1、课时分层作业(九)科学探究：电容器(建议用时：25分钟)考点一观察电容器的充、放电现象1如图甲，先将开关S掷向1，给平行板电容器C充电，稳定后把S掷向2，电容器通过电阻R放电，电流传感器将电流信息导入计算机，屏幕上显示出电流I随时间t变化的图像如图乙所示。将电容器C两板间的距离增大少许，其他条件不变，重新进行上述实验，得到的It图像可能是()甲乙ABCDC将电容器两极板的间距变大，根据平行板电容器决定式C，可知电容变小，则充电电荷量QCU变小，但充电完成后，电容器两端电压仍与电源电压U相等，所以再次放电，初始时刻的电流不变，但电荷量变小，It图线与横轴所围的面积代表极板增加的电荷量，所以面积比
2、题图乙的小，A、B、D错误，C正确。2下列关于电容器的相关知识描述正确的是()A图甲为电容器充电示意图，充完电后电容器上极板带正电，两极板间的电压U等于电源的电动势EB图乙为电容器放电示意图，放电过程中电流大小保持不变C图丙为电解电容器的实物图和符号，图丁为可变电容器及其符号，两种电容器使用时都严格区分正负极D图戊中的电容器上有“5.5 V1.0 F”字样，说明该电容器只有两端加上5.5 V的电压时电容才为1.0 FA题图甲为电容器充电过程，电容器上极板与电源的正极相连，故上极板带正电，充完电后两极板间的电压U等于电源的电动势E，故A正确；题图乙为电容器放电过程，若电容器上极板带电荷量为Q，则
3、放电过程中通过安培表的电流方向从右向左，且电流逐渐减小，故B错误；题图丙为电解电容器的实物图和符号，图丁为可变电容器及其符号，前者电容器使用时严格区分正负极，后者没有，故C错误；题图戊中的电容器上有“5.5 V1.0 F”字样，说明该电容器两端电压最大值为5.5 V，而电容与电容器的电压，及电荷量均无关，总是为1.0 F，故D错误。考点二对电容器和电容的理解3关于电容器和电容，下列说法正确的是()A电容器所带电荷量越多，电容越大B电容器两板间电压越低，其电容越大C电容器不带电时，其电容为零D电容器的电容只由它本身的特性决定D电容器所带电荷量越多，板间电压越大，但电容不变，故A错误；电容器所带电
4、荷量越少，两板间电压越低，但电容不变，故B错误；电容表征电容器容纳电荷本领的大小，电容器不带电时与带电时，电容值不变且不为零，故C错误；电容表征电容器容纳电荷本领的大小，由电容器本身的特性决定，故D正确。4某电容器上标有“1.5 F9 V”字样，则()A该电容器所带电荷量不能超过1.5106 CB该电容器所加电压不能超过9 VC该电容器击穿电压为9 VD当给该电容器加4.5 V的电压时，它的电容值变为0.75 FB该标示值为电容器电容和额定电压。能够给电容器充的最大电荷量为QCUm1.51069 C1.35105 C，A错误；电容器电容与所加电压无关， 因此当给电容器加4.5 V的电压时，其电
5、容值仍为1.5 F，D错误；9 V是电容器的额定电压，不是击穿电压，B正确，C错误。5当一个电容器所带的电荷量为Q时，两极板间的电势差为U，如果所带的电荷量增大为2Q，则()A电容器的电容增大为原来的2倍，两极板间的电势差保持不变B电容器的电容减小为原来的，两极板间的电势差保持不变C电容器的电容保持不变，两极板间的电势差增大为原来的2倍D电容器的电容保持不变，两极板间的电势差减小为原来的C由于电容器的内部结构不变，故其电容也不变；由电容的定义式C可知，当电容器所带的电荷量增大为2Q时，两极板间的电势差也相应增大为2U，故选项C正确。6(多选)如图所示为某一电容器所带电荷量和两端电压之间的关系图
6、，若将该电容器两端的电压从40 V降低到36 V，下列说法正确的是()A该过程是充电过程B该过程是放电过程C电容器的电容为5.0102 FD该过程中电容器的电荷量变化量为0.02 CBD由QCU知，U降低，Q减小，故为放电过程，选项A错误，B正确；由C F5.0103 F，选项C错误；QCU5.01034 C0.02 C，选项D正确。考点三电容器的动态分析7.(多选)如图所示是一种通过测量电容器电容的变化，来检测液面高低的仪器原理图，分别用导线把电容器的两个电极接到指示器上，指示器可显示电容的大小。下列关于该仪器的说法中正确的有()A该仪器中电容的两个电极分别是芯柱和导电液体B芯柱外套的绝缘管
7、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，则说明容器中液面升高了D如果指示器显示出电容减小了，则说明容器中液面升高了AC该仪器类似于平行板电容器的结构：芯柱和导电液体构成电容器的两块电极，芯柱的绝缘层就是极间的电介质，其厚度d相当于两平行板间的距离，液面高度h相当于两平行板的正对面积(且h越大，S越大)。根据C知，d增大时C就减小；若C增大，则S增大，也就表明h增大。选项A、C正确。8平行板电容器充电后断开电源，现将其中一块金属板沿远离另一极板的方向平移一小段距离。下图表示此过程中电容器两极板间电场强度E随两极板间距离d的变化关系，正确的是()ABC DC由于平行板电容器充电后断开
8、电源，电容器所带电荷量保持不变，两极板间电场强度E，E随两极板间距离d的增大保持不变，C正确，A、B、D错误。9有一充电的电容器，两板间的电压为3 V，所带电荷量为4.5104 C，此电容器的电容是多少？将电容器的电压降为2 V，电容器的电容是多少？所带电荷量是多少？解析C F1.5104 F电容器电压降为2 V时，电容不变，仍为1.5104 F此时所带电荷量为QCU1.51042 C3104 C。答案1.5104 F1.5104 F3104 C(建议用时：15分钟)10.在如图所示的电路中，闭合开关S，用电压为U的直流电源对平行板电容器充电，要使电容器两板间电压大于U，可采取的办法为()A先
9、将S断开，然后将两板间距离拉大一些B先将两板间距离拉大一些，然后将S断开C先将两板正对面积减少一些，然后将S断开D先将S断开，然后将两板间距离减小一些A若先断开S，Q不变化，再将电容器的两板间距离拉大，C减小，由QCU知U增大，选项A正确；若先拉大两板间距离，电压U不变，再断开S，U仍不变化，选项B错误；若先将两板正对面积减少，电压U不变，再将S断开，U仍不变化，选项C错误；若先将S断开，Q不变化，再将两板间距离减小时，C增大，由QCU知U减小，选项D错误。11.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
10、两板间的电场强度，Ep表示点电荷在P点的电势能，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增大，E增大B增大，Ep不变C减小，Ep增大D减小，E不变D平行板电容器带有等量异种电荷，当极板正对面积不变时，两极板之间的电场强度E不变。保持下极板不动，将上极板向下移动一小段距离至题图中虚线位置，由UEd可知，两极板之间的电势差减小，静电计指针的偏角减小，由于下极板接地(电势为零)，两极板之间的电场强度不变，所以点电荷在P点的电势能Ep不变。综上所述，选项D正确。12电流传感器可以把电容器放电电流随时间变化规律描绘出来。一个电容器先把它接到8 V的电源上
11、充电，然后通过电流传感器放电，其电流随时间变化图像如图所示。由图像和坐标轴所围的面积知道电容器放电前所带的电荷量，已知如图所围的面积约为40个小方格，由图可算出电容器的电容为_F。解析根据QIt以及图像的含义可知，图像与时间轴所围成的面积表示电荷量，则可知：电荷量Q400.21030.4 C3.2103 C，电容器的电容C4104 F。答案410413如图所示，一平行板电容器接在U12 V的直流电源上，电容C3.01010 F，两极板间距离d1.2103 m，g取10 m/s2，求：(1)该电容器所带电荷量；(2)若两板间有一带电微粒，其质量为m2.0103 kg，恰在两板间处于静止状态，则该微粒所带电荷量为多少？带何种电荷？解析(1)由题意可得U12 V，C3.01010 F根据公式C可得QCU3.0101012 C3.6109 C。(2)对于平行板电容器的电场有E，粒子在电场中受到竖直向下的重力和竖直向上的电场力，所以微粒带负电，根据二力平衡，有mgqE，联立可得q C2.0106 C。答案(1)3.6109 C(2)2.0106 C负电