
A
板内侧插入一块一定厚度的金属片，相当于极板间距离变小了，而电压U不变，根据，场强增加，电场力增加，故Q将向上运动，故D正确；
故选D.
15．2.5×10-11
【详解】
由平行板电容器的决定式可知，
．
16．变小
变小
【详解】
[1][2][3]根据，正对面积变小说明电容减小，又，电压增大则发现静电计指针的偏角变大；使两极板间的距离变大，根据，说明电容减小，又，电压增大则发现静电计指针的偏角变大．我们之所以能够得出这些结论是因为电容器的电容。
17．不变
变大
变大
变小
【详解】
(1)[1][2][3]充电后，两极板不构成回路，则极板上的电荷量保持不变，根据
可知，极板B稍向上移动一点，则正对面积S减小，电容器的电容C减小，根据
可知，两极板间的电势差增大，则指针偏角增大。
(2)[4]
由公式可知，Q不变，电势差U增大，则电容器的电容C减小。
18．电容器的电容增大，带电荷量增大，板间电场强度增大，带电质点向上运动。
【详解】
根据平行板电容器电容公式，当两极板间的距离d减小时，电容C增大；
根据公式Q=CU，电容器与电源相连电压U不变，当电容C增大时，极板带的电荷量Q增大；
根据电场强度公式
，电容器与电源相连电压U不变，当两极板间的距离d减小时，电场强度E增大；
带正电的质点原来处于静止状态，电场力与重力是平衡力，重力向下则电场力向上，且两力大小相等；根据电场力公式F=qE，质点的电荷量q不变，当电场强度E增大时，向上的电场力增大，所以带电质点会向上运动。
19．【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。
20．升高
【详解】
平行板电容器充电后与电源断开后，电容器的电量不变，将一块玻璃板插入A，B两板间，电容增大，根据，可知板间电压减小，由知，板间场强减小，由U=Ed知，P点与上极板间的电势差减小，由于P点的电势低于上极板的电势，所以P点电势将升高。
21．(1)1×10－9
F；(2)2×103
V/m，方向竖直向下；(3)－20
V
【详解】
（1）平行板电容器的电容
（2）两板之间为匀强电场，则
方向竖直向下
（3）M点距A板的距离为
A与M间电势差
又
可得