高考物理母题解读（七）静电场母题10电容器

1 高考母题解读高考母题解读 高考题千变万化 但万变不离其宗 千变万化的新颖高考题都可以看作是由母题衍生而来 研究高考母题 掌握母题解法规律 使学生触类旁通 举一反三 可使学生从题海中跳出 来 轻松备考 事半功倍 母题 10 电容器 解法归纳 电容是表征电容器本身储存电荷本领高低的物理量 电容器所带的电荷量 Q 与电容器两极 板间的电势差 U 的比值叫做电容器的电容 C Q U 平行板电容器的电容 C 解决 2 S kd 电容器动态问题要关键掌握两点 一是电容器充电后与电源断开极板上带电量不变的 二 是与电源相接电容器极板间电压不变的 典例 2012 江苏物理 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 其电容量 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 针对训练题精选解析 2 2011 天津理综第 5 题 板间距为的平行板板电容器所带电荷量为时 两极板间dQ 电势差为 板间场强为现将电容器所带电荷量变为 板间距变为 其他条件 1 U 1 E2Q 1 2 d 不变 这时两极板间电势差 板间场强为 下列说法正确的是 2 U 2 E 2 A 2121 UU EE B 2121 2 4UU EE C 2121 2UU EE D 2121 2 2UU EE 4 2010 安徽理综 如图所示 M N是平行板电容器的两个极板 R0为定值电阻 R1 R2 为可调电阻 用绝缘细线将质量为 m 带正电的小球悬于电容器 内部 闭合电键 S 小球静止时受到悬线的拉力为F 调节 R1 R2 关于F的大小判断正确的是 A 保持R1不变 缓慢增大R2时 F将变大 B 保持R1不变 缓慢增大R2时 F将变小 C 保持R2不变 缓慢增大R1时 F将变大 D 保持R2不变 缓慢增大R1时 F将变小 E S R0 R1 R2 MN 3 5 2012 河南商丘模拟 带有等量异种电荷的平行金属板 M N 水平放置 两个电荷 P 和 Q 以相同的速率分别从极板 M 边缘和两板中间沿水平方向进入板间电场 恰好从极板 N 边 缘射出电场 如图所示 若不考虑电荷的重力和它们之间的相互作用 下列说法正确的是 A 两电荷的电荷量可能相等 B 两电荷在电场中运动的时间相等 C 两电荷在电场中运动的加速度相等 D 两电荷离开电场时的动能相等 解析 由两个电荷 P 和 Q 以相同的速率分别从极板 M 边缘和两板中间沿水平方向进入 板间电场 恰好从极板 N 边缘射出电场可知 两电荷在电场中运动的时间相等 电荷 P 电 荷量大于 Q 选项 A 错误 B 正确 电荷 P 加速度大于 Q 选项 C 错误 电荷 P 离开电场时沿 电场方向的分速度大于 Q 电荷 P 离开电场时的动能大于 Q 选项 D 正确 答案答案 BD BD 7 2009 年福建卷第 15 题 如图所示 平行板电容器与电动势为E的直流电源 内阻不 计 连接 下极板接地 一带电油滴位于容器中的P点且恰好处于平衡状态 现将平行板 电容器的上极板竖直向上移动一小段距离 A 带点油滴将沿竖直方向向上运动 B P点的电势将降低 C 带点油滴的电势将减少 D 若电容器的电容减小 则极板带电量将增大 E P 4 8 2012 年 3 月陕西宝鸡第二次质检 如图所示 平行板电容器与电动势为 E 的直流电源 内阻不计 连接 下极板接地 一带电油滴位于电容器中的 P 点且 恰好处于平衡状态 现将平行板电容器的上极板竖直向上移动一小段 距离后 A P 点的电势将降低 B 带点油滴的电势能将减少 C 带点油滴将沿竖直方向向上远动 D 电容器的电容减小 则极板带电量将增大 9 2012 全国理综 如图 一平行板电容器的两个极板竖直放置 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 使两级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 6 再给电容器缓慢充电 直到悬线和竖直方 向的夹角增加到 3 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 答案 2Q 解析 两级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 6 小球 所受电场力 F1 mgtan 6 设电容器电容量为 C 两极板之间距离 d 则两极板之间电压 U1 Q C 两极板之间电场强度 E1 U1 d F1 q E1 再给电容器缓慢充电 直到悬线和竖直方向的夹角增加到 3 小球所受电场力 F2 mgtan 3 设此时电容器带电量为 Q 则两极板之间电压 U2 Q C 两极板之间电场强度 E2 U2 d F2 q E2 联立解得 Q 3Q 5 第二次充电使电容器正极板增加的电荷量 Q Q Q 2Q 考点定位 考查平行板电容器 电场力 受力分析 电场强度与电势差关系及其相关知 识 10 2009 年浙江卷第 23 题 如图所示 相距为 d 的平行金属板 A B 竖直放置 在两板 之间水平放置一绝缘平板 有一质量m 电荷量 q q 0 的小物 块在与金属板 A 相距l处静止 若某一时刻在金属板 A B 间加 一电压 UAB 小物块与金属板只发生了一次碰撞 3 2 mgd q 碰撞后电荷量变为 q 并以与碰前大小相等的速度反方向弹 1 2 回 已知小物块与绝缘平板间的动摩擦因数为 若不计小物 块几何量对电场的影响和碰撞时间 则 1 小物块与金属板 A 碰撞前瞬间的速度大小是多少 2 小物块碰撞后经过多长时间停止运动 停在何位置 2 小物块与 A 板相碰后以v1大小相等的速度反弹 因为电荷量及电性改变 电场力大 小与方向发生变化 摩擦力的方向发生改变 小物块所受的合外力大小 为 F 2 qE mg 合 加速度大小为 2 1 4 F ag m 合 设小物块碰后到停止的时间为 t 注意到末速度为零 有 12 0va t 解得 1 2 v t a 1 4 g 设小物块碰后停止时距离为 注意到末速度为零 有 x 2 12 02va x 6 则 2 2 2 2 v xl a 或距离 B 板为 2dl 11 2006 全国理综卷第 25 题 有个演示实验 在上下面都是金属板的玻璃盒内 放了许 多用锡箔纸揉成的小球 当上下板间加上电压后 小球就上下不停地跳动 现取以下简化 模型进行定量研究 如图所示 电容量为C的平行板电容器的极板 A 和 B 水平放置 相距为d 与电动势为 内阻可不计的电源相连 设两板之间只有一个质量为m的导电小球 小球可视为质点 已知 若小球与极板发生碰撞 则碰撞后小球的速度立即变为零 带电状态也立即改变 改变后 小球所带电荷符号与该极板相同 电量为极板电量的倍 1 不计带电 小球对极板间匀强电场的影响 重力加速度为g 欲使小球能够不断地在两板间上下往返运动 电动势至少应大于多少 设上述条件已满足 在较长的时间间隔T内小球做了很多次往返运动 求在T 时间内小球往返运动的次数以及通过电源的总电量 2 当小球带正电时 小球所受电场力与重力方向相同 向下做加速