高中物理沪科版1第二章电场与示波器 学业分层测评7

学业分层测评(七)电容器电容(建议用时：45分钟)[学业达标]1．(2023·郑州高二检测)关于电容器和电容，下列说法正确的是()A．电容器所带电荷量越多，电容越大B．电容器两板间电压越低，其电容越大C．电容器不带电时，其电容为零D．电容器的电容只由它本身的特性决定【解析】电容器所带电荷量越多，板间电压越大，但电容不变，故A错误．电容器所带电荷量越少，两板间电压越低，但电容不变，故B错误．电容表征电容器容纳电荷本领的大小，电容器不带电时与带电时，电容相同，其电容不为零，故C错误．电容表征电容器容纳电荷本领的大小，由电容器本身的特性决定．故D正确．【答案】D2．如图2­4­6所示的实验中，关于平行板电容器的充、放电，下列说法正确的是()图2­4­6A．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】A3．下列各图是描述对给定的电容器充电时电量Q、电压U、电容C之间的相互关系图像，其中不正确的是()【解析】由电容的物理意义知，C与Q、U无关，A错误，B、D正确．而Q与U成正比，C正确．【答案】A4．(多选)用比值法定义物理量是物理学中一种常用的方法．下列四个表达式中是用比值法定义的物理量是()A．电场强度E＝eq\f(F,q) B．电场强度E＝keq\f(Q,r2)C．电容C＝eq\f(Q,U) D．电容C＝eq\f(εS,4πkd)【解析】很明显，比值法定义的物理量是A、C项．而E＝keq\f(Q,r2)是点电荷的场强的决定式，C＝eq\f(εS,4πkd)是平行板电容器的电容的决定式．【答案】AC5．(多选)欲使平行板电容器的电容增大，可以采取下列哪些措施()A．将两极板间的距离拉大些B．将两极板上的电量增大些C．在两极板间充填介电常数大些的电介质D．增大两极板正对面积【解析】由平行板电容器的电容的决定式C＝eq\f(εS,4πkd)可知C、D项对．【答案】CD6．(多选)平行板电容器保持与直流电源两极连接，充电平衡后，两极板间的电压是U、电荷量为Q，两极板间场强为E，电容为C，现将两极板间距离减小，则引起变化的情况是()【导学号：37930022】A．Q变大 B．C变大C．E不变 D．U变小【解析】由C＝eq\f(Q,U)＝eq\f(εS,4πkd)可知，平行板电容器保持与直流电源两极连接，充电平衡后，两极板间的电压U不变，两极板距离减小，C增大，则Q变大，A、B正确，D错；由E＝eq\f(U,d)可知E变大，所以C错．【答案】AB7．如图2­4­7所示，用静电计可以测量已充电的平行板电容器两极板之间的电势差U，现使B板带正电，则下列判断正确的是()图2­4­7A．增大两极板之间的距离，静电计指针张角变小B．将A板稍微上移，静电计指针张角将变大C．若将玻璃板插入两板之间，则静电计指针张角变大D．若将A板拿走，则静电计指针张角变为零【解析】根据C＝eq\f(εS,4πkd)，当d增大时，C减小，根据C＝eq\f(Q,U)，U＝eq\f(Q,C)，U变大，张角变大，A错误；当A板上移时，S变小，C变小，U变大，B正确；当把玻璃板插入两极之间时，ε变大；C变大，U变小，张角变小，C错误；将A板拿走，相当于d增大，U变大，张角变大，D错误．【答案】B8.(2023·衡阳高二检测)两块大小、形状完全相同的金属平板平行放置，构成一平行板电容器，与它相连接的电路如图2­4­8所示，接通开关S，电源即给电容器充电．则()图2­4­8A．保持S接通，减小两极板间的距离，则两极板间电场的电场强度减小B．保持S接通，在两极板间插入一块介质，则极板上的电荷量增大C．断开S，减小两极板间的距离，则两极板间的电势差增大D．断开S，在两极板间插入一块介质，则两极板间的电势差增大【解析】S接通时，两极板间电压不变，减小两极板间距由E＝eq\f(U,d)知E增大，故选项A错误．由C＝eq\f(εS,4πkd)知，插入介质C增大，又因Q＝CU知Q增大，故选项B正确．S断开后，电荷量Q不变，板间距减小时电容C增大，由C＝eq\f(Q,U)知，电势差U减小，故选项C错误．插入介质C增大，U减小，故选项D错误．【答案】B[能力提升]9．(2023·南京高二检测)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＝eq\f(U,d)＝eq\f(Q,Cd)＝eq\f(4kπQ,εS)，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】C10．(2023·海南高考)如图2­4­9，一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()图2­4­9\f(l,d)g \f(d－l,d)g\f(l,d－l)g \f(d,d－l)g【解析】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＝qeq\f(U,d－l)；当把金属板从电容器中快速抽出后，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－qeq\f(U,d)，两式联立可得a＝eq\f(l,d)g.【答案】A11．(2023·济南高二检测)如图2­4­10所示，平行板电容器与一个恒压直流电源连接，下极板通过A点接地，一带正电小球被固定于P点，现将平行板电容器的下极板竖直向下移动一小段距离，则()图2­4­10A．平行板电容器的电容将变大B．静电计指针张角变小C．电容器的电荷量不变D．带电小球的电势能将增大【解析】根据C＝eq\f(εS,4πkd)知，下极板竖直向下移动一小段距离，即d增大，则电容减小，故A错误．静电计测量的是电容器两端的电势差，因为电容器始终与电源相连，则电势差不变，所以静电计指针张角不变，故B错误．下极板竖直向下移动一小段距离，电容减小，根据电容的定义式C＝eq\f(Q,U)，电容器与电源保持相连，则U不变，当C减小，则Q也减小，故C错误．电势差不变，d增大，则由公式E＝eq\f(U,d)分析得知板间电场强度减小，P点与上极板间的电势差减小，而P点的电势比上极板低，上极板的电势不变，则P点的电势增大，因为油滴带正电荷，则小球的电势能增大，故D正确．【答案】D12．如图2­4­11所示的装置中，平行板电场中有一质量为m、带电量为q的小球，用长为L的细线拴住后在电场中处于平衡位置，此时线与竖直方向的夹角为α，两板间的距离为d，求：【导学号：37930023】图2­4­11(1)小球带何种电荷？(2)两板间的电势差是多少？(3)把线拉成竖直向下的位置，放手后小球到达平衡位时的速度为多大？【解析】(1)由小球的受力可知，小球带负电．(2)由qE＝qeq\f(U,d)＝mgtanα，得U＝eq\f(mgdtanα,q).(3)小球受重力、电场力、拉力作用，拉力不做功，由动能定理得：qELsinα－mgL(1－cos