人教版高中物理必修第三冊第十章靜電場中的能量第4節(jié)電容器的電容課時作業(yè)含答案

(限時：25分鐘)【合格考練】1．某同學(xué)從廢舊音響中拆得一個電學(xué)元件，如圖所示。該元件是()A．電阻 B．干電池C．電容器 D．驗電器解析：選C。從圖中220μF可知這是電容的單位，故該元件為電容器。2．根據(jù)電容器的電容的定義式C＝eq\f(Q,U)，下列說法正確的是()A．電容器所帶電荷量Q越多，它的電容C就越大，C與Q成正比B．電容器不帶電時，其電容為零C．電容器兩極之間的電壓U越高，它的電容C就越小，C與U成反比D．電容器的電容大小與電容器的帶電情況無關(guān)解析：選D。電容器所帶電荷量Q越多，兩極之間的電壓U越高，但電容不變，故A錯誤；電容反映本身的特性，電容器不帶電時，電容并不為零，故B錯誤；電容表征電容器容納電荷的本領(lǐng)大小，與電壓U無關(guān)，故C錯誤；電容表征電容器容納電荷的本領(lǐng)大小，電容大小與電容器的帶電情況無關(guān)，故D正確。3．a(chǎn)、b兩個電容器的部分參數(shù)如圖所示，則下列關(guān)于a、b兩個電容器的說法正確的是()A.a、b兩個電容器的電容之比為8∶1B．a(chǎn)、b兩個電容器的電容之比為4∶5C．b電容器工作時最多能容納電荷0.1CD．a(chǎn)電容器工作時最多能容納電荷1C答案：C4．(2024·廣東廣州期中)如圖，C為中間插有電介質(zhì)的電容器，b極板與靜電計金屬球連接，a極板與靜電計金屬外殼都接地，開始時靜電計指針張角為零，在b板帶電后，靜電計指針張開了一定角度。下列操作中能使靜電計指針張角變小的是()A．b板不動、將a板向右平移B．將a板向下移動一小段距離C．將b板向上移動一小段距離D．取出a、b兩極板間的電介質(zhì)答案：A5．兩塊互相靠近的、很大的平行金屬板，分別帶有等量異種電荷，為了使兩板間的勻強電場電場強度加倍，可采取的措施是()A．只使兩板的距離減半B．只使兩板的電荷量都加倍C．只使兩板的正對面積加倍D．使兩板的電荷量、距離、正對面積都加倍解析：選B。只使兩板的距離減半，由C＝eq\f(εrS,4πkd)和C＝eq\f(Q,U)得E＝eq\f(U,d)＝eq\f(4πkQ,εrS)，可知電場強度不變，故A錯誤；只使兩板的電荷量都加倍，由Q＝CU知電壓U加倍，而由E＝eq\f(U,d)可知兩板間的勻強電場電場強度加倍，故B正確；只使兩板的正對面積加倍，由E＝eq\f(4πkQ,εrS)知，板間勻強電場的電場強度減小，故C錯誤；使兩板的電荷量、距離、正對面積都加倍，由C＝eq\f(εrS,4πkd)知電容不變，而由Q＝CU知電壓加倍，再由E＝eq\f(U,d)知電場強度不變，故D錯誤。6.(多選)如圖所示，一工作人員對手機指紋識別功能進行演示，此功能的一個關(guān)鍵元件為指紋傳感器。其部分原理為：在一塊半導(dǎo)體基板上集成有上萬個相同的小極板，極板外表面絕緣。當(dāng)手指指紋一面與絕緣表面接觸時，指紋的凹點與凸點分別與小極板形成一個個正對面積相同的電容器，若每個電容器的電壓保持不變，則()A．指紋的凹點與小極板距離遠，電容大B．指紋的凸點與小極板距離近，電容大C．若手指擠壓絕緣表面，電容電極間的距離減小，小極板帶電量增多D．若用濕的手指去識別，識別功能不會受影響解析：選BC。根據(jù)電容的定義式C＝eq\f(εrS,4πkd)可知，指紋的凹點與小極板距離遠，即d大，則C??；指紋的凸點與小極板距離近，即d小，則C大，故A錯誤，B正確；若手指擠壓絕緣表面，電容電極間的距離減小，則C增大，由于電容器的電壓保持不變，根據(jù)Q＝CU可知小極板所帶電荷量Q增多，故C正確；若用濕的手指去識別，由于水是導(dǎo)電的，則使得同一指紋的凹點與凸點與小極板之間的距離將會發(fā)生變化，從而改變了電容器電容，使得識別功能受到影響，故D錯誤。【等級考練】7．傳感器是把非電學(xué)量(如溫度、速度、壓力等)的變化轉(zhuǎn)換為電學(xué)量變化的一種元件，在自動控制中有著相當(dāng)廣泛的應(yīng)用。一種測量液面高度h的電容式傳感器的示意圖如圖所示，從電容C大小的變化就能反映液面的升降情況，下列說法正確的是()A．C減小表示h減小B．C增大表示h減小C．C減小表示h增大D．C的變化與h變化無直接關(guān)系解析：選A。在該傳感器中，液體相當(dāng)于一個極板，根據(jù)電容器的決定式C＝eq\f(εrS,4πkd)，h減小，表示液面下降時，相當(dāng)于電容器的正對面積S減小，因此導(dǎo)致電容C減小，故A正確，B、C、D錯誤。8．如圖所示的是研究電容器的充、放電實驗電路圖，實驗前，開關(guān)S是斷開的，電容器不帶電。下列的操作過程說法正確的是()A．開關(guān)S接1，電容器上極板帶負(fù)電B．開關(guān)S接1穩(wěn)定后，再斷開S，電容器兩極板間有電場存在C．開關(guān)S接1穩(wěn)定后，再將S擲向2，通過電流傳感器的電流方向向上D．開關(guān)S接1穩(wěn)定后，再將S擲向2，通過電阻R中電流方向向右答案：B9．(多選)如圖所示，平行板電容器A、B間有一帶電油滴P正好靜止在極板正中間，現(xiàn)將B極板勻速向下移動到虛線位置，其他條件不變。則在B極板移動的過程中()A.油滴將向下做勻加速運動B．電流計中電流由b流向aC．油滴運動的加速度逐漸變大D．極板所帶的電荷量減少解析：選CD。將B極板勻速向下運動時，兩極板間的距離增大，由于電勢差U不變，則根據(jù)E＝eq\f(U,d)知極板間的電場強度減小，油滴所受的電場力減小，電場力小于重力，油滴所受合力向下，油滴向下加速運動，加速度a＝eq\f(mg－qE,m)＝g－eq\f(qU,md)。由于q、U、m不變，d逐漸增大，則加速度a逐漸增大，油滴向下做加速度增大的加速運動，故C正確，A錯誤；電容器板間距離增大，則電容器的電容C減小，而板間電壓U不變，則由C＝eq\f(Q,U)可知電容器所帶電荷量Q減小，電容器放電，上極板帶正電，則知電流計中電流由a流向b，故B錯誤，D正確。10．(多選)如圖所示，有一個由電池、電阻R、開關(guān)S與平行板電容器組成的串聯(lián)電路，開關(guān)S閉合。一帶電液滴懸浮在兩板間的P點不動，下列說法正確的是()A．帶電液滴可能帶正電B．增大兩極板間距離的過程中，電阻R中有從a到b的電流C．?dāng)嚅_S，減小兩極板正對面積，液滴將加速下降D．?dāng)嚅_S，減小兩極板距離的過程中，液滴靜止不動解析：選BD。平行板電容器中的電場如圖所示對油滴受力分析可知，重力與電場力等大反向，電場力與電場線的方向相反，可知帶電油滴帶負(fù)電，A錯誤；根據(jù)電容的決定式C＝eq\f(εrS,4πkd)可知，增大兩極板間距離的過程中，d增大，C減小。保持開關(guān)閉合，平行板電容器的電壓保持不變，根據(jù)電容的定義式C＝eq\f(Q,U)可知，電容C減小、電壓U保持不變時，平行板的電荷量Q減小，因為A極板帶正電，電荷量減小時，電阻R中有從a到b的電流，B正確；根據(jù)電容的決定式C＝eq\f(εrS,4πkd)可知，減小兩極板正對面積S，電容器的電容C減小。斷開開關(guān)，平行板帶的電荷量Q保持不變，根據(jù)電容的定義式C＝eq\f(Q,U)可知，電荷量Q不變，電容C減小，則電壓U增大。由平行板間的電場強度表示為E＝eq\f(U,d)可知，電壓U增大，板間距d保持不變，則電場強度增大，受到豎直向上的電場力增大，帶電油滴將加速上升，C錯誤；平行板間的電場強度表示為E＝eq\f(U,d)，又因為C＝eq\f(εrS,4πkd)，C＝eq\f(Q,U)，可得E＝eq\f(4πkQ,εrS)，斷開開關(guān)，平行板帶的電荷量Q保持不變，改變板間距并不影響板間的電場強度，則小球的受力情況不改變，小球仍靜止，D正確。11．在“觀察電容器的充、放電現(xiàn)象”實驗中，利用常用器材設(shè)計電路如圖甲所示。(1)將開關(guān)S接通1，電容器的________(選填“上”或“下”)極板帶正電，再將S接通2，通過電流表的電流方向向__________________(選填“左”或“右”)。(2)若電源電壓為9V，實驗中所使用的電容器如圖乙所示，充滿電后電容器正極板所帶電荷量為________C。(3)下列關(guān)于電容器充電時，電流i與時間t的關(guān)系或所帶電荷量q與兩極板間的電壓U的關(guān)系正確的是________。解析：(1)開關(guān)S接通1，電容器充電，根據(jù)電源的正負(fù)極可知與電源正極相連的電容器上極板帶正電；開關(guān)S接通2，電容器放電，電流從電容器上極板流出，通過電流表的電流方向向左。(2)充滿電后電容器所帶電荷量Q＝CU＝3