高中物理 加强练习第九章　90.电容器及其动态问题分析

90.电容器及其动态问题分析(分值：30分)1~5题每题6分1.(多选)(2025·福建福州市三模)如图所示，平行板电容器两极板水平放置，上极板带正电，与静电计相连。静电计外壳与下极板接地。一带电微粒以一初速度平行于极板射入，恰能沿直线穿过电容器。带电静电计的内部空间分布电场，等势面分布如图所示。不计空气阻力。下列说法正确的是()A.微粒带负电B.P点和Q点电势相同C.将上极板向上平移，静电计指针张角增大D.将上极板向上平移，将带电微粒从同一位置平行于极板射入，电势能可能增大答案AC解析带电微粒受力平衡，则其带负电，故A正确；由题图可知，P点电势比Q点高，故B错误；上极板向上平移时，由C=εrS4πkd，U=QC可知平行极板的电容C减小，则板间电压U增大，即静电计指针张角增大，故C正确；由C=εrS4πkd，可得U=QC=2.(2025·浙江台州市二模)电容器是一种可以储存电荷和电能的装置，用平行板电容器还可以产生匀强电场，常使用于电子仪器中。如图为一个含有电容器、滑动变阻器、理想二极管、理想电流表、开关K和电源的电路，初始时开关K闭合，下列对于此电路的说法正确的是()A.开关K保持闭合时，两个二极管均发光B.开关K保持闭合时，增大电容器两极板的距离，电流表中有向上的电流C.在断开K的瞬间，两个二极管均发光D.若只增大R2接入电路的阻值，则开关K断开后，电容器放电的时间会变长答案D解析开关K保持闭合时，红色二极管正常发光，绿色二极管不发光，故A错误；开关K保持闭合时，增大电容器两极板的距离，根据电容的决定式可知，电容减小，两极板间电压不变，则电容器所带电荷量减小，电容器放电，所以电流表中有向下的电流，故B错误；在断开K的瞬间，电容器放电，只有红色二极管发光，故C错误；若只增大R2接入电路的阻值，则电容器两极板间电压增大，电容器所带电荷量增大，当开关K断开后，放电的时间会变长，故D正确。3.(多选)(2025·河南省部分名校期中)如图所示，两块水平放置的平行金属板M、N，下极板N接地。现将其与理想二极管串联，与静电计并联，初始电容器所带电量为零。R0为定值电阻，R1和R2为电阻箱，闭合开关S稳定后，一带电油滴恰好静止于两板间的P点，则下列说法正确的是()A.断开开关S，M板稍微上移，静电计指针偏角变大B.断开开关S，N板稍微下移，带电油滴的电势能增大C.保持开关S闭合，增大R1阻值，带电油滴仍然静止不动D.保持开关S闭合，增大R2阻值，平行板电容器的带电荷量减小答案AC解析断开开关S，电荷量保持不变，根据电容决定式C=εrS4πkd，M板稍微上移，d变大，电容减小，根据电容定义式C=QU根据电容决定式C=εrS4πkd，电容定义式C=QU，板间场强为E=断开开关S，电荷量保持不变，所以板间电场强度不变；P与下极板间电势差为U=EdPN可知P与下极板间电势差变大，而N板的电势始终为零，所以P点电势降低，且为负值。由题图可知N板为正极板，液滴处于静止状态，根据平衡条件可知液滴带正电；根据Ep=qφ可知N板稍微下移，带电油滴的电势能降低，故B错误；保持开关S闭合，电容器两板间电压等于电阻R0两端的电压，当增大R1的阻值，R0两端的电压减小，电容器两板间电压降低，根据C=QU可知电容器将会放电，因为二极管的单向导电性，电容器的电荷量不能减少，所以保持电荷量不变，根据E=可知板间电场强度不变，所以液滴仍然静止不动，故C正确；保持开关S闭合，电容器两板间电压等于电阻R0两端的电压，电容器两板间电压与R2的阻值无关，根据C=QU可知当增大R2的阻值，平行板电容器的带电荷量保持不变，故D4.某同学将密立根油滴实验简化为如图所示的装置，在真空环境下带电油滴从喷雾器的喷嘴喷出，落到平行板电容器两极板间，调节两极板间的电压U，恰使某个油滴悬浮在P点。现保持两极板间的电压U不变，已知油滴质量为m，两板间距为d，重力加速度大小为g，电容器的下极板接地。下列说法正确的是()A.油滴带负电，电荷量为q=2B.若只增大两极板间距d，该油滴将向上加速运动C.若只将正极板下移一小段距离，油滴的电势能减小D.若只将负极板下移一小段距离，P处的电势降低答案C解析根据题图可知，上极板带正电，下极板带负电，电场方向向下，由于油滴悬浮在P点平衡，可知静电力方向向上，静电力方向与电场方向相反，可知油滴带负电，且有mg=qUd，解得q=mgdU，A错误；极板间的电压U不变，根据E=Ud，若只增大两极板间距d，则极板间电场强度减小，静电力小于重力，则该油滴将向下加速运动，B错误；若只将正极板下移一小段距离，即极板间距减小，根据上述可知，极板间电场强度增大，设P点到下极板间距为dP，油滴电荷量大小为q，P点与下极板电势差为UP=φP-0=φP，根据E=Ud=UPdP=φPdP，Ep=-qφP。若只将正极板下移一小段距离，极板之间的间距减小，电场强度增大，P点电势增大，由于油滴带负电，可知，此时油滴的电势能减小，C正确；由于保持两极板间的电压U不变，电容器的下极板接地，即上极板电势大小为U，设上极板与P点的电势差为U上P，上极板与P点的距离为d上P，则有U上P=U-φP=Ed上P故φP=5.(多选)(2024·天津市滨海新区三模)当云层中包含有大量的电荷时，云层和大地之间可视为一个巨大的平行板电容器。如图所示，云层带正电，且云层带电量不变，取地面的电势为零。在云层和地面间的P点处悬浮有一带电微粒。下列说法正确的是()A.微粒带负电B.若云层高度下降，P点的电势降低C.若云层高度下降，微粒将向上运动D.若云层高度下降，微粒的电势能不变答案AD解析云层与大地间形成的电场方向向下，若微粒能悬浮在空中，则微粒受到向上的静电力，微粒带负电，故A正确