1.8 电容器的电容—2020-2021学年高中物理选修3-1练习册

1、8电容器的电容知识点一电容器的电容1.(多选)关于电容器的电容,下列说法正确的是()A.电容器所带的电荷量越多,电容就越大B.电容器两极板间的电势差越大,电容就越大C.电容器所带的电荷量增加一倍,则两极板间的电势差也增加一倍D.电容是表征电容器容纳电荷本领的物理量2.(多选)对于某个给定的电容器,图L1-8-1中能够恰当地描述其所带电荷量Q、两端的电压U、电容C之间相互关系的是()图L1-8-1知识点二平行板电容器3.如图L1-8-2所示,电源A两端的电压恒为6 V,电源B两端的电压恒为8 V,当开关S从A扳到B时,通过电流计的电荷量为1.2×10-5 C,则电容器的电容为()图L1

2、-8-2A.2×10-5 FB.1.5×10-6 FC.6×10-6 FD.8.6×10-7 F 4.(多选)如图L1-8-3所示是一个由电池、电阻R与平行板电容器组成的电路,在减小电容器两极板间距离的过程中()图L1-8-3A.电阻R中没有电流B.电容器的电容变大C.电阻R中有从a流向b的电流D.电阻R中有从b流向a的电流5.平行板电容器充电后断开电源,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.图L1-8-4表示此过程中电容器两极板间的电场强度E随两极板间的距离d的变化关系,其中正确的是() 图L1-8-46.如图L1-8-5所示,一个平行板

3、电容器两板间距离为d,其电容为C,所带电荷量为Q,上极板带正电,现将一个带电荷量为+q的试探电荷由两极板间的A点移动到B点,A、B两点间的距离为l,连线AB与极板间的夹角为30°,则静电力对试探电荷所做的功等于()图L1-8-5A.qClQdB.qQlCdC.qQl2CdD.qCl2Qd知识点三探究平行板电容器的实验7.如图L1-8-6所示,平行板电容器带上一定量的电荷后,将电容器的两极板A、B分别跟静电计的金属球和外壳相连.下列说法中正确的是()图L1-8-6A.将A极板向右移动少许,静电计指针的偏转角将增大B.将B极板向上移动少许,静电计指针的偏转角将减小C.将一块玻璃板插入A、

4、B两极板之间,静电计指针的偏转角将减小D.用手触摸一下B极板,静电计指针的偏转角将减小到零8.静电计是测量电势差的仪器,指针偏转角度越大,金属外壳和上方金属小球间的电势差越大.实验装置如图L1-8-7所示,在本实验中,静电计指针和A板等电势,静电计金属壳和B板等电势,因此指针偏转角度越大表示A、B两极板间的电势差越大.现对电容器充电后断开电源.若按图下方的说明来做实验,则可能观察到:甲图中两极板间电势差;乙图中两极板间电势差;丙图中两极板间电势差.(均选填“变大”“变小”或“不变”)  保持d不变,保持S不变,保持S、d不变,在两向上平移左极板向左平移左移板 极板间插入电介质 甲乙丙

5、图L1-8-79.(多选)有一个空气平行板电容器,极板间距为d,正对面积为S,充以电荷量Q后,两极板间电压为U,为使电容器的电容加倍,可采用的办法是()A.将电压变为U2B.将带电荷量变为2QC.将极板间的距离变为d2D.两板间充满介电常数为2的电介质10.(多选)如图L1-8-8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,现使两板带电,则下列判断正确的是()图L1-8-8A.增大两极板之间的距离,指针偏角变大B.将A板稍微上移,静电计指针偏角将变大C.若将玻璃板插入两板之间,则静电计指针偏角变大D.若将A板拿走,则静电计指针偏角变为零11.(多选)如图L1-8-9所示,C

6、为中间插有电介质的电容器,a和b为其两极板,a板接地;P和Q为两竖直放置的平行金属板,在两板间用绝缘线悬挂一带电小球,P板与b板用导线相连,Q板接地.开始时悬线静止在竖直方向,在b板带电后,悬线偏转了角度.在以下方法中,能使悬线的偏角变大的是()图L1-8-9A.缩小a、b间的距离B.加大a、b间的距离C.取出a、b两极板间的电介质D.换一块形状大小相同、介电常数更大的电介质12.如图L1-8-10所示是一个由电池、电阻R、开关S与平行板电容器组成的电路,开关S闭合.一带电液滴悬浮在两板间P点不动,下列说法正确的是()图L1-8-10A.带电液滴可能带正电B.增大两极板间距离的过程中,电阻R中

7、有从a到b的电流,电容器中负电荷从B运动到AC.断开S,减小两极板正对面积的过程中,液滴将加速下降D.断开S,减小两极板距离的过程中,液滴保持静止13.(多选)平行板电容器充电后与电源断开,负极板接地,在两极板间,一个所带电荷量很小的正电荷固定在P点,如图L1-8-11所示.以E表示两极板间的电场强度,U表示两极板间的电势差,Ep表示正电荷在P点的电势能.若保持负极板不动,将正极板移到图中虚线所示的位置,则()图L1-8-11A.U变小,E不变B.E变小,Ep变大C.U变小,Ep不变D.U不变,Ep不变14.A和B为两块水平放置的平行金属板(A在上,B在下),两板间的电势差U=200 V,要使

8、一个质量为5 g、电荷量为-5×10-6 C的微粒恰能在两极板间的某点静止,g取10 m/s2,求:(1)A极板的带电性质;(2)两极板间的距离.15.如图L1-8-12所示,平行板电容器的两个极板A、B水平,分别接在电压为60 V的恒压电源两极,两极板间距为3 cm,电容器带电荷量为6×10-8 C,A极板接地.求:图L1-8-12(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2 cm的M点处的电势. 8电容器的电容1.CD解析 电容器的电容只与电容器本身的因素有关,而与电荷量和电势差无关,电容是表征电容器容纳电荷本领的物理量,选项C、D正确

9、.2.BCD解析 因为电容器的电容C与它所带的电荷量Q、两板间的电压U无关,只跟它本身的因素有关,所以凡表示C随U或Q变化而变化的图线都是错误的,对于给定的电容器,C=QU是不变的,反映在Q-U图像上是一条过原点的直线,反映在U-C图像上是一条横坐标不变的直线.3.D解析 当开关S接A时,电容器上极板带正电,所带电荷量Q=CUA,当开关S扳到B时,电容器上极板带负电,所带电荷量Q'=CUB,该过程中通过电流计的电荷量Q=Q+Q'=C(UA+UB)=1.2×10-5 C,解得电容C8.6×10-7 F,选项D正确.4.BD解析 在减小电容器两极板间距离的过程中

10、,电容器始终与电源相连,则两极板间电压U不变,由C=rS4kd知d减小,电容C增大,由Q=UC知电容器所带电荷量Q增加,电容器充电,电路中有充电电流,所以电阻R中的电流方向是从b流向a,故B、D正确.5.C解析 由于平行板电容器充电后断开电源,所以电容器所带电荷量保持不变,两极板间的电场强度E=Ud=QCd=4kQrS,E不随两极板间的距离d的变化而变化,C正确.6.C解析 根据U=QC,E=Ud,可得E=QCd,所以从A到B,静电力做功W=qElsin 30°=qQl2Cd,C正确.7.C解析 在做选项中的操作时,电容器的电荷量Q保持不变,C=QU=rS4kd,保持S不变,减小d时

11、,C增大,U减小,偏转角减小,选项A错误;保持d不变,减小S时,C减小,U增大,偏转角增大,选项B错误;将一块玻璃板插入A、B两极板之间,相当于增大了r,C增大,U减小,偏转角减小,选项C正确;用手触摸一下B极板,静电计指针的偏转角不变,选项D错误.8.变大变大变小解析 电容器充电后断开电源,电容器的带电荷量保持不变,由U=QC=QrS4kd=4kdQrS知,正对面积减小时,电势差变大,两极板距离增大时,电势差变大,插入电介质时,电势差变小.9.CD解析 电容器的电容与电容器极板上的电荷量、电压无关,所以选项A、B不正确;根据公式C=rS4kd,可以知道选项C、D正确.10.AB解析 电容器所

12、带电荷量一定,由公式C=rS4kd,当d变大时,C变小,再由C=QU得U变大.当A板上移时,正对面积S变小,C也变小,U变大.当插入玻璃板时,C变大,U变小.当将A板拿走时,相当于使d变得更大,C更小,故U应更大.故A、B正确.11.BC解析 对小球受力分析,可知静电力F=mgtan ,若使悬线偏角变大,需要小球所受静电力变大,由于F=qE,所以P、Q间的电场强度应变大,又由于E=UPQd,所以P、Q间的电势差应变大,由于a接地、Q接地与将a和Q用导线直接连接效果相同,故Uba=UPQ,所以要求a、b间电势差变大,而极板电荷量保持不变,又根据Uba=QC,所以需要电容器电容减小,由C=rS4k

13、d知,B、C正确,A、D错误.12.D解析 带电液滴在重力和静电力作用下处于平衡状态,静电力方向向上,电场方向向下,故液滴带负电,选项A错误;由C=rS4kd和Q=CU可知,两极板间距离增大的过程中,C变小,所以Q变小,因此电容器放电,放电电流的方向从a到b,负电荷由B板经电源和电阻R流向A板,选项B错误;断开S,由C=rS4kd、Q=CU和U=Ed,可知E=4kQrS,Q不变,S减小,所以E增大,静电力大于重力,液滴加速上升,选项C错误;由E=4kQrS知,Q不变,d减小,E不变,液滴静止,选项D正确.13.AC解析 由题意可知,电容器所带的电荷量Q不变,由于极板间距离减小,故电容C增大,由

14、U=QC可知两极板间的电势差U减小,选项D错误;根据C=rS4kd、U=QC和E=Ud得E=4kr·QS,由于4kr为常数,而Q及S都不变,则E不变,选项B错误;E不变,P点与负极板间的距离不变,则P点的电势P不变,那么正电荷的电势能Ep=qP就不变,选项A、C正确.14.(1)正电(2)0.02 m解析 (1)微粒受到的重力方向竖直向下,要使微粒静止,必须有竖直向上的静电力,因微粒带负电,受力的方向与电场的方向相反,故电场方向向下,即A极板带正电.(2)因微粒恰能在两极板间的某点静止,故其所受合力为零,静电力的大小等于重力,即mg=Eq=Udq,代入数据可得d=0.02 m.15.(