第5節(jié)　科學探究電容器

第5節(jié)科學探究:電容器課后篇素養(yǎng)形成合格考達標練1.有一個已充電的電容器,兩極板之間的電壓是6V,所帶電荷量是4.5×10-4C。將電容器的電壓降為4V,電容器所帶電荷量是()A.1.5×10-4C B.3.0×10-4CC.3.5×10-4C D.4.0×10-4C解析電容器的電容和其兩極板間的電壓以及所帶電荷量大小無關(guān),即電壓變化時,電容大小恒定不變,所以根據(jù)C=QU可知C=6V4.5×10-4C=4VQ,解得答案B2.如圖所示,為某一電容器中所帶電荷量和兩端電壓之間的關(guān)系圖線,若將該電容器兩端的電壓從40V降低到36V,對電容器來說正確的是()A.是充電過程B.是放電過程C.該電容器的電容為5×10-2FD.該電容器的電荷量變化量為0.2C解析由Q=CU知,U降低,Q減小,故為放電過程,A錯,B對;由C=QU=0.240F=5×10-3ΔQ=CΔU=5×10-3×4C=0.02C,D錯。答案B3.平行板電容器充電后斷開電源,現(xiàn)將其中一塊金屬板沿遠離另一極板的方向平移一小段距離。下圖表示此過程中電容器兩極板間電場強度E隨兩極板間距離d的變化關(guān)系,正確的是()解析平行板電容器充電后斷開電源,電容器所帶電荷量保持不變,兩極板間電場強度E=Ud=QCd=4kπQεrS,答案C4.如圖所示的可變電容器,旋轉(zhuǎn)動片使之與定片逐漸重合。則電容器的電容將()A.逐漸增大 B.逐漸減小C.保持不變 D.先增大后減小解析旋轉(zhuǎn)動片使之與定片逐漸重合時,相當于增加了電容器的正對面積,則由電容器的決定式C=εrS4πkd可知,電容將逐漸增大,故B、C答案A5.(2021黑龍江哈爾濱三中月考)下列關(guān)于電容器的說法中正確的是()A.電容器所帶的電荷量為兩個極板所帶電荷量的絕對值之和B.電容器的電容與電容器所帶電荷量成正比C.一個電容器的電荷量增加ΔQ=1.0×10-6C時,兩極板間的電勢差升高ΔU=10V,則電容器的電容C=1.0×10-7FD.放電后的電容器所帶電荷量為零,電容也為零解析電容器所帶的電荷量是指一個極板所帶電荷量的絕對值,A錯誤;電容器的電容是反映其容納電荷本領(lǐng)大小的物理量,完全由電容器本身的屬性決定,與電容器是否帶電荷及帶電荷量多少無關(guān),B、D錯誤;由C=QU=ΔQΔU,可得電容器的電容C=1.0×答案C6.如圖所示的實驗裝置可用來探究影響平行板電容器電容的因素,其中電容器左側(cè)極板和靜電計外殼均接地,電容器右側(cè)極板與靜電計金屬球相連,使電容器帶電后與電源斷開。(1)下列關(guān)于實驗中使用靜電計的說法正確的是。

A.使用靜電計的目的是觀察電容器電壓的變化情況B.使用靜電計的目的是測量電容器電荷量的變化情況(2)以下情況中,能使靜電計指針偏角增大的有。

A.把兩板間的距離減小B.把兩板的正對面積減小C.在兩板間插入相對介電常數(shù)較大的電介質(zhì)解析(1)靜電計可測量電勢差,根據(jù)指針張角的大小,觀察電容器電壓的變化情況,無法判斷電荷量的變化情況,故A正確,B錯誤。(2)兩板間距離d減小,根據(jù)電容的決定式C=εrS4πkd知,電容C增大,電荷量不變,根據(jù)C=QU知,電勢差減小,指針偏角變小,故A錯誤;兩板的正對面積減小,根據(jù)電容的決定式知,電容C減小,電荷量不變,根據(jù)C=QU知,電勢差增大,指針偏角變大,故B正確;在兩極板間插入電介質(zhì),根據(jù)C=εrS4πkd知,電容C增大,電荷量不變,答案(1)A(2)B7.如圖所示,平行板電容器的兩個極板A、B分別接在電壓為60V的恒壓電源上,兩極板間距為3cm,電容器帶電荷量為6×10-8C,A極板接地。求:(1)平行板電容器的電容。(2)平行板電容器兩板之間的電場強度。(3)距B板2cm的M點處的電勢。解析(1)平行板電容器的電容C=QU=6×10-(2)兩板之間為勻強電場,E=Ud=603×10-2(3)M點距A板間距離為dAM=d-dBM=1cmA與M間電勢差UAM=EdAM=20V又UAM=φA-φM,φA=0可得φM=-20V。答案(1)1×10-9F(2)2×103V/m,方向豎直向下(3)-20V等級考提升練8.(2021福建永安檢測)板間距為d的平行板電容器所帶電荷量為Q時,兩極板間電勢差為U1,板間電場強度為E1,現(xiàn)將電容器所帶電荷量變?yōu)?Q,板間距變?yōu)?2d,其他條件不變,這時兩極板間電勢差為U2,板間電場強度為E2,下列說法正確的是(A.U2=U1,E2=E1B.U2=2U1,E2=4E1C.U2=U1,E2=2E1 D.U2=2U1,E2=2E1解析當平行板電容器的其他條件不變,板間距離變?yōu)?2d時,電容器的電容為C'=εrS4πkd2=2C,又知電容器的帶電荷量變?yōu)?Q,則得知U2=2Q2C,即U2=U1。根據(jù)勻強電場中電勢差與電場強度之間的關(guān)系式E=Ud得答案C9.兩個較大的平行金屬板A、B相距為d,分別接在電壓為U的電源正、負極上,這時質(zhì)量為m,帶電荷量q的油滴恰好靜止在兩板之間,如圖所示,在其他條件不變的情況下,如果將兩板非常緩慢地水平錯開一些,那么在錯開的過程中()A.油滴將向上加速運動,電流計中的電流從b流向aB.油滴將向下加速運動,電流計中的電流從a流向bC.油滴靜止不動,電流計中的電流從b流向aD.油滴靜止不動,電流計中的電流從a流向b解析將兩板緩慢地錯開一些,兩板正對面積減小,根據(jù)電容的決定式C=εrS4πkd得知,電容減小,而電壓不變,則由C=QU知,電容器帶電荷量減小,電容器處于放電狀態(tài),電路中產(chǎn)生順時針方向的電流,則電流計中有a→b的電流。由于電容器板間電壓和距離不變,則由E=Ud,答案D10.(多選)某電容式話筒的原理如圖所示,E為電源,R為電阻,薄片P和Q為兩金屬極板,對著話筒說話時,P振動而Q可視為不動,當P、Q間距離增大時,下列判斷中正確的是()A.P、Q構(gòu)成的電容器的電容增加 B.P上電荷量保持不變C.有電流自M經(jīng)R流向N D.PQ間的電場強度減小解析電容式話筒與電源串聯(lián),電壓保持不變。在PQ間距增大過程中,根據(jù)電容決定式C=εrS4πkd,得電容減小,故A錯誤;根據(jù)電容定義式C=QU,得電容器所帶電荷量減小,電容器的放電電流通過R的方向由M到N,再根據(jù)電場強度E=Ud,知電場強度變小,答案CD11.(2021湖南邵陽檢測)工廠在生產(chǎn)紡織品、紙張等絕緣材料時為了實時監(jiān)控其厚度,通常要在生產(chǎn)流水線上設(shè)置如圖所示傳感器。其中A、B為平行板電容器的上、下兩個極板,上下位置均固定,且分別接在恒壓直流電源的兩極上。當流水線上通過的產(chǎn)品厚度增大時,下列說法正確的是()A.平行板電容器的電容減小B.A、B兩板間的電場強度增大C.A、B兩板上的電荷量減小D.有電流從b向a流過靈敏電流計解析產(chǎn)品厚度增大時,電容器的電容C=εrS4πkd增大,故A錯誤;兩板間電壓不變,電場強度E=Ud保持不變,故B錯誤;根據(jù)Q=CU,電容器的電荷量增大,負電荷從a向b流過靈敏電流計,即有電流從b向a流過靈敏電流計答案D12.用電流傳感器觀察電容器的放電過程,傳感器與計算機相連,還能顯示出電流隨時間變化的I-t圖像。按照圖甲所示連接電路。電源用直流8V左右,電容器可選幾十微法的電容器。甲先使開關(guān)S與1端相連,電源向電容器充電,這個過程可在短時間內(nèi)完成。然后把開關(guān)S擲向2端,電容器通過電阻R放電,傳感器將電流信息傳入計算機,屏幕上顯示出電流隨時間變化的I-t圖像。乙一位同學得到的I-t圖像如圖丙所示,電源電壓是8V。丙(1)在圖丙中畫一個豎立的狹長矩形(在圖丙的最左邊),它的面積的物理意義是什么?(2)怎樣根據(jù)I-t圖像估算電容器在全部放電過程中釋放的電荷量?試著算一算。解析(1)矩形的面積表示在0.2s內(nèi)電容器放出的電荷量。(2)用數(shù)方格