1、高考资源网（） 您身边的高考专家课时素养评价 十电容器的电容 (25分钟60分)一、选择题(本题共6小题,每题5分,共30分)1.下列电学元器件属于电容器的是()【解析】选C。A是电池;B是验电器;C是电容器;D是灯泡;故选C。2.下列关于电容的说法正确的是()A.电容器简称电容B.电容器A的电容比B的大,说明A的带电荷量比B多C.电容在数值上等于两极板间的电压为1 V时电容器所带的电荷量D.由公式C=知,电容器的电容与电容器两极板间的电压成反比,与电容器所带的电荷量成正比【解析】选C。电容器和电容是两个不同的概念,A错;电容器A的电容比B的大,只能说明电容器A容纳电荷的本领比B强,与带电多少
2、无关,B错;电容器的电容大小和它的两极板所带的电荷量、两极板间的电压无关,D错;由公式C=可知,电容在数值上等于两极板间的电压为1 V时电容器所带的电荷量,C正确。3.一充电后的平行板电容器保持两极板的正对面积、间距和电荷量不变,在两极板间插入一电介质,其电容C和两极板间的电势差U的变化情况是()A.C和U均增大B.C增大,U减小C.C减小,U增大D.C和U均减小【解析】选B。由公式C=知,在两极板间插入一电介质,如图:其电容C增大,由公式U=知,电荷量不变时U减小,B正确;故选B。4.某电容器上标有“25 F、450 V”字样,下列对该电容器的说法中正确的是()A.要使该电容器两极板之间电压
3、增加1 V,所需增加电荷量为2.510-5 CB.要使该电容器带电荷量1 C,两极板之间需加电压2.510-5 VC.该电容器能够容纳的电荷量最多为2.510-5 CD.该电容器能够承受的最大电压为450 V【解析】选A。由电容器的铭牌信息可知,该电容器的电容为25 F,则由C=可知,要增加1 V的电量,需要增加的电荷量Q=UC=2.510-5 C,故A正确;由Q=UC可知,要带1 C的电量,两极板之间需加电压U=4104 V,故B错误;由铭牌信息可知,电容器的额定电压为450 V,则电荷量最多为:Q=UC=1.12510-2 C,故C错误;电容器的额定电压为450 V,低于击穿电压,故D错误
4、。5.如图,一平行板电容器的两极板与一电压恒定的电源相连,极板水平放置,极板间距为d;在下极板上叠放一厚度为l的金属板,其上部空间有一带电粒子P静止在电容器中。当把金属板从电容器中快速抽出后,粒子P开始运动。重力加速度为g。粒子运动的加速度为()A.gB.gC.gD.g【解题指南】解答此题可按以下思路进行:(1)初始时两极板间距离为d-l,此时粒子静止,满足二力平衡条件。(2)金属板抽出后,两极板间距离为d,此时电场强度发生变化,粒子受力不再平衡,满足牛顿第二定律。【解析】选A。带电粒子在电容器两极板间时受到重力和电场力的作用,最初处于静止状态,由二力平衡条件可得:mg=q;当把金属板从电容器
5、中快速抽出后,电容器两极板间的电压不变,但两极板间的距离发生了变化,引起电场强度发生了变化,从而电场力也发生了变化,粒子受力不再平衡,产生了加速度,根据牛顿第二定律ma=mg-q,两式联立可得a=g。6.(2018北京高考)研究与平行板电容器电容有关因素的实验装置如图所示,下列说法正确的是()A.实验前,只用带电玻璃棒与电容器a板接触,能使电容器带电B.实验中,只将电容器b板向上平移,静电计指针的张角变小C.实验中,只在极板间插入有机玻璃板,静电计指针的张角变大D.实验中,只增加极板带电量,静电计指针的张角变大,表明电容增大【解析】选A。当用带电玻璃棒与电容器a板接触,由于静电感应,从而在b板
6、感应出等量的异种电荷,从而使电容器带电,故选项A正确;根据电容的决定式:C=,将电容器b板向上平移,即正对面积S减小,则电容C减小,根据C=可知, 电量Q不变,则电压U增大,则静电计指针的张角变大,故选项B错误;根据电容的决定式:C=,只在极板间插入有机玻璃板,则介电系数增大,则电容C增大,根据C=可知, 电量Q不变,则电压U减小,则静电计指针的张角减小,故选项C错误;根据电容决定式C=可知,电容C的变化与电量并无关系,因此电量的改变并不会导致电容的变化,故选项D错误。二、计算题(本题共2小题,共30分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要标明单位)7.(14分)如图所示,一平行板电容
7、器跟一电源相接,当S闭合时,平行板电容器极板A、B间的一带电液滴恰好静止。(1)若将两板间距离增大为原来的两倍,那么液滴的运动状态如何变化?(2)若先将S断开,再将两板间距离增大为原来的两倍,液滴的运动状态又将如何变化?【解题指南】解答本题应注意以下两点:(1)带电液滴静止时,所受的电场力和重力平衡。(2)液滴带负电,由于液滴所受重力不变,液滴运动状态随电场力的变化而变化,由于电场力F=Eq,因此,只要分析出场强E的变化情况即可。【解析】(1)S闭合时,U不变,d,E,即E=。合外力F=mg-Eq=mg=ma,所以a=,方向向下。液滴将向下做初速度为零,加速度为g的匀加速直线运动。(2)S断开
8、,电容器的电荷量保持不变,当d=2d时,由公式E可知,E不变,E=E。因此,液滴受力情况不变,仍处于静止状态。答案:见解析8.(16分)如图所示,水平放置的平行金属板A、B的距离为d,开始两板都不带电,现将电荷量为+q、质量为m的液滴从小孔正上方h处无初速度滴下,通过小孔落向B板并把电荷全部传给B板,若第N滴液滴在A、B间恰好做匀速运动,求电容器的电容。【解析】第N滴液滴做匀速运动时,板上电荷量:Q=(N-1)q由平衡条件得:qE=mg两极板间电压:U=Ed电容器电容:C=由联立解得:C=。答案:【补偿训练】如图所示,水平放置的平行板电容器,两板间距离为d=8 cm,板长为L=25 cm,接在
9、直流电上,有一带电液滴以v0=0.5 m/s的初速度从板间的正中央水平射入,恰好做匀速直线运动,当它运动到P处时迅速将下板向上提起 cm,液滴刚好从金属板末端飞出,求:(1)将下板向上提起后,液滴的加速度大小。(2)液滴从射入电场开始计时,匀速运动到P点所用时间为多少?(g取10 m/s2)【解析】(1)带电液滴在板间受重力和竖直向上的电场力,因为液滴匀速运动,所以有:qE=mg,q=mg,即:qU=mgd。当下板向上提后,d减小,E增大,电场力增大,故液滴向上偏转,在电场中做类平抛运动。此时液滴所受电场力F=q=,a=g=2 m/s2。(2)因为液滴刚好从金属板末端飞出,所以液滴在竖直方向上
10、的位移是。设液滴从P点开始在匀强电场中飞行的时间为t1,则=a,t1=0.2 s。而液滴从刚进入电场到出电场的时间t2=0.5 s。所以液滴从射入电场开始到匀速运动到P点的时间为t=t2-t1=0.3 s。答案:(1)2 m/s2(2)0.3 s(15分钟40分)9.(6分)传感器是一种采集信息的重要器件,图为测定压力的电容式传感器,将电容器、灵敏电流计、电源连接。施加力的作用使电极发生形变,引起电容的变化,导致灵敏电流计指针偏转。在对膜片开始施加恒定的压力到膜片稳定过程中,灵敏电流计指针的偏转情况为(电流从电流计正接线柱流入时指针向右偏) ()A.向右偏到某一刻度后不动B.向左偏到某一刻度后
11、不动C.向右偏到某一刻度后回到零刻度D.向左偏到某一刻度后回到零刻度【解析】选C。当F向上压膜片电极时,板间距离减小,由电容的决定式C=得到,电容器的电容将增大,又根据电容的定义式C=,电容器两极的电压U不变,故Q将增大,即电容器充电,所以电流将从电流计正接线柱流入,电流计指针向右偏。当充电完毕后,电路中没有电流,电流计的指针回到零刻度。故C正确,A、B、D错误。10.(6分)如图所示,A、B为两块平行带电金属板,A带负电,B带正电且与大地相接,两板间P点处固定一负电荷,设此时两极间的电势差为U,P点场强大小为E,电势为P,负电荷的电势能为Ep,现将A、B两板水平错开一段距离(两板间距不变),
12、下列说法正确的是()A.U变大,E变大B.U变小,P变小C.P变大,Ep变大D.P变大,Ep变小【解析】选A。将两板水平错开一段距离,两板正对面积减小,根据电容的决定式C=可知,电容C减小,而电容器的电荷量Q不变,则由C=得知,板间电压U增大,板间场强E=,可见E增大,故A符合题意,B不符合题意;P点到下板距离不变,由公式U=Ed得知,P点与下板电势差增大,由于电场线向上,P点的电势低于下极板的电势,则P点的电势降低,P变小,负电荷在P点的电势能Ep变大。故C、D不符合题意。11.(6分)(多选)将平行板电容器充电后,去掉电源,下面说法正确的是()A.相对面积不变,极板间距离增大,场强不变,电
13、势差增大B.极板间距离不变,相对面积减小,场强变大,电势差增大C.相对面积不变,极板间距离减小,电荷量减少,电容增大D.极板间距离不变,相对面积增大,电容增大,电荷量不变【解析】A、B、D。电容器电容:C=,C=,极板间的电场强度:E=,解得:E=,若相对面积S不变,极板间距离d增大,则场强E不变,电势差U=Ed变大,故A正确;若极板间距离不变,相对面积S减小,由E=可知,场强变大,根据U=Ed可知电势差变大,故B正确;去掉电源后,电容器电荷量不变,故C错误;去掉电源后,电容器电荷量不变,若极板间距离不变,相对面积增大,由C=可知,电容增大,故D正确。12.(22分)如图,一平行板电容器的两个
14、极板竖直放置,在两极板间有一带电小球,小球用一绝缘轻线悬挂于O点。先给电容器缓慢充电,使两极板所带电荷量分别为+Q和-Q,此时悬线与竖直方向的夹角为。再给电容器缓慢充电,直到悬线和竖直方向的夹角增加到,且小球与两极板不接触。求第二次充电使电容器正极板增加的电荷量。【解析】设电容器电容为C,第一次充电后两极板之间的电压为:U=两极板之间电场的场强为:E=,式中d为两极板间的距离。按题意,当小球偏转角1=时,小球处于平衡位置。设小球质量为m,所带电荷量为q,则有Fcos 1=mg,Fsin 1=qE式中F为此时悬线的张力。联立以上各式得tan 1=设第二次充电使正极板上增加的电荷量为Q,此时小球偏
15、转角2=,则tan 2=由以上两式得:=代入数据解得Q=2Q答案:2Q【补偿训练】如图所示,平行板电容器的两个极板A、B分别接在电压为60 V的恒压电源上,两极板间距为3 cm,电容器带电荷量为610-8 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板为2 cm的C点处的电势。【解析】(1)由电容定义式C= F=110-9 F(2)两板之间为匀强电场E= V/m=2103 V/m,方向竖直向下。(3)C点距A板间距离为dAC=d-dBC=1 cmA与C间电势差UAC=EdAC=20 V又UAC=A-C,A=0可得C=-20 V答案:(1)110-9 F(2)2103 V/m,方向竖直向下(3)-20 V关闭Word文档返回原板块- 11 - 版权所有高考资源网
