学人教版选修31 1.8电容器的电容 作业（2）.docx

2017-2018学年度人教版选修3-1 1.8电容器的电容 作业（2）1如图所示，d是一只理想二极管（正向电阻为零，反向电阻无穷大），电流只能从a流向b，a、b为间距很小且正对的平行金属板，现有一带电粒子（不计重力），从b板的边缘沿平行b板的方向射入极板中，刚好落到a板正中央，以e表示两极板间的电场强度，u表示两极板间的电压，ep表示粒子电势能的减少量，若保持极板b不动，粒子射入板间的初速度v0不变，仅将极板a稍向上平移，则下列说法中正确的是a. e变小b. u变大c. ep不变d. 若极板间距加倍，粒子刚好落到a板边缘2若带有等量异号电荷的板状电容器不是平行放置的，则板间电场线的描绘正确的是a. b. c. d. 3静电计是在验电器的基础上制成的，用其指针张角的大小来定性显示其金属球与外壳之间的电势差大小如图所示，a、b是平行板电容器的两个金属极板，g为静电计，极板b固定，a可移动，开始时开关s闭合，静电计指针张开一定角度，则下列说法正确的是()a. 断开s后，将a向左移动少许，静电计指针张开的角度减小b. 断开s后，将a向上移动少许，静电计指针张开的角度增大c. 保持s闭合，在a、b间插入一电介质，静电计指针张开的角度增大d. 保持s闭合，将变阻器滑动触头向右移动，静电计指针张开的角度减小4如图所示，平行板a、b组成的电容器与电池e连接，平行板电容器中p点处固定放置一带负电的点电荷，平行板b接地。现将电容器的b板向下稍微移动，则（ ）a. 点电荷所受电场力增大b. 点电荷在p处的电势能减少c. p点电势减小d. 电容器的带电荷量增加5如图所示，电源的内阻不计，电动势为12 v，r18 ，r24 ，电容c40 f，则下列说法正确的是（ ）a. 开关断开时，电容器不带电b. 将开关闭合，电容器充电c. 将开关闭合后，稳定时电容器的电荷量为4.8104 cd. 若开关处于闭合状态,将开关s断开,到再次稳定后,通过r1的总电荷量为3.2104 c6如图所示，直流电源、滑动变阻器、平行板电容器与理想二极管(正向电阻为0,反向电阻为)连接，电源负极接地。开始时电容器不带电，闭合开关s，稳定后，一带电油滴恰能静止在电容器中p点。在开关s保持接通的状态下，下列说法正确的是a. 当滑动变阻器的滑片向下滑动时，电源两端的电压不变b. 当电容器的上极板向上移动时，带电油滴会向下运动c. 当电容器的下极板向下移动时，p点的电势不变d. 当电容器的下极板向左移动时，油滴的电势能会减小7如图所示，先接通s使电容器充电，然后断开s，增大两极板间的距离时，电容器所带电量q、电容c、两极板间电势差u的变化情况是（）a. q变小，c不变，u不变b. q不变，c变小，u变大c. q不变，c变小，u 不变d. q不变，c变小，u变小8在商店选购一个10 f电容器，在只有一台多用电表的情况下，为了挑选一个优质产品，应选用哪个量程：直流电压挡；直流电流挡；欧姆挡；交流电压挡选好量程以后，再将多用电表两根测试笔接待检电容器，如果电容器是优质的，电表指针应该：不偏转；偏转至最右边；偏转至中值；偏转一下又返回至最左边正确的选项是()a. b. c. d. 9两个完全相同的平行板电容器c1、c2水平放置，如图所示。电键s闭合时，两电容器中间各有一油滴a、b刚好处于静止状态。现将s断开，将c2下极板向上移动少许，然后再次闭合s，则下列说法正确的是a. 两油滴的质量相等，电性相反b. 断开电键，移动c2下极板过程中，b所在位置的电势不变c. 再次闭合s瞬间，通过电键的电流可能从上向下d. 再次闭合电键后，a向下运动，b向上运动10如图所示，在水平放置的已经充电的平行板电容器之间，有一带负电的油滴处于静止状态.若某时刻油滴的电荷量开始减小（质量不变），为维持该油滴原来的静止状态应a. 给平行板电容器继续充电，补充电荷量b. 让平行板电容器放电，减少电荷量c. 使两极板相互靠近些d. 将上极板水平右移一些11如图所示，两平行金属板a、b长l=8cm，两板间距离d=8cm，a板比b板电势高300v，一不计重力的带正电的粒子电荷量q10-10c，质量m10-20kg，沿电场中心线rd垂直电场线飞入电场，初速度v02106m/s，粒子飞出平行板电场后可进入界面mn、ps间的无电场区域。已知两界面mn、ps相距为12cm，d是中心线rd与界面ps的交点。（1）粒子穿过mn时偏离中心线rd的距离以及速度大小？（2）粒子到达ps界面时离d点的距离为多少？（3）设o为rd延长线上的某一点，我们可以在o点固定一负点电荷，使粒子恰好可以绕o点做匀速圆周运动，求在o点固定的负点电荷的电量为多少？（静电力常数k = 90109nm2/c2，保留两位有效数字）12如图所示，带有等量异种电荷平行金属板m、n竖直放置，m、n两板间的距离d05 m。现将一质量m110-2 kg、电荷量q410-5 c的带电小球从两极板上方的a点以v04 m/s的初速度水平抛出，a点距离两板上端的高度h02 m；之后小球恰好从靠近m板上端处进入两板间，沿直线运动碰到n板上的c点，该直线与曲线的末端相切。设匀强电场只存在于m、n之间，不计空气阻力，取g10 m/s2。求：（1）小球到达m极板上边缘b位置时速度的大小和方向；（2）m、n两板间的电场强度的大小和方向；（3）小球到达c点时的动能。13如图甲所示,a、b两块金属板水平放置,相距为d=06cm,两板间加有一周期性变化的电压,当b板接地时,a板电势a随时间变化的情况如图乙所示现有一带负电的微粒在t=0时刻从b板中央小孔射入电场,若该带电微粒受到的电场力为重力的两倍,且射入电场时初速度可忽略不计求:（1）在0和t和这两段时间内微粒的加速度大小和方向;（2）要使该微粒不与a板相碰,所加电压的周期最长为多少（g=10m/s2）14如图所示电路中,ab两端始终保持电压u32v,定值电阻r1=6,r2=10,r3=6,电容器的电容c=10f求：（1）保持开关s1、s2闭合，求电容器的带电量；（2）保持开关s1闭合，将开关s2断开，求断开开关s2后流过电阻r2的电量。15如图所示电路，电源电动势e=15v，内阻r=1，电阻，电容器的电容，求：（1）开关s打开时，电容器的电量为多少？（2）将开关s闭合后，通过电流计g的电量q为多少？电流方向如何？试卷第5页，总5页本卷由系统自动生成，请仔细校对后使用，答案仅供参考。参考答案1b【解析】由c=s4kd，q=cu可知d增大，电容器要放电，但二极管使电容器无法放电，q不变，u增大，b正确；又e=ud可得e=4kds，e不变，a错误；粒子电势能减少量，e=w电=qu，所以e增大，c错误；对类平抛运动，a=qem，d=12at2，x=v0t得a=qem，d=12at2，x=v02mdqe，第一次落在l2位置，d加倍，第二次落在22l位置，d错误。2d【解析】电容器的两板由金属制成，每个极板都是等势体，表面是等势面，电场线与等势面是正交的，则由图可知，d图板间电场线的描绘正确，故选d.3b【解析】静电计的指针张开的角度与静电计金属球和外壳之间的电势差相对应，断开开关s后，将a向左移动少许，电容器的电荷量不变，由c=s4kd知电容减小，由qcu知电势差增大，静电计指针张开的角度增大，故a错误；同理，断开s后，将a向上移动少许，电容减小，电势差增大，静电计指针张开的角度增大，故b正确；保持s闭合，无论是在a、b间插入一电介质，还是将滑动变阻器滑动触头向右或向左移动，静电计金属球和外壳之间的电势差均为电源电动势，静电计指针张开的角度不变，故cd错误。所以b正确，acd错误。4b【解析】因电容器与电源始终相连，故两板间的电势差不变，b板下移，则板间距离d增大，则板间电场强度e变小，由f=eq可知电荷所受电场力变小，由u=ed知，p与a板的电压减小，而a的电势不变，故p的电势升高，由ep=q而q为负值，故电势能减小，故a、c错误，b正确；由q=cu，又有c=s4kd，故c减小，q减小，故d错误；【点睛】电容器的动态分析中首先应注意是否与电源相连，再根据电容的变化进行判断，对于电势能表达式ep=q，电荷量以及电势均要考虑正负号5d【解析】开关断开时，电容器直接与电源相连，故电容器带电；故a错误；开关闭合时，电容器并联在r2两端，则电压会减小，故电容器将放电；故b错误； 开关闭合，稳定后r2两端的电压u=r2r1+r2e=4v，则电荷量q=uc=1.6104c，故c错误； 根据以上分析可知，开关断开或闭合状态时，电容器两端的电压的变化量为u=12-4=8v；则电量的变化为q=uc=3.2104c，减小的电量均通过r1，故d正确；【点睛】本题为包含电容的闭合电路欧姆定律的动态分析问题，要注意明确电路结构，知道电容的电压计算方法；并能正确应用q=uc计算电量的变化情况6d【解析】当滑动变阻器的滑片向下滑动时，变阻器有效阻值减小，r的电压及电源两端的电压减小，选项a错误；当电容器的上极板向上移动时，变阻器有效阻值变大，r的电压变大，则电容器板间电压增大，场强增大，油滴所受的电场力增大，所以带电油滴会向上运动，故b错误；当电容器的下极板向下移动时，由电容的决定式知，电容减小，由于二极管的单向导电性，电容器不能放电，则电容器的带电量不变，由e=知电容器板间场强不变，由u=ed知，p与下极板间的电势差变大，p点的电势会升高。故c错误。当电容器的下极板向左移动时， ，电容器的电容减小，由c=q/u知，q要减小，电容器要放电，由于二极管的单向导电性，所以电容器不能放电，则电容器的带电量不变，那么只能是极板间u增大，由e=u/d知电容器板间场强变大，则p与下极板间的电势差变大，p点的电势升高，由于油滴带负电，则油滴的电势能会减小，故d正确。故选d。点睛：本题分析清楚极板间电场强度如何变化是解题的关键，要掌握与电容有关的两个公式：电容的决定式和电容的定义式c=q/u，结合e=u/d运用控制变量法进行分析7b【解析】电容器与电源断开，电量q保持不变，增大两极板间距离时，根据c=s4kd，知电容c变小，根据u=qc知两极板间的电势差u变大，故b正确，acd错误。故选b。点睛：解决电容器的动态分析问题关键抓住不变量若电容器与电源断开，电量保持不变；若电容器始终与电源相连，电容器两端间的电势差保持不变8d【解析】优质电容器，电阻无穷大当把多用电表两根 测试表笔接在电容器两极板上时，会先对电容器充电，所以指针会偏转一下，充电完毕后，指针会停在最左端电阻无穷大处所以选择欧姆档，电表指针偏转一些又返回最左端故d正确，a、b、c错误。点晴：优质电容器，电阻无穷大，用多用电表的欧姆档测量时，稳定后，指针处于最左边，因为欧姆档与电表内部电源相连，接在电容器两端时，会先对电容器充电。9bcd【解析】当s闭合时，左边电容的上极板和右边电容的下极板相连，即两个极板的电势相等，又因为其他两个极板都接地，电势相等，故两极板间的电势差的绝对值相等，根据mg=udq，由于不知道两油滴的电荷量，故两个油滴的质量不一定相等，若c1上极板带正电，则c1电场方向竖直向下，a液滴应受到竖直向上的电场力，故带负电，c2下极板带正电，则c2电场方向竖直向上，b滴液应受到竖直向上的电场力，所以带正电，电性相反；若c1上极板带负电，则c1电场方向竖直向上，a液滴应受到竖直向上的电场力，故带正电，c2下极板带负电，则c2电场方向竖直向下，b滴液应受到竖直向上的电场力，所以带负电，电性相反，总之两油滴的电性相反，a错误；断开电键，移动c2下极板过程中，两极板所带电荷量相等，根据c=s4kd，c=qu，e=ud联立可得e=4kds，两极板间的电场强度大小和两极板间的距离无关，故电场强度恒定，所以b的受力不变，故仍处于静止状态，到上极板（零电势）的距离不变，根据u=ed可知b点的电势不变，b正确；s断开，将c2下极板向上移动少许，根据c=s4kd可知c2增大，根据c=qu可知u减小，即c2下极板电势降低，再次闭合s瞬间，c1上极的电势大于c2下极板电势，通过电键的电流可能从上向下，稳定后，根据e=ud可知c1电容两极板间的电势差减小，电场强度减小，a向下运动，c2两极板间的电势差增大，电场强度增大，b向上运动，cd正确10ad【解析】a、给平行板电容器继续充电，电量增大，电容不变，根据，知电势差增大，根据，知电场强度增大，则油滴受到的电场力增大，能再次平衡，故a正确；b、让电容器放电，电量减小，电容不变，根据，知电势差减小，根据，知电场强度减小，则油滴受到的电场力减小，电荷不能平衡，故b错误。c、因为， ，所以电场强度，与电容器两极板间的距离无关，所以电容器两极板靠近和远离时，电场强度不变，则油滴受到的电场力减小，电荷不能平衡，故c错误；d、因为， ，所以电场强度，当将上极板水平右移一些即面积减小，场强增大，则则油滴受到的电场力增大，能再次平衡，故选项d正确。点睛：解决本题的关键掌握电容器的定义式和决定式，知道当电量不变时，电容器两极板间的电场强度与两极板间的距离无关。11（1）， （2） （3）【解析】试题分析：（1）粒子进入a、b后应做类平抛运动，设在a、b板间运动时加速度大小为a，时间为t1，在mn界面处速度为v，沿mn的分速度为vy，偏转位移为y，v与水平夹角为,运动轨迹如图则： 由以上各式，代入数据求得： ， ，故粒子通过mn界面时的速度为：（2）带电粒子在离开电场后将做匀速直线运动，其运动轨迹与ps线交于a点，设a到中心线的距离为y，则 ：解得： （3）粒子穿过界面ps后将绕电荷q做匀速圆周运动，设圆周运动的半径为r，由几何关系得：，即，由得：考点：带电粒子在匀强电场中的运动。【名师点睛】（1）由类平抛知识，带入数值便可求出偏离rd的距离；带电粒子在离开电场后将做匀速直线运动，求出时间即可知道ad的距离；（2）库仑力提供向心力，根据牛顿第二定律联合即可求得电量及其电性。12（1）大小为m/s，方向为（为速度方向与水平方向的夹角）；（2）大小为5103 n/c；方向为水平向右；（3）0225j。【解析】试题解析：（1）（4分）小球平抛运动过程水平方向做匀速直线运动，vxv04 m/s竖直方向做匀加速速直线运动，vy gt12 m/s得解：m/s方向，（为速度方向与水平方向的夹角）（2）（3分）小球进入电场后，沿直线运动到c点，所以重力与电场力的合力即沿该直线方向。得解：n/c，方向水平向右。（3）（3分）解法一：进入电场后，小球受到的合外力b、c两点间的距离，从b到c由动能定理得：解得：ekc0225j解法二：进入电场后，小球在水平方向做初速度为v0的匀加速直线运动，m/s2 得解：t201 s小球到达c点时的水平速度v1v0axt26 m/s竖直分速度v2vygt23 m/s vcekb0225 j考点：平抛运动，带电粒子在电场中的运动。【答案】（1）a1=g，方向向上a2=3g，方向向下（2）【解析】试题分析：（1）设电场力大小为f，则f=2mg，对于t=0时刻射入的微粒，在前半个周期内，有f-mg=m