【創(chuàng)新設(shè)計】2020-2021學(xué)年高中物理人教版選修3-1練習(xí)：1.10-電容器的電容

對電容的理解1．關(guān)于已充上電的某個平行板電容器，下列說法不正確的是()A．兩極板上肯定帶異號電荷B．兩極板所帶的電荷量肯定相等C．充上的電量越多，其電容就越大D．充上的電量越多，兩極板間的電勢差就越大答案C解析給電容器充電，電容器兩極板分別帶上等量異號電荷，A、B正確；電容器的電容大小取決于它的結(jié)構(gòu)，與所帶電荷量的多少無關(guān)，C錯誤；依據(jù)U＝eq\f(Q,C)，電容器的電荷量越大，兩極板間的電勢差越大，D正確．平行板電容器的兩類問題2．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()答案C解析本題考查平行板電容器的規(guī)律，意在考查同學(xué)對平行板電容器的理解．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，兩極板間電場強度E＝eq\f(U,d)＝eq\f(Q,Cd)＝eq\f(4kπQ,εrS)，E隨兩極板間距離d的增大保持不變，C正確，A、B、D錯誤．平行板電容器與力學(xué)綜合圖11053．如圖1105所示，平行板電容器與電動勢為E的直流電源(內(nèi)阻不計)連接，下極板接地．一帶電油滴位于電容器中的P點且恰好處于平衡狀態(tài)．現(xiàn)將平行板電容器的上極板豎直向上移動一小段距離，則()A．帶電油滴將沿豎直方向向上運動B．P點的電勢將降低C．帶電油滴的電勢能將減小D．若電容器的電容減小，則極板帶電量將增大答案B解析上極板向上移動一小段距離后，板間電壓不變，仍為E，故電場強度將減小，油滴所受電場力減小，故油滴將向下運動，A錯；P點的電勢大于0，且P點與下極板間的電勢差減小，所以P點電勢減小，B對；油滴向下運動時電場力做負功，油滴的電勢能應(yīng)增加，C錯；電容器的電容C＝eq\f(εrS,4πkd)，由于d增大，電容C應(yīng)減小，極板帶電量Q＝CU將減小，D錯.(時間：60分鐘)題組一對電容器與電容的理解1．關(guān)于電容器和電容的概念，下列說法正確的是()A．任何兩個彼此絕緣又相互靠近的導(dǎo)體都可以看成是一個電容器B．用電源對平行板電容器充電后，兩極板肯定帶有等量異種電荷C．某一電容器帶電荷量越多，它的電容就越大D．某一電容器兩板間的電壓越高，它的電容就越大答案AB解析電容器是盛電的容器，電容是描述電容器盛電本事大小的物理量．電容的大小與電容器帶電多少及兩極間電壓大小都無關(guān)．2．下列關(guān)于電容器和電容的說法中，正確的是()A．依據(jù)C＝eq\f(Q,U)可知，電容器的電容與其所帶電荷量成正比，跟兩板間的電壓成反比B．對于確定的電容器，其所帶電荷量與兩板間的電壓成正比C．無論電容器的電壓如何變化(小于擊穿電壓且不為零)，它所帶的電荷量與電壓的比值都恒定不變D．電容器的電容是表示電容器容納電荷本事的物理量，其大小與加在兩板間的電壓無關(guān)答案BCD解析由于電容器的電容是表示電容器容納電荷本事的物理量，是電容器的一種特性．一個電容器對應(yīng)唯一的電容值，不能說電容器的電容與其所帶電荷量成正比，與兩極板間的電壓成反比．因此A錯誤，C、D正確；由于電容是定值，由Q＝CU知，其所帶電荷量與兩板間的電壓成正比，故B正確．圖11063．如圖1106所示試驗中，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，平行板電容器充電，且上極板帶正電B．開關(guān)接1時，平行板電容器充電，且上極板帶負電C．開關(guān)接2時，平行極電容器充電，且上極板帶正電D．開關(guān)接2時，平行板電容器充電，且上極板帶負電答案A解析開關(guān)接1時，平行板電容器充電，上極板與電源正極相連而帶正電，A對，B錯；開關(guān)接2時，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．圖11074．如圖1107所示，為某一電容器中所帶電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5.0×10－2D．該電容器的電量變化量為0.20答案B解析由Q＝CU知，U降低，Q減小，故為放電過程，A錯B對；由C＝eq\f(Q,U)＝eq\f(0.2,40)F＝5×10－3F，可知C錯；ΔQ＝CΔU＝5×10－3×4C＝0.02C，D錯．5．有兩個平行板電容器，它們的電容之比為5∶4，它們的帶電荷量之比為5∶1，兩極板間距離之比為4∶3，則兩極板間電壓之比和電場強度之比分別為()A．4∶11∶3 B．1∶43∶1C．4∶13∶1 D．4∶14∶3答案C解析由U＝eq\f(Q,C)得：eq\f(U1,U2)＝eq\f(Q1C2,Q2C1)＝eq\f(5×4,5)＝eq\f(4,1)，又由E＝eq\f(U,d)＝eq\f(Q,Cd)得：eq\f(E1,E2)＝eq\f(Q1C2d2,Q2C1d1)＝eq\f(5×4×3,5×4)＝eq\f(3,1)，所以選項C正確．題組二平行板電容器的兩類典型問題6．連接在電源兩極上的平行板電容器，當(dāng)兩極板間距離減小時()A．電容器的電容C變大B．電容器極板的帶電荷量變大C．電容器兩極板間的電勢差U變大D．電容器兩極板間的電場強度E變大答案ABD解析電容器兩極板間距離減小，由C∝eq\f(εrS,d)得其電容變大，所以A正確；由于電容器連在電源上，所以兩極板間的電壓保持不變，故C錯誤；由Q＝CU得電容器所帶電荷量變大，所以B正確；由E＝eq\f(U,d)知，兩極板間的場強變大，所以D正確．7．一充電后的平行板電容器保持兩極板的正對面積、間距和電荷量不變，在兩極板間插入一電介質(zhì)，其電容C和兩極板間的電勢差U的變化狀況是()A．C和U均增大 B．C增大，U減小C．C減小，U增大 D．C和U均減小答案B解析由平行板電容器電容打算式C＝eq\f(εrS,4πkd)知，當(dāng)插入電介質(zhì)后，εr變大，則在S、d不變的狀況下C增大；由電容定義式C＝eq\f(Q,U)得U＝eq\f(Q,C)，又電荷量Q不變，故兩極板間的電勢差U減小，選項B正確．8．如圖1108所示為“爭辯影響平行板電容器電容的因素”的試驗裝置，以下說法正確的是()圖1108A．A板與靜電計的指針帶的是異種電荷B．甲圖中將B板上移，靜電計的指針偏角增大C．乙圖中將B板左移，靜電計的指針偏角不變D．丙圖中將電介質(zhì)插入兩板之間，靜電計的指針偏角減小答案BD解析靜電計指針與A板連為一個導(dǎo)體，帶電性質(zhì)相同，A錯誤；依據(jù)C＝eq\f(εrS,4πkd)，C＝eq\f(Q,U)，B板上移，S減小，C減小，Q不變，U增大，B正確；B板左移，d增大，C減小，U增大，C錯誤；插入電介質(zhì)，εr增大，電容C增大，U減小，D正確．圖11099．如圖1109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不變答案AD解析保持開關(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變化，E不變，電場力不變，θ不變．故C錯誤，D正確．題組三電容器的綜合應(yīng)用10.圖11010(2022·湖北八校聯(lián)考)如圖11010所示，兩塊大小、外形完全相同的金屬板正對著水平放置，構(gòu)成一個平行板電容器．將兩金屬板分別與電源兩極相連，閉合開關(guān)S達到穩(wěn)定后，在兩板間有一帶電液滴P恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)，下列推斷正確的是()A．保持開關(guān)S閉合，減小兩極間的距離，液滴向上運動B．保持開關(guān)S閉合，減小兩板間的距離，液滴向下運動C．?dāng)嚅_開關(guān)S，減小兩板間的距離，液滴向上運動D．?dāng)嚅_開關(guān)S，減小兩板間的距離，液滴向下運動答案A解析由液滴靜止得mg＝Eq，保持開關(guān)S閉合，E＝eq\f(U,d)，U肯定，減小d，合力向上，故A正確，B錯誤；斷開開關(guān)S，E＝eq\f(U,d)＝eq\f(Q,Cd)＝eq\f(4kπQ,εS)，Q肯定，減小d，E不變，合力仍為零，故C、D錯誤．圖1101111．如圖11011所示是一個平行板電容器，其電容為C，帶電荷量為Q，上極板帶正電荷．現(xiàn)將一個摸索電荷q由兩極板間的A點移動到B點，A、B兩點間的距離為l，連線AB與極板間的夾角為30°，則電場力對摸索電荷q所做的功等于()A.eq\f(qCl,Qd)B.eq\f(qQl,Cd)C.eq\f(qQl,2Cd)D.eq\f(qCl,2Qd)答案C解析依據(jù)U＝eq\f(Q,C)，E＝eq\f(U,d)可得E＝eq\f(Q,Cd)，所以，A→B電場力做功，W＝qElsin30°＝eq\f(qQl,2Cd).圖1101212．如圖11012所示，已知平行板電容器兩極板間距離d＝4mm，充電后兩極板電勢差為120V．A板帶正電，若它的電容為3μF，且P到A板距離為1(1)每一板的帶電荷量；(2)一個電子在P點具有的電勢能；(3)一個電子從B板動身到A板獲得的動能；(4)兩板間的電場強度．答案(1)3.6×10－4C(2)－90eV(3)120(4)3×104N/C解析(1)由Q＝UC得Q＝120×3×10－6C＝3.6×10－(2)EP＝－eφP＝－eeq\f(UAB,d)dPB＝－90eV.(3)由于電子從B板動身到A板的過程中電場力做正功，電勢能減小，動能增加，所以由動能定理得Ek－0＝－eUBA，Ek＝120eV.(4)E＝eq\f(U,d)＝3×104N/C.圖1101313．如圖11013所示，一平行板電容器跟一電源相接，當(dāng)S閉合時，平行板電容器極板A、B間的一帶電液滴恰好靜止．(1)若將兩板間距離增大為原來的兩倍，那么液滴的運動狀態(tài)如何變化？(2)若先將S斷開，再將兩板間距離增大為原來的兩倍，液滴的運動狀態(tài)又將如何變化？答案見解析解析帶電液滴靜止時，所受的電場力和重力平衡，液滴帶負電，由于液滴所受重力不變，液滴運動狀態(tài)隨電場力的變化而變化，由于電場力F＝Eq，因此，只要分析出場強E的變