第5节　科学探究电容器

第5节科学探究:电容器课后篇素养形成合格考达标练1.有一个已充电的电容器,两极板之间的电压是6V,所带电荷量是4.5×10-4C。将电容器的电压降为4V,电容器所带电荷量是()A.1.5×10-4C B.3.0×10-4CC.3.5×10-4C D.4.0×10-4C解析电容器的电容和其两极板间的电压以及所带电荷量大小无关,即电压变化时,电容大小恒定不变,所以根据C=QU可知C=6V4.5×10-4C=4VQ,解得答案B2.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40V降低到36V,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5×10-2FD.该电容器的电荷量变化量为0.2C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=0.240F=5×10-3ΔQ=CΔU=5×10-3×4C=0.02C,D错。答案B3.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=4kπQεrS,答案C4.如图所示的可变电容器,旋转动片使之与定片逐渐重合。则电容器的电容将()A.逐渐增大 B.逐渐减小C.保持不变 D.先增大后减小解析旋转动片使之与定片逐渐重合时,相当于增加了电容器的正对面积,则由电容器的决定式C=εrS4πkd可知,电容将逐渐增大,故B、C答案A5.(2021黑龙江哈尔滨三中月考)下列关于电容器的说法中正确的是()A.电容器所带的电荷量为两个极板所带电荷量的绝对值之和B.电容器的电容与电容器所带电荷量成正比C.一个电容器的电荷量增加ΔQ=1.0×10-6C时,两极板间的电势差升高ΔU=10V,则电容器的电容C=1.0×10-7FD.放电后的电容器所带电荷量为零,电容也为零解析电容器所带的电荷量是指一个极板所带电荷量的绝对值,A错误;电容器的电容是反映其容纳电荷本领大小的物理量,完全由电容器本身的属性决定,与电容器是否带电荷及带电荷量多少无关,B、D错误;由C=QU=ΔQΔU,可得电容器的电容C=1.0×答案C6.如图所示的实验装置可用来探究影响平行板电容器电容的因素,其中电容器左侧极板和静电计外壳均接地,电容器右侧极板与静电计金属球相连,使电容器带电后与电源断开。(1)下列关于实验中使用静电计的说法正确的是。

A.使用静电计的目的是观察电容器电压的变化情况B.使用静电计的目的是测量电容器电荷量的变化情况(2)以下情况中,能使静电计指针偏角增大的有。

A.把两板间的距离减小B.把两板的正对面积减小C.在两板间插入相对介电常数较大的电介质解析(1)静电计可测量电势差,根据指针张角的大小,观察电容器电压的变化情况,无法判断电荷量的变化情况,故A正确,B错误。(2)两板间距离d减小,根据电容的决定式C=εrS4πkd知,电容C增大,电荷量不变,根据C=QU知,电势差减小,指针偏角变小,故A错误;两板的正对面积减小,根据电容的决定式知,电容C减小,电荷量不变,根据C=QU知,电势差增大,指针偏角变大,故B正确;在两极板间插入电介质,根据C=εrS4πkd知,电容C增大,电荷量不变,答案(1)A(2)B7.如图所示,平行板电容器的两个极板A、B分别接在电压为60V的恒压电源上,两极板间距为3cm,电容器带电荷量为6×10-8C,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2cm的M点处的电势。解析(1)平行板电容器的电容C=QU=6×10-(2)两板之间为匀强电场,E=Ud=603×10-2(3)M点距A板间距离为dAM=d-dBM=1cmA与M间电势差UAM=EdAM=20V又UAM=φA-φM,φA=0可得φM=-20V。答案(1)1×10-9F(2)2×103V/m,方向竖直向下(3)-20V等级考提升练8.(2021福建永安检测)板间距为d的平行板电容器所带电荷量为Q时,两极板间电势差为U1,板间电场强度为E1,现将电容器所带电荷量变为2Q,板间距变为12d,其他条件不变,这时两极板间电势差为U2,板间电场强度为E2,下列说法正确的是(A.U2=U1,E2=E1B.U2=2U1,E2=4E1C.U2=U1,E2=2E1 D.U2=2U1,E2=2E1解析当平行板电容器的其他条件不变,板间距离变为12d时,电容器的电容为C'=εrS4πkd2=2C,又知电容器的带电荷量变为2Q,则得知U2=2Q2C,即U2=U1。根据匀强电场中电势差与电场强度之间的关系式E=Ud得答案C9.两个较大的平行金属板A、B相距为d,分别接在电压为U的电源正、负极上,这时质量为m,带电荷量q的油滴恰好静止在两板之间,如图所示,在其他条件不变的情况下,如果将两板非常缓慢地水平错开一些,那么在错开的过程中()A.油滴将向上加速运动,电流计中的电流从b流向aB.油滴将向下加速运动,电流计中的电流从a流向bC.油滴静止不动,电流计中的电流从b流向aD.油滴静止不动,电流计中的电流从a流向b解析将两板缓慢地错开一些,两板正对面积减小,根据电容的决定式C=εrS4πkd得知,电容减小,而电压不变,则由C=QU知,电容器带电荷量减小,电容器处于放电状态,电路中产生顺时针方向的电流,则电流计中有a→b的电流。由于电容器板间电压和距离不变,则由E=Ud,答案D10.(多选)某电容式话筒的原理如图所示,E为电源,R为电阻,薄片P和Q为两金属极板,对着话筒说话时,P振动而Q可视为不动,当P、Q间距离增大时,下列判断中正确的是()A.P、Q构成的电容器的电容增加 B.P上电荷量保持不变C.有电流自M经R流向N D.PQ间的电场强度减小解析电容式话筒与电源串联,电压保持不变。在PQ间距增大过程中,根据电容决定式C=εrS4πkd,得电容减小,故A错误;根据电容定义式C=QU,得电容器所带电荷量减小,电容器的放电电流通过R的方向由M到N,再根据电场强度E=Ud,知电场强度变小,答案CD11.(2021湖南邵阳检测)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()A.平行板电容器的电容减小B.A、B两板间的电场强度增大C.A、B两板上的电荷量减小D.有电流从b向a流过灵敏电流计解析产品厚度增大时,电容器的电容C=εrS4πkd增大,故A错误;两板间电压不变,电场强度E=Ud保持不变,故B错误;根据Q=CU,电容器的电荷量增大,负电荷从a向b流过灵敏电流计,即有电流从b向a流过灵敏电流计答案D12.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8V左右,电容器可选几十微法的电容器。甲先使开关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。乙一位同学得到的I-t图像如图丙所示,电源电压是8V。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。解析(1)矩形的面积表示在0.2s内电容器放出的电荷量。(2)用数方格