【學(xué)與練】高中物理粵教2019版必修3：第2章1課時(shí)分層作業(yè)6電容器與電容習(xí)題

課時(shí)分層作業(yè)(六)電容器與電容題組一觀察電容器的充、放電現(xiàn)象1．如圖甲，先將開(kāi)關(guān)S擲向1，給平行板電容器C充電，穩(wěn)定后把S擲向2，電容器通過(guò)電阻R放電，電流傳感器將電流信息導(dǎo)入計(jì)算機(jī)，屏幕上顯示出電流I隨時(shí)間t變化的圖像如圖乙所示。將電容器C兩板間的距離增大少許，其他條件不變，重新進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn)，得到的I-t圖像可能是()甲乙ABCD2．下列關(guān)于電容器的相關(guān)知識(shí)描述正確的是()甲乙丙丁戊A．圖甲為電容器充電示意圖，充完電后電容器上極板帶正電，兩極板間的電壓U等于電源的電動(dòng)勢(shì)EB．圖乙為電容器放電示意圖，放電過(guò)程中電流大小保持不變C．圖丙為電解電容器的實(shí)物圖和符號(hào)，圖丁為可變電容器及其符號(hào)，兩種電容器使用時(shí)都嚴(yán)格區(qū)分正負(fù)極D．圖戊中的電容器上有“5.5V1.0F”字樣，說(shuō)明該電容器只有兩端加上5.5V的電壓時(shí)電容才為1.0F題組二對(duì)電容器的電容的理解3．關(guān)于電容器和電容，下列說(shuō)法正確的是()A．電容器所帶電荷量越多，電容越大B．電容器兩板間電壓越低，其電容越大C．電容器不帶電時(shí)，其電容為零D．電容器的電容只由它本身的特性決定4．超級(jí)電容儲(chǔ)存式現(xiàn)代電車(chē)沒(méi)有傳統(tǒng)無(wú)軌電車(chē)的“辮子”，沒(méi)有尾氣排放，乘客上下車(chē)的30秒內(nèi)可充滿電并行駛5千米以上，剎車(chē)和下坡時(shí)可把80%的剎車(chē)能量轉(zhuǎn)化成電能回收儲(chǔ)存再使用，關(guān)于使用“3V、12000F”石墨烯納米混合型超級(jí)電容器的電車(chē)，下列說(shuō)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3600A5．(多選)(2022·湖北武漢開(kāi)發(fā)區(qū)一中期中)電子眼系統(tǒng)通過(guò)路面下埋設(shè)的感應(yīng)線來(lái)感知汽車(chē)的壓力。感應(yīng)線是一個(gè)壓電薄膜傳感器，壓電薄膜在受壓時(shí)兩端產(chǎn)生電壓，壓力越大電壓越大。壓電薄膜與電容器C和電阻R組成圖甲所示的回路，紅燈亮?xí)r，如果汽車(chē)的前、后輪先后經(jīng)過(guò)感應(yīng)線，回路中產(chǎn)生兩脈沖電流，如圖乙所示，即視為“闖紅燈”，電子眼拍照。則紅燈亮?xí)r()甲乙A．車(chē)輪停在感應(yīng)線上時(shí)，電阻R上有恒定電流B．車(chē)輪經(jīng)過(guò)感應(yīng)線的過(guò)程中，電容器先充電后放電C．車(chē)輪經(jīng)過(guò)感應(yīng)線的過(guò)程中，電阻R上的電流先增大后減小D．汽車(chē)前輪剛越過(guò)感應(yīng)線，又倒回到線內(nèi)，仍會(huì)被電子眼拍照6．平行板電容器的電容為C，帶電荷量為Q，極板間的距離為d，在距上極板14d處放一電荷量為q的點(diǎn)電荷，已知靜電力常量kA．16kqQd2C．qQCd D．7．(多選)如圖所示是一種通過(guò)測(cè)量電容器電容的變化來(lái)檢測(cè)液面高低的儀器原理圖，分別用導(dǎo)線把電容器的兩個(gè)電極接到指示器上，指示器可顯示電容的大小。下列關(guān)于該儀器的說(shuō)法正確的有()A．該儀器中電容的兩個(gè)電極分別是芯柱和導(dǎo)電液體B．芯柱外套的絕緣管越厚，該電容器的電容越大C．如果指示器顯示出電容增大了，則說(shuō)明容器中液面升高了D．如果指示器顯示出電容減小了，則說(shuō)明容器中液面升高了8．(多選)如圖所示的電路中，A、B是構(gòu)成平行板電容器的兩金屬極板，P為其中的一個(gè)點(diǎn)。將開(kāi)關(guān)K閉合，電路穩(wěn)定后將B板向下平移一小段距離，則下列說(shuō)法正確的是()A．電容器的電容增加B．在B板下移過(guò)程中，電阻R中有向上的電流C．A、B兩板間的電場(chǎng)強(qiáng)度增大D．P點(diǎn)電勢(shì)升高9．有一電容器，兩板間的電壓為3V，所帶電荷量為4.5×10-4C，此電容器的電容是多少？將電容器的電壓降為2V，電容器的電容是多少？所帶電荷量是多少？10．如圖甲所示的電路，電源電壓為8V，電阻R與一個(gè)電流傳感器相連，傳感器可以將電路中的電流隨時(shí)間變化的曲線顯示在計(jì)算機(jī)屏幕上，先將S接2，給電容器C充電，再將S接1，結(jié)果在計(jì)算機(jī)屏幕上得到如圖乙所示的曲線，將該曲線描繪在坐標(biāo)紙上(坐標(biāo)紙上的小方格圖中未畫(huà)出)，i軸每小格表示0.1mA，t軸每小格表示0.1s，圖線與坐標(biāo)軸所圍成的面積約為80個(gè)小方格。則下列說(shuō)法正確的是()A．充電電流由a極板穿過(guò)電容器內(nèi)部流向b極板B．放電時(shí)電流沿順時(shí)針?lè)较駽．電容器充電完畢時(shí)，所帶電荷量約為8×10-4CD．電容器的電容約為0.1F11．如圖所示，平行板電容器的兩個(gè)極板帶有等量異種電荷，與靜電計(jì)相連，靜電計(jì)金屬外殼和電容器下極板都接地。在兩極板間有一固定在P點(diǎn)的點(diǎn)電荷，以E表示兩板間的電場(chǎng)強(qiáng)度，Ep表示點(diǎn)電荷在P點(diǎn)的電勢(shì)能，θ表示靜電計(jì)指針的偏角。若保持下極板不動(dòng)，將上極板向下移動(dòng)一小段距離至圖中虛線位置，則()A．θ增大，E增大 B．θ增大，Ep不變C．θ減小，Ep增大 D．θ減小，E不變12．如圖所示，一平行板電容器接在U＝12V的直流電源上，電容C＝3.0×10-10F，兩極板間距離d＝1.2×10-3m，g取10m/s2。(1)求該電容器所帶電荷量。(2)若兩板間有一帶電微粒，其質(zhì)量為m＝2.0×10-3kg，恰在兩板間處于靜止?fàn)顟B(tài)，則該微粒所帶電荷量為多少？帶何種電荷？課時(shí)分層作業(yè)(六)123456781011CADBBDCACBDCD1．C[將電容器兩極板的間距變大，根據(jù)電容的決定式C＝εrS4πkd可知，電容變小，則充電電荷量Q＝CU變小，但充電完成后，電容器兩端電壓仍與電源電壓2．A[題圖甲為電容器充電過(guò)程，電容器上極板與電源的正極相連，故上極板帶正電，充完電后兩極板間的電壓U等于電源的電動(dòng)勢(shì)E，故A正確；題圖乙為電容器放電過(guò)程，若電容器上極板帶電荷量為＋Q，則放電過(guò)程中通過(guò)安培表的電流方向?yàn)閺挠蚁蜃?，且電流逐漸減小，故B錯(cuò)誤；題圖丙為電解電容器的實(shí)物圖和符號(hào)，題圖丁為可變電容器及其符號(hào)，前者電容器使用時(shí)嚴(yán)格區(qū)分正負(fù)極，后者沒(méi)有，故C錯(cuò)誤；題圖戊中的電容器上有“5.5V1.0F”字樣，說(shuō)明該電容器工作的額定電壓為5.5V，而電容與電容器的電壓及電荷量均無(wú)關(guān)，總是為1.0F，故D錯(cuò)誤。]3．D[電容器所帶電荷量越多，板間電壓越大，但電容不變，故A錯(cuò)誤；電容器兩板間電壓越低，所帶電荷量越少，但電容不變，故B錯(cuò)誤；電容表征電容器容納電荷本領(lǐng)的大小，電容器不帶電時(shí)與帶電時(shí)，電容值不變且不為零，故C錯(cuò)誤；電容表征電容器容納電荷本領(lǐng)的大小，由電容器本身的特性決定，故D正確。]4．B[該電容器能容納的最大電荷量為Q＝CU＝12000×3C＝36000C，A錯(cuò)誤；電容器的電容與電荷量和電壓無(wú)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，B正確，C錯(cuò)誤；若30s能充滿電，則充電平均電流為I＝Qt＝360005．BD[車(chē)輪停在感應(yīng)線上時(shí)，壓力不變，則電壓不變，電容器既不充電，也不放電，電阻R上沒(méi)有電流，故A錯(cuò)誤；由題圖乙可知，當(dāng)車(chē)輪經(jīng)過(guò)感應(yīng)線時(shí)，電流先增大后減小，然后再反向增大后減小，因電壓是在壓電薄膜受壓時(shí)產(chǎn)生的，故說(shuō)明電容器先充電后放電，故B正確，C錯(cuò)誤；若汽車(chē)前輪剛越過(guò)感應(yīng)線，又倒回到線內(nèi)，則前輪兩次壓線，仍形成兩個(gè)脈沖電流，符合拍照條件，電子眼仍會(huì)拍照，故D正確。]6．C[兩極板間電勢(shì)差為U＝QC，場(chǎng)強(qiáng)大小為E＝Ud＝QCd，點(diǎn)電荷所受的電場(chǎng)力的大小為F＝qE＝q·Q7．AC[該儀器類似于平行板電容器的結(jié)構(gòu)：芯柱和導(dǎo)電液體構(gòu)成電容器的兩塊電極，芯柱的絕緣層就是極間的電介質(zhì)，其厚度d相當(dāng)于兩平行板間的距離，液面高度h相當(dāng)于兩平行板的正對(duì)面積，且h越大，S越大。根據(jù)C＝εrS4πkd知，d增大時(shí)C就減??；若C8．BD[由平行板電容器的電容公式C＝εrS4πkd可知，平行板間距離增大時(shí)，電容減小，故A錯(cuò)誤；開(kāi)關(guān)K閉合，說(shuō)明電容器兩極板間的電壓一定，在B板下移過(guò)程中，由電容的定義式C＝QU可知，電荷量減小，電容器對(duì)外放電，電阻R中有方向向上的電流，故B正確；電壓一定，由電場(chǎng)強(qiáng)度公式E′＝Ud可知，距離增大時(shí)，A、B兩極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度減小，故C錯(cuò)誤；電源負(fù)極接地，電勢(shì)為零，A板電勢(shì)與電源正極電勢(shì)相等為E，則P點(diǎn)電勢(shì)可表示為φP＝E－9．解析：C＝QU＝4.5電容器電壓降為2V時(shí)，電容不變，仍為1.5×10-4F此時(shí)所帶電荷量為Q′＝CU′＝1.5×10-4×2C＝3×10-4C。答案：1.5×10-4F1.5×10-4F3×10-4C10．C[電流不能穿過(guò)電容器，否則電容器會(huì)被擊穿，而充電的本質(zhì)是a極板上的電子通過(guò)電源到達(dá)b極板，A錯(cuò)誤；充電完畢后，a極板帶正電，b極板帶負(fù)電，放電時(shí)電流沿逆時(shí)針?lè)较?，B錯(cuò)誤；圖線與坐標(biāo)軸所圍成的面積表示電容器放電前所帶的電荷量，約為0.1×10-3×0.1×80C＝8×10-4C，C正確；電容C＝QE＝1×10-411．D[平行板電容器的兩個(gè)極板帶有等量異種電荷，當(dāng)極板正對(duì)面積不變時(shí)，兩極板之間的電場(chǎng)強(qiáng)度E不變。保持下極板不動(dòng)，將上極板向下移動(dòng)一小段距離至題圖中虛線位置，由U＝Ed可知，兩極板之間的電勢(shì)差減小，靜電計(jì)指針的偏角θ減小，由于下極板接地(電勢(shì)為零)，兩極板之間的電場(chǎng)強(qiáng)度不變，所以點(diǎn)電荷在P點(diǎn)的電勢(shì)能Ep不