2024-2025學(xué)年高中物理第1章靜電場6電容器和電容7靜電的應(yīng)用及危害作業(yè)含解析教科版選修3-1

PAGE6-電容器和電容靜電的應(yīng)用及危害(時間：15分鐘分值：50分)一、選擇題(本題共6小題，每小題6分，共36分)1．(多選)下列說法中正確的是()A．電容器是儲存電荷和電能的容器，只有帶電時才稱電容器B．電容是描述電容器容納電荷本事大小的物理量C．固定電容器所充電荷量跟加在兩極板間的電壓成正比D．電容器的電容跟極板所帶電荷量成正比，跟極板間電壓成反比BC[電容器是儲存電荷和電能的容器，不論是否帶電均是電容器，故A錯誤；電容是描述電容器容納電荷本事大小的物理量，故B正確；依據(jù)Q＝CU可知，固定電容器所充電荷量跟加在兩極板間的電壓成正比，選項(xiàng)C正確；電容器的電容跟極板所帶電量無關(guān)，與兩極板間的電壓無關(guān)，故D錯誤．]2．某平行板電容器的電容為C，帶電量為Q，相距為d，今在板間中點(diǎn)放一個電量為q的點(diǎn)電荷，則它受到的電場力的大小為()A．eq\f(2kQq,d2) B．eq\f(4kQq,d2)C．eq\f(Qq,Cd) D．eq\f(2Qq,Cd)C[由電容的定義式C＝eq\f(Q,U)得，板間電壓為U＝eq\f(Q,C).板間場強(qiáng)大小為E＝eq\f(U,d).點(diǎn)電荷所受的電場力大小為F＝qE，聯(lián)立得到F＝eq\f(Qq,Cd).]3．(多選)如圖所示各圖描述的是對給定的電容器充電時其電荷量Q、電勢差U、電容C之間相互關(guān)系的圖像，其中正確的是()ABCDCD[電容器的電容是由電容器本身確定的，與電容器所帶電荷量Q的大小和兩極板間的電勢差U的大小無關(guān)，不能認(rèn)為C與Q成正比，與U成反比，故D正確，A、B錯誤．而C圖表示電容器所帶電荷量與極板間的電勢差成正比，其比值為電容器的電容，故C正確．]4．如圖所示，電源A兩端的電壓恒為6V，電源B兩端的電壓恒為8V，當(dāng)開關(guān)S從左扳到右時，通過電流計(jì)的電荷量為1.2×10－5CA．2×10－5F B．1.5×10－C．6×10－6F D．8.6×10－D[當(dāng)開關(guān)S接左邊時，電容器上極板帶正電，所帶電荷量Q＝CUA，當(dāng)開關(guān)S扳到右邊時，電容器上極板帶負(fù)電，所帶電荷量Q′＝CUB，該過程中通過電流計(jì)的電荷量ΔQ＝Q＋Q′＝C(UA＋UB)＝1.2×10－5C，解得電容約為8.6×10－75．(多選)平行金屬板A、B組成的電容器，充電后與靜電計(jì)相連，如圖所示，要使靜電計(jì)指針張角變大．下列措施中可行的是()A．A板向上移動B．B板向右移動C．A、B板之間插入電介質(zhì)D．使兩極板帶的電荷量減小AB[由公式C＝eq\f(εrS,4πkd)和U＝eq\f(Q,C)得U＝eq\f(4πkdQ,εrS).電容器充電后，與靜電計(jì)相連，電容器帶電荷量Q幾乎不變，A板上移，兩板的正對面積S減小，U增大，靜電計(jì)指針張角變大，A正確；B板向右移，d增大，U增大，指針張角變大，B正確；A、B板之間插入電介質(zhì)，U減小，指針張角變小，C錯誤；Q減小，U減小，指針張角變小，D錯誤．]6．如圖是某種靜電礦料分選器的原理示意圖，帶電礦粉經(jīng)漏斗落入水平勻強(qiáng)電場后，分落在收集板中心的兩側(cè)．對礦粉分別的過程，下列表述正確的有()A．帶正電的礦粉落在右側(cè)B．電場力對礦粉做正功C．帶負(fù)電的礦粉電勢能變大D．帶正電的礦粉電勢能變小BD[由題圖可知，電場方向水平向左，帶正電的礦粉所受電場力方向與電場方向相同，所以落在左側(cè)；帶負(fù)電的礦粉所受電場力方向與電場方向相反，所以落在右側(cè)，選項(xiàng)A錯誤．無論礦粉所帶電性如何，礦粉均向所受電場力方向偏轉(zhuǎn)，電場力均做正功，選項(xiàng)B正確；電勢能均削減，選項(xiàng)C錯誤，選項(xiàng)D正確．]二、非選擇題(14分)7．如圖所示，在玻璃管中心軸上安裝一根直導(dǎo)線，玻璃管外繞有線圈，直導(dǎo)線的一端和線圈的一端分別跟感應(yīng)圈的兩放電柱相連．起先時，感應(yīng)圈未接通電源，點(diǎn)燃蚊香，讓煙通過玻璃管冒出．當(dāng)感應(yīng)圈電源接通時，玻璃管中的導(dǎo)線和管外線圈間就會加上高電壓，馬上可以看到，不再有煙從玻璃管中冒出來了．過一會兒還可以看到管壁吸附了一層煙塵．請思索這是什么緣由．解析：當(dāng)感應(yīng)圈電源接通時，玻璃管中的導(dǎo)線和管外線圈間就會加上高電壓，形成強(qiáng)電場．含塵氣體經(jīng)過電場時被電離．塵粒與負(fù)離子結(jié)合帶上負(fù)電，在強(qiáng)電場中受電場力作用偏轉(zhuǎn)后被吸附在帶正電的管壁上．答案：見解析(時間：25分鐘分值：50分)一、選擇題(本題共4個小題，每題6分，共24分)1．(多選)如圖所示，一平行板電容器與電源E和電流表相連接，接通開關(guān)S，電源即給電容器充電，下列說法中正確的是()A．保持S接通，使兩極板的面積錯開一些(仍平行)，則兩極板間的電場強(qiáng)度減小B．保持S接通，減小兩極板間的距離，則電流表中有從左到右的電流流過C．?dāng)嚅_S，增大兩極板間的距離，則兩極板間的電壓增大D．?dāng)嚅_S，在兩極板間插入一塊電介質(zhì)板，則兩極板間的電勢差減小BCD[先明確物理量C、Q、U、E中保持不變的量，再依據(jù)物理公式來探討．保持開關(guān)S接通，電容器上電壓U保持不變，正對面積S減小時，由E＝eq\f(U,d)可知U和d都不變，則場強(qiáng)E不變，A錯誤．減小距離d時，由C∝eq\f(1,d)可知電容C增大，因?yàn)殚_關(guān)S接通U不變，由Q＝CU得電荷量Q將增大，故電容器充電，電路中有充電電流，B正確．?dāng)嚅_開關(guān)S后，電容器的電荷量Q保持不變，當(dāng)d增大時電容C減小，由C＝eq\f(Q,U)可得電壓U將增大，C正確．插入電介質(zhì)，εr增大，電容C增大，因?yàn)閿嚅_S后Q不變，由C＝eq\f(Q,U)知電壓U將減小，D正確．]2．如圖所示，兩平行金屬板水平放置并接到電源上，一個帶電微粒P位于兩板間，恰好平衡．現(xiàn)用外力將P固定住，然后固定導(dǎo)線各接點(diǎn)，使兩板均轉(zhuǎn)過α角，如圖虛線所示，再撤去外力，則P在兩板間()A．保持靜止B．水平向左做直線運(yùn)動C．向右下方運(yùn)動D．不知α角的值，無法確定P的運(yùn)動狀態(tài)B[設(shè)原來兩板間距為d，電勢差為U，則qE＝mg，當(dāng)板轉(zhuǎn)過α角時兩板間距d′＝dcosα，E′＝eq\f(U,d′)＝eq\f(E,cosα)，此時電場力F′＝qE′＝eq\f(qE,cosα)，其方向斜向上，其豎直分力F＝F′cosα＝qE＝mg，故豎直方向上合力為零，則P水平向左做勻加速直線運(yùn)動．]3．(多選)如圖所示，平行板電容器兩極板A、B與電池兩極相連，一帶正電小球懸掛在電容器內(nèi)部．閉合開關(guān)S，充電完畢后懸線偏離豎直方向夾角為θ，則()A．保持S閉合，將A板向B板靠近，則θ增大B．保持S閉合，將A板向B板靠近，則θ不變C．?dāng)嚅_S，將A板向B板靠近，則θ增大D．?dāng)嚅_S，將A板向B板靠近，則θ不變AD[保持開關(guān)S閉合，電容器兩端間的電勢差不變，帶正電的A板向B板靠近，極板間距離減小，電場強(qiáng)度E增大，小球所受的電場力變大，θ增大，故A正確，B錯誤；斷開開關(guān)S，電容器所帶的電量不變，C＝eq\f(εrS,4πkd)，E＝eq\f(U,d)＝eq\f(Q,Cd)＝eq\f(4πkQ,εrS)，知d改變，E不變，電場力不變，θ不變，故C錯誤，D正確．]4．(多選)如圖所示，沿水平方向放置的平行金屬板a和b，分別與電源的正負(fù)極相連．a(chǎn)、b板的中心沿豎直方向各有一個小孔，帶正電的液滴從小孔的正上方P點(diǎn)由靜止自由落下，先后穿過兩個小孔后速度為v1.現(xiàn)使a板不動，保持開關(guān)S打開或閉合，b板向上或向下平移一小段距離，相同的液滴仍從P點(diǎn)自由落下，先后穿過兩個小孔后速度為v2.下列說法中正確的是()A．若開關(guān)S保持閉合，向下移動b板，則v2＞v1B．若開關(guān)S保持閉合，無論向上或向下移動b板，則v2＝v1C．若開關(guān)S閉合一段時間后再打開，向下移動b板，則v2＞v1D．若開關(guān)S閉合一段時間后再打開，無論向上或向下移動b板，則v2＜v1BC[若開關(guān)S保持閉合，則兩極板間的電壓恒定不變，所以無論向上或向下移動b板，電場力做功W＝Uq恒定不變，重力做功不變，先后穿過兩個小孔后速度不變，即v2＝v1.若開關(guān)S閉合一段時間后再打開，兩極板上的電荷量不變，向下移動b板，兩極板間的距離減小，依據(jù)公式C＝eq\f(εrS,4πkd)可得電容增大，依據(jù)公式C＝eq\f(Q,U)可得兩極板間的電壓減小，克服電場力做功W＝Uq減小，重力做功不變，故穿過a板后的速度v2>v1，C正確，D錯誤．]二、非選擇題(本題共2小題，共26分)5．(13分)一個平行板電容器，使它每板電荷量從Q1＝3×10－5C增加到Q2＝3.6×10－5C時，兩板間的電勢差從U1＝10V增加到U解析：C＝eq\f(Q1,U1)＝eq\f(Q2,U2)＝3×10－6F＝3μF.答案：3μF6.(13分)如圖所示，水平放置的平行金屬板A、B的距離為d，起先兩板都不帶電，現(xiàn)將電荷量為＋q、