2023-2024學(xué)年高中物理人教版2019課后習(xí)題第十章4-電容器的電容

4.電容器的電容合格考達(dá)標(biāo)練1.如圖所示實(shí)驗(yàn)中,關(guān)于平行板電容器的充、放電,下列說法正確的是()A.開關(guān)接1時(shí),平行板電容器充電,且上極板帶正電B.開關(guān)接1時(shí),平行板電容器充電,且上極板帶負(fù)電C.開關(guān)接2時(shí),平行板電容器充電,且上極板帶正電D.開關(guān)接2時(shí),平行板電容器充電,且上極板帶負(fù)電答案A解析開關(guān)接1時(shí),平行板電容器充電,上極板與電源正極相連而帶正電,A對(duì),B錯(cuò);開關(guān)接2時(shí),平行板電容器放電,放電結(jié)束后上、下極板均不帶電,C、D錯(cuò)誤。2.(2021黑龍江大慶一中月考)如圖所示,平行板電容器通過一滑動(dòng)變阻器R與直流電源連接,G為一零刻度在表盤中央的靈敏電流計(jì),閉合開關(guān)S后,下列說法正確的是()A.若只在兩板間插入電介質(zhì),電容器的兩板間電壓將增大B.若只在兩板間插入電介質(zhì),電容器的電容將保持不變C.若只將滑動(dòng)變阻器的滑片P向上移動(dòng),電容器儲(chǔ)存的電荷量將增加D.若只將電容器下極板向下移動(dòng)一小段距離,此過程電流計(jì)中有從a到b方向的電流答案C解析閉合開關(guān)S后,電容器兩板間電壓等于變阻器下部分電阻分擔(dān)的電壓,保持不變,若只在兩板間插入電介質(zhì),相對(duì)介電常數(shù)增大,電容器的電容將增大,故A、B錯(cuò)誤;若只將滑動(dòng)變阻器的滑片P向上移動(dòng),電容器兩極板間電壓增大,則電容器所帶電荷量增多,故C正確;若只將電容器下極板向下移動(dòng)一小段距離,板間距離增大,電容減小,而電壓不變,則電容器所帶電荷量減小,電容器放電,由于上極板帶正電,所以此過程電流計(jì)中有從b到a方向的電流,故D錯(cuò)誤。3.如圖所示,一平行板電容器充電后與電源斷開,這時(shí)電容器的電荷量為Q,P是電容器內(nèi)一點(diǎn),電容器的上極板與大地相連,下列說法正確的是()A.若將電容器的上極板左移一點(diǎn),則兩板間電場強(qiáng)度減小B.若將電容器的下極板上移一點(diǎn),則P點(diǎn)的電勢(shì)升高C.若將電容器的下極板上移一點(diǎn),則兩板間電勢(shì)差增大D.若將電容器的下極板上移一點(diǎn),則兩板間電勢(shì)差減小答案D解析由E=Ud、U=QC、C=εrS4πkd,可知E=4πkQεrS,S減小,E增大,A項(xiàng)錯(cuò)誤;由E=4πkQεrS可知d變化,E不變,4.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(duì)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5×102FD.該電容器的電荷量變化量為0.2C答案B解析由Q=CU知,U降低,Q減小,故為放電過程,A錯(cuò)誤,B正確;由C=QU=0.240F=5×103ΔQ=CΔU=5×103×4C=0.02C,D錯(cuò)誤。5.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(yuǎn)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(qiáng)度E隨兩極板間距離d的變化關(guān)系,正確的是()答案C解析由于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(qiáng)度E=Ud=QCd=4kπQεrS,6.(2021山東安丘月考)在如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置中,平行板電容器的極板B與一靈敏靜電計(jì)相接,極板A接地。靜電計(jì)的指針張開一定角度。若將極板A稍向上移動(dòng)一點(diǎn),觀察到靜電計(jì)指針的張角變大。這說明了什么?答案見解析解析電容器無法放電,故帶電荷量不變,即Q一定;靜電計(jì)測(cè)量的是電壓,觀察到靜電計(jì)指針的張角變大,說明電壓變大;根據(jù)C=QU7.當(dāng)病人發(fā)生心室纖顫時(shí),必須要用除顫器及時(shí)進(jìn)行搶救,除顫器工作時(shí)的供電裝置是一個(gè)C=70μF的電容器,它在工作時(shí),一般是讓100~300J的電能在2ms的時(shí)間內(nèi)通過病人的心臟部位。已知充電后電容器儲(chǔ)存的電能為E=12CU2,問(1)除顫器工作時(shí)的電功率在什么范圍?(2)要使除顫器的電容器儲(chǔ)存140J的電能,充電電壓需達(dá)到多大?答案(1)50~150kW(2)2000V解析(1)根據(jù)電功率P=WtP1=1002×10-3W=5×104P2=3002×10-3W=1.5×105即電功率的范圍為50~150kW。(2)根據(jù)電容器儲(chǔ)存的電能為E=12CU2知U=2EC=2×14070×1等級(jí)考提升練8.(2021山東濟(jì)南歷城二中月考)某電車使用“3V12000F”石墨烯納米混合型超級(jí)電容器,下列說法正確的是()A.該電容器最多能儲(chǔ)存72000C的電荷量B.電容器放電,電荷量逐漸減少到0,電容不變C.電容器放電,電荷量逐漸減少到0,電壓不變D.若30s能充滿電,則充電平均電流為3600A答案B解析該電容器能容納的最大電荷量為Q=CU=12000×3C=36000C,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;電容器的電容與電荷量和電壓無關(guān),在充、放電時(shí)電容不變,電容器放電,電荷量逐漸減少到0,電壓逐漸減小為0,選項(xiàng)B正確,C錯(cuò)誤;若30s能充滿電,則充電平均電流為I=Qt=3600030A=19.(多選)將平行板電容器兩極板之間的距離、電壓、電場強(qiáng)度大小和極板所帶的電荷量分別用d、U、E和Q表示。下列說法正確的是()A.保持U不變,將d變?yōu)樵瓉淼膬杀?則E變?yōu)樵瓉淼囊话隑.保持E不變,將d變?yōu)樵瓉淼囊话?則U變?yōu)樵瓉淼膬杀禖.保持C不變,將Q變?yōu)樵瓉淼膬杀?則U變?yōu)樵瓉淼囊话隓.保持C、d不變,將Q變?yōu)樵瓉淼囊话?則E變?yōu)樵瓉淼囊话氪鸢窤D解析由E=Ud知,當(dāng)U不變,d變?yōu)樵瓉淼膬杀稌r(shí),E變?yōu)樵瓉淼囊话?A項(xiàng)正確;當(dāng)E不變,d變?yōu)樵瓉淼囊话霑r(shí),U變?yōu)樵瓉淼囊话?B項(xiàng)錯(cuò)誤;C不變,由C=QU知,當(dāng)Q變?yōu)樵瓉淼膬杀稌r(shí),U變?yōu)樵瓉淼膬杀?C項(xiàng)錯(cuò)誤;C不變,Q變?yōu)樵瓉淼囊话?U變?yōu)樵瓉淼囊话霑r(shí),d不變,則E變?yōu)樵瓉淼囊话?0.(多選)(2021安徽合肥聯(lián)考)如圖是由電容器作為傳感器來測(cè)定壓力變化的電路,當(dāng)待測(cè)壓力F作用于可動(dòng)膜片電極上時(shí),以下說法正確的是()A.若F向上壓膜片電極,則電流表中有從a到b的電流B.若F向上壓膜片電極,則電流表中有從b到a的電流C.若電流表有示數(shù),則說明壓力F發(fā)生變化D.若電流表沒有示數(shù),則說明壓力F=0答案AC解析A對(duì),B錯(cuò):當(dāng)F向上壓膜片電極時(shí),板間距離減小,由電容的決定式C=εrS4πkd得到,電容器的電容將增大。因電勢(shì)差不變,則電容器的電荷量增多,處于充電狀態(tài),C對(duì),D錯(cuò):當(dāng)F變化時(shí),電容變化,而板間電勢(shì)差不變,由Q=CU,故帶電荷量Q發(fā)生變化,電容器將發(fā)生充、放電現(xiàn)象,回路中有電流,電流表有示數(shù)。反之,電流表無示數(shù)時(shí),壓力F不變。11.(多選)如圖所示是電容器充、放電電路。配合電流傳感器,可以捕捉瞬間的電流變化,并通過計(jì)算機(jī)畫出電流隨時(shí)間變化的圖像。實(shí)驗(yàn)中選用直流8V電壓,電容器選用電解電容器。先使單刀雙擲開關(guān)S與1端相連,電源向電容器充電,這個(gè)過程可瞬間完成。然后把單刀雙擲開關(guān)S擲向2端,電容器通過電阻R放電,傳感器將電流傳入計(jì)算機(jī),圖像上顯示出放電電流隨時(shí)間變化的It曲線。以下說法正確的是已知電流I=qt()A.電解電容器用氧化膜做電介質(zhì),由于氧化膜很薄,所以電容較小B.隨著放電過程的進(jìn)行,該電容器兩極板間電壓逐漸減小C.由傳感器所記錄的該放電電流圖像可以估算出該過程中電容器的放電電荷量D.通過本實(shí)驗(yàn)可以估算出該電容器的電容值答案BCD解析因氧化膜很薄,板間距離很小,所以電容很大,A選項(xiàng)錯(cuò);由U=QC可知,因電容器電容不變,放電過程中電容器所帶電荷量逐漸減小,所以電容器兩端電壓逐漸減小,B選項(xiàng)對(duì);由I=qt,再結(jié)合放電電流隨時(shí)間變化的It曲線可知,C選項(xiàng)對(duì);根據(jù)It曲線可求出放電過程中通過電容器的放電電荷量,再由電容器放電瞬間電壓與電源電壓相等,根據(jù)U=QC即可求出電容器的電容值,D選項(xiàng)對(duì)。故選B、C12.(2021山東聊城高一期末)某實(shí)驗(yàn)小組利用如圖甲所示的電路“觀察電容器的充、放電現(xiàn)象”。(1)若將開關(guān)S接1,電容器上極板帶(選填“正電”或“負(fù)電”),再將S接2,通過電流表的電流方向(選填“向左”或“向右”)。

(2)實(shí)驗(yàn)中所使用的電容器如圖乙所示,當(dāng)電容器兩端電壓為額定電壓時(shí),電容器極板上所帶電荷量為C(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。

答案(1)正電向左(2)2.6解析(1)將開關(guān)S接1,電容器上極板與電源的正極相接,則上極板帶正電,再將S接2,電容器放電,所以通過電流表的電流方向向左。(2)由題圖乙可知該電容器的額定電壓為5.5V,電容C=0.47F,當(dāng)電容器兩端電壓為額定電壓時(shí),電容器極板上所帶電荷量Q=CU=0.47×5.5C=2.6C。13.如圖所示,已知平行板電容器兩極板間距離d=4mm,充電后兩極板電勢(shì)差為120V。A板帶正電,若它的電容為3μF,且P到A板距離為1mm。求:(1)每個(gè)極板的帶電荷量。(2)一個(gè)電子在P點(diǎn)具有的電勢(shì)能(單位可使用eV)。(3)一個(gè)電子從B板出發(fā)到A板獲得的動(dòng)能(單位可使用eV)。(4)兩極