2020版高中物理第十章静电场中的能量4电容器的电容练习（含解析）新人教版必修第三册.docx

4.电容器的电容1.如图所示实验中,关于平行板电容器的充、放电,下列说法正确的是()A.开关接1时,平行板电容器充电,且上极板带正电B.开关接1时,平行板电容器充电,且上极板带负电C.开关接2时,平行板电容器充电,且上极板带正电D.开关接2时,平行板电容器充电,且上极板带负电解析开关接1时,平行板电容器充电,上极板与电源正极相连而带正电,A对,B错;开关接2时,平行板电容器放电,放电结束后上、下极板均不带电,C、D错。答案A2.有一已充电的电容器,若使它的电荷量减少310-4 C,则其电压减小为原来的13,由此可知()A.电容器原来带的电荷量为910-4 CB.电容器原来带的电荷量为4.510-4 CC.电容器原来的电压为1 VD.电容器的电容变为原来的13解析电容器的电荷量减少Q=310-4 C,电压减小为原来的13,即减少了原来的23,则根据C=QU知,电容器原来带的电荷量Q=4.510-4 C,A错误,B正确;由已知条件无法求电压,C错误;电容反映电容器本身的特性,电容器极板上的电荷量减少,电容器的电容不变,D错误。答案B3.如图所示,一平行板电容器充电后与电源断开,这时电容器的电荷量为Q,P是电容器内一点,电容器的上极板与大地相连,下列说法正确的是()A.若将电容器的上极板左移一点,则两板间电场强度减小B.若将电容器的下极板上移一点,则P点的电势升高C.若将电容器的下极板上移一点,则两板间电势差增大D.若将电容器的下极板上移一点,则两板间电势差减小解析由E=Ud、U=QC、C=rS4kd,可知E=4kQrS,S减小,E增大,A项错误;由E=4kQrS可知d变化,E不变,P不变,B项错误;U=Ed,d减小,U减小,C项错误,D项正确。答案D4.如图所示,为某一电容器中所带电荷量和两端电压之间的关系图线,若将该电容器两端的电压从40 V降低到36 V,对电容器来说正确的是()A.是充电过程B.是放电过程C.该电容器的电容为510-2 FD.该电容器的电荷量变化量为0.2 C解析由Q=CU知,U降低,Q减小,故为放电过程,A错,B对;由C=QU=0.240 F=510-3 F,可知C错;Q=CU=510-34 C=0.02 C,D错。答案B5.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()解析由于平行板电容器充电后断开电源,电容器所带电荷量保持不变,两极板间电场强度E=Ud=QCd=4kQrS,E随两极板间距离d的增大保持不变,C正确,A、B、D错误。答案C6.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2 cm的M点处的电势。解析(1)平行板电容器的电容C=QU=610-860F=110-9 F。(2)两板之间为匀强电场,E=Ud=60310-2 V/m=2103 V/m,方向竖直向下。(3)M点距A板间距离为dAM=d-dBM=1 cmA与M间电势差UAM=EdAM=20 V又UAM=A-M,A=0可得M=-20 V。答案(1)110-9 F(2)2103 V/m,方向竖直向下(3)-20 V能力提升甲1.如图甲所示为一只“极距变化型电容式传感器”的部分构件示意图。当动极板和定极板之间的距离d变化时,电容C便发生变化,通过测量电容C的变化就可知道两极板之间的距离d的变化情况。在图乙中能正确反映C与d之间变化规律的图像是()乙解析根据电容的决定式C=rS4kd,电容C与两极板间距离d成反比,根据数学知识可知,C-d图像是双曲线的一支,故A正确。答案A2.(多选)将平行板电容器两极板之间的距离、电压、电场强度大小和极板所带的电荷量分别用d、U、E和Q表示。下列说法正确的是()A.保持U不变,将d变为原来的两倍,则E变为原来的一半B.保持E不变,将d变为原来的一半,则U变为原来的两倍C.保持C不变,将Q变为原来的两倍,则U变为原来的一半D.保持C、d不变,将Q变为原来的一半,则E变为原来的一半解析由E=Ud知,当U不变,d变为原来的两倍时,E变为原来的一半,A项正确;当E不变,d变为原来的一半时,U变为原来的一半,B项错误;C不变,由C=QU知,当Q变为原来的两倍时,U变为原来的两倍,C项错误;C不变,Q变为原来的一半,U变为原来的一半时,d不变,则E变为原来的一半,D项正确。答案AD甲3.用电流传感器观察电容器的放电过程,传感器与计算机相连,还能显示出电流随时间变化的I-t图像。按照图甲所示连接电路。电源用直流8 V左右,电容器可选几十微法的电解电容器。先使开关S与1端相连,电源向电容器充电,这个过程可在短时间内完成。然后把开关S掷向2端,电容器通过电阻R放电,传感器将电流信息传入计算机,屏幕上显示出电流随时间变化的I-t图像(图乙)。乙一位同学得到的I-t图像如图丙所示,电源电压是8 V已知电流I=qt。丙(1)在图丙中画一个竖立的狭长矩形(在图丙的最左边),它的面积的物理意义是什么?(2)怎样根据I-t图像估算电容器在全部放电过程中释放的电荷量?试着算一算。丁(3)如果要测绘充电时的I-t图像,请把图丁中电路图补充完整;得到的I-t图像可能是什么形状的?解析(1)矩形的面积表示在0.2 s内电容器放出的电荷量。(2)用数方格的方法估算电容器在全部放电过程中释放的电荷量,方法是数小方格的个数,不足半个舍去,半个以上记一个。图中每个小方格表示810-5 C,曲线与坐标轴围成的面积中有43个小方格,电容器释放的全