2019_2020学年高中物理第一章静电场第8节电容器的电容练习新人教版.docx

第8节电容器的电容基础达标练1关于电容器，下列说法正确的是()A在充电过程中电流恒定B在放电过程中电容减小C能储存电荷，但不能储存电能D两个彼此绝缘又靠近的导体可视为电容器解析：选D电容器在充电过程中电流是减小的，A错误；电容器的电容与所带电量大小无关，B错误；电容器储存电荷的过程就是储存电能的过程，C错误；由电容器的定义可知，D正确2(多选)由电容器电容的定义式C，可知()A若电容器不带电，则电容C一定为零B电容C与所带的电荷量Q成正比，与电压U成反比C电容C与所带的电荷量Q的多少无关D电容在数值上等于使两极板间的电压增加1 V时所需增加的电荷量解析：选CD公式C是用比值来定义电容的表达式，而电容只取决于电容器本身，与电容器储存多少电荷、有无电荷都无关，故A、B错，C对；又由C知，D对3常用的电容器，从构造上看，可以分为固定电容器和可变电容器两类如图甲、乙为两种电容器的实物图片，根据图中的相关信息，下列判断中正确的是()A图中甲为可变电容器，它是通过改变极板间的距离来改变电容器的电容的B在不改变其他条件下，将甲电容器浸入煤油中，其电容不发生变化C根据图乙中电容器外壳上标的数据可知，电压超过5.5 V 时乙电容器就会被击穿D根据图乙中电容器外壳上标的数据可知，乙电容器接5.5 V 电压时，储存的电量为5.5 C解析：选D根据电容的决定式C，知C与板间距离d、极板正对面积S和电介质r有关，由图知板间距离d和电介质r没有改变，可知此可变电容器是利用改变正对面积S来改变电容的，故A错误；根据电容的决定式C知，将甲电容器浸入煤油中，其电介质r发生变化，电容变化，故B错误；电容器外壳上标的电压是额定电压，根据QCU知Q1.05.5 C5.5 C，故C错误，D正确4某电容器充电后的电压为8 V，然后利用传感器得到放电时电路中电流随时间变化的It曲线(如图)则放电过程中()A电容器储存的电能不变B电路中的电流不变C电容器两极板间的电压不变D电容器的电容不变解析：选D放电过程是储存的电能转化为其他形式的能，故电能减小，故A错误；由图象可知，放电过程，电流随时间逐渐减小，故B错误；在放电的过程中，电荷量减小，根据C知，电容不变，则电压逐渐减小，故C错误；电容器的电容是表征储存电荷本领的物理量，与带不带电无关，故电容器的电容不变，故D正确5电子眼系统通过路面下埋设的感应线来感知汽车的压力感应线是一个压电薄膜传感器，压电薄膜在受压时两端产生电压，压力越大电压越大压电薄膜与电容器C、电阻R组成图甲所示的回路，红灯亮时，如果汽车的前、后轮先后经过感应线，回路中产生两个脉冲电流，如图乙所示，即视为“闯红灯”，电子眼拍照则红灯亮时()A车轮停在感应线上时电阻R上有恒定电流B车轮经过感应线的过程中，电容器先充电后放电C车轮经过感应线的过程中，电阻R上的电流一直增大D汽车前轮刚越过感应线，又倒回到线内，不会被电子眼拍照解析：选B车轮停在感应线上时，压力不变，则电压不变，电容器不充电，也不放电，电阻R上没有电流，故A错误；由乙图可知，当车轮经过时电流先增大后减小，然后再反向增大减小，因电压是在受压时产生的，故说明电容器先充电后放电，故B正确，C错误；若汽车前轮越过感应线，又倒回线内，则前轮两次压线，仍形成两个脉冲电流，符合拍照条件，电子眼仍可拍照，故D错误6.工厂在生产纺织品、纸张等绝缘材料时为了实时监控其厚度，通常要在生产流水线上设置如图所示传感器其中A、B为平行板电容器的上、下两个极板，上、下位置均固定，且分别接在恒压直流电源的两极上当流水线上通过的产品厚度增大时，下列说法正确的是()AA、B平行板电容器的电容减小BA、B两板间的电场强度增大CA、B两板上的电荷量变小D有电流从b向a流过灵敏电流计解析：选D根据平行板电容器的决定式C可知，当产品厚度增大时，导致r增大，电容器的电容C增大，A选项错误；根据QCU可知，极板带电量Q增加，C选项错误；电容器充电，电流从b向a流过灵敏电流计，D选项正确；两板之间的电势差不变，板间距不变，两板间电场强度E不变，B选项错误7.(2018北京卷)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r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；根据电容的决定式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8平行板电容器两极板间距为4 cm，带电荷量为5108 C，板间电场强度为2104 N/C，则电容器两极板间的电压和电容为多少？解析：平行板电容器两板间的电势差UEd21040.04 V800 V所以该电容器的电容C F6.251011 F.答案：800 V6.251011 F能力提升练1.基于人的指纹具有唯一性和终身不变性的特点，科学家们发明了指纹识别技术目前许多国产手机都有指纹解锁功能，常用的指纹识别传感器是电容式传感器，如图所示指纹的凸起部分叫做“嵴”，凹下部分叫做“峪”，传感器上有大量面积相同的小极板，当手指贴在传感器上时，这些小极板和与之正对的皮肤表面就形成了大量的小电容器，由于距离不同，所以这些小电容器的电容不同此时传感器给所有的小电容器充电达到某一电压值，然后开始放电，其中电容值较小的小电容器放电较快，于是根据放电快慢的不同，就可以探测到嵴和峪的位置，从而形成指纹的图象数据根据以上信息，下列说法中正确的是()A在峪处形成的小电容器电容较大B在峪处形成的小电容器放电较慢C在嵴处形成的小电容器充电后带电量较大D潮湿的手指对指纹识别没有任何影响解析：选C根据电容的计算公式C可得，极板与指纹峪(凹下部分)距离d大，构成的电容器电容小，故A错误；由于外接电源为所有电容器充到一个预先设计好的电压值，所以所有的电容器电压一定，根据QCUU可知，极板与指纹沟(凹的部分，d大，电容小)构成的电容器充上的电荷较少，在放电过程中放电时间短；反之，在嵴处形成的电容器电容大，电荷量大，放电时间长，故B错误，C正确；湿的手与传感器之间有水填充，改变了原来匹配成平行板电容器的电容，所以会影响指纹解锁，故D错误2(2018江苏卷)如图所示，水平金属板A、B分别与电源两极相连，带电油滴处于静止状态现将B板右端向下移动一小段距离，两金属板表面仍均为等势面，则该油滴()A仍然保持静止B竖直向下运动C向左下方运动 D向右下方运动解析：选D将B板右端向下移动一小段距离后，电容器内部电荷重新分布，右侧电荷稀疏，左侧电荷密集，电场力方向不再竖直向上，而是向右侧倾斜，使得带电油滴不再受力平衡，合力方向向右下方，如图所示，油滴向右下方运动，选项D正确3(多选)(2018江苏卷)如图所示，电源E对电容器C充电，当C两端电压达到80 V时，闪光灯瞬间导通并发光，C放电放电后，闪光灯断开并熄灭，电源再次对C充电这样不断地充电和放电，闪光灯就周期性地发光该电路()A充电时，通过R的电流不变B若R增大，则充电时间变长C若C增大，则闪光灯闪光一次通过的电荷量增大D若E减小为85 V，闪光灯闪光一次通过的电荷量不变解析：选BCD随着充电过程的进行，电容器两端电压越来越高，电阻上的电压越来越低，电流越来越小，选项A错误；若R增大，则充电电流变小，充电时间变长，选项B正确；根据QCU，若C增大，Q增大，选项C正确；若E减小为85 V，电容器仍能充到80 V电压，选项D正确4平行板电容器两平行板间有一个正试探电荷固定在P点，如图所示，以C表示电容器的电容、E表示两极板间的电场强度、表示P点的电势，Ep表示正电荷在P点的电势能，若正极板保持不动，将负极板缓慢向右平移一小段距离x0的过程中，各物理量与负极板移动距离x的关系图象正确的是()解析：选C由平行板电容器的电容C可知d减小时，C变大，但不是一次函数，选项A错误；在电容器两极板所带电荷量一定的情况下，U，E，与x无关，选项B错误；在负极板接地的情况下，设P点最初的电势为0，则平移后P点的电势为0Ex，选项C正确；正电荷在P点的电势能Epqq(0Ex)，显然选项D错误5按图甲所示连接电路，当开关S闭合时，电源将使电容器两极板带上等量异种电荷，这一个过程叫做电容器充电已知电容器的电容为C，电源电动势大小为E.(1)求充电结束后电容器所带的电荷量Q；(2)为了检验第(1)问结果是否正确，在图甲中用电流传感器观察到充电时，电路中电流随时间变化的it曲线如图乙所示，其中I0、T0为已知量类比是一种常用的研究方法，对于直线运动，我们学习了用vt图象求位移的方法请你借鉴此方法，估算充电结束后电容器所带的电荷量的大小；(3)电容器在充电过程中，两极板间的电压u随所带电荷量q增多而增大，储存的能量增大请在图丙中画出电容器充电过程中的uq图象，并借助图象求出充电结束后电容器储存的能量E0.解析：(1)充电结束后，电容器两端电压等于电动势，即UE，所以QCUCE.(2)充电结束后所带电荷量等于it图象与坐标围成的面积，即Q22S022I0T0.(3)根据以上电容的定义可知u，画出uq图象如图，由图象可知，稳定后电容器储存的能量E0为uq图线与横轴之间的面积E0EQ，代入得E0CE2. 答案：(1)CE(2)22I0T0 (3)图见解析CE26.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d1.20103 m，取g10 m/s2，求：(1)该电容器所带电量；(2)若板中点处有一带电油滴，其质量为m2.0103 kg，恰在板间处于静止状态，则该油滴带电量为多少？带何种电荷？(3)若电压增加至20 V，该带电油滴做什么运动？油滴落在极板上的速度是多大？(4)若电压增加至20 V，油滴落在极板上所用多长时间？解析：(1)根据电容器