人教版高二物理选修3-1课时作业第一章 静电场 1.8电容器的电容 word版含解析答案

人教版选修3-1课时作业第一章静电场电容器的电容

一、选择题

1.某一电解电容器如图甲所示,接入如图乙所示的电路,下列说法正确的是()

A.该电容器只有在电压为45 V时,电容才是33 μF

B.该电容器能容纳的最大电荷量为3.3×10-5 C

C.接通电路后,电容器的电容仍是33 μF

D.接通电路后,灯泡能持续发亮

2.(多选)下列关于电容器和电容的说法中,正确的是()

可知,电容器的电容与其所带电荷量成正比,跟两极板间的电压成反比

A.根据C=Q

U

B.对于确定的电容器,其所带电荷量与两板间的电压成正比

C.对于确定的电容器,无论其两板间的电压如何变化(小于击穿电压且不为零),它所带的电荷量与电压的比值都恒定不变

D.电容器的电容是表示电容器容纳电荷本领大小的物理量,其大小与加在两板间的电压无关

3.对于一个给定的电容器,其电容C、电荷量Q及两极板间的电压U的关系,下图中描述正确的是()

,则()

4.一个已充电的电容器,若使它的电荷量减少3×10-4 C,则其电压减少为原来的1

3

A.电容器原来的带电荷量为9×10-4 C

B.电容器原来的带电荷量为4.5×10-4 C

C.电容器原来的电压为1 V

D.电容器的电容变为原来的1

3

5.(多选)如图所示,当待测物体左右移动时,电介质随之在电容器两极板之间移动。如果测出了电容的变化,就能知道物体位移的变化。若电容器的电容变大,则物体可能的运动方式是()

A.加速向右移动

B.加速向左移动

C.减速向右移动

D.减速向左移动

6.(多选)如图所示,平行板电容器两极板A、B与电池两极相连,一带正电小球悬挂在电容器两极板间。闭合开关S,充电完毕后悬线与竖直方向夹角为θ,则()

A.保持S闭合,将A板向B板靠近,则θ增大

B.保持S闭合,将A板向B板靠近,则θ不变

C.断开S,将A板向B板靠近,则θ增大

D.断开S,将A板向B板靠近,则θ不变

7.如图所示,电容器与输出电压为U的直流电源(内阻不计)连接,下极板接地。一带电油滴位于电容器中的P点,恰好处于静止状态。现将平行板电容器上极板竖直向上移动一小段距离,则()

A.带电油滴将沿竖直方向向上运动

B.P点的电势将减小

C.带电油滴的电势能将减小

D.电容器的电容减小,极板带电荷量将增大

8.(多选)如图所示,用静电计可以测量已充电的平行板电容器两极板间的电势差U,现使B板带正电,实验中,电荷量不变,则下列判断正确的是()

A.增大两极板之间的距离,静电计指针张角变大

B.将A板稍微上移,静电计指针张角将变大

C.若将玻璃板插入两极板之间,则静电计指针张角变大

D.若将A 板拿走,则静电计指针张角变为零

9.如图所示,平行板电容器带有等量异种电荷,与静电计相连,静电计金属外壳和电容器下极板都接地。在两极板间有一固定在P 点的点电荷,以E 表示两极板间的电场强度,E p 表示点电荷在P 点的电势能,θ表示静电计指针的偏角。若保持下极板不动,将上极板向下移动一小段距离至图中虚线位置,则( )

A.θ增大,E 增大

B.θ增大,E p 不变

C.θ减小,E p 增大 D .θ减小,E 不变

10.如图所示,D 是一个二极管,AB 是平行板电容器,在电容器两极板间有一带电微粒P 处于静止状态,当两极板A 和B 间的距离增大一些的瞬间(两极板仍平行),带电微粒P 的运动情况是( )

A.向下运动

B.向上运动

C.仍静止不动

D.不能确定

11.一平行板电容器的电容为C,两板间的距离为d,上板带正电,电荷量为Q,下板带负电,电荷量也为Q,它们产生的电场在很远处的电势为零。两个带异号电荷的小球用一绝缘刚性杆相连,小球的电荷量都为q,杆长为l,且l

A.

Qlq

Cd

B.0

C.Qq

Cd

(d-l) D.Clq Qd

12.如图所示为一只电容式传感器部分构件的示意图。当动片(实线圈)和定片(虚线圈)之间正对扇形区的圆心角的角度θ发生变化时,电容C便发生变化,于是通过测量电容C的变化情况就可以知道θ的变化情况。那么,在下列关系图中,能正确反映θ和C间函数关系的是()

13. (多选)如图所示,电路中A、B为两块竖直放置的金属板,C是一只静电计,开关S合上后,静电计指针张开一定角度,下述做法可使静电计指针张角增大的是()

A.使A、B两板靠近一些

B.使A、B两板正对面积减小一些

C.断开S后,使A板向左平移一些

D.断开S后,使A、B正对面积减小一些

14.如图所示,两平行正对的带电金属板A、B水平放置,其中B板接地,一带电油滴恰好静止地悬浮在P点。下列说法正确的是()

A.将A板向下移动一段距离,两板间电势差增大

B.将A板水平向左移动一小段距离,油滴向上加速运动

C.A板以左端为轴(垂直于纸面)逆时针旋转一个小角度后油滴仍保持静止状态

D.增加A板所带电荷量,P点电势一定升高

15.如图所示是一个电池E、电阻R与平行板电容器组成的串联电路,平行板电容器中央有一个液滴处于平衡状态,当增大电容器两板间距离的过程中()

A.电容器的电容变大

B.电阻R中有从a流向b的电流

C.液滴带正电

D.液滴仍然平衡

16.如图,水平放置的平行板电容器上极板带正电,所带电荷量为Q,板间距离为d,上极板与静电计相连,静电计金属外壳和电容器下极板都接地。在两极板正中间P点有一个静止的带电油滴,所带电荷量的绝对值为q,静电力常量为k,下列说法正确的是()

A.油滴带正电

B.油滴受到的电场力大小为4kQq

d2

C.若仅将上极板移到图中虚线位置,则静电计指针张角减小

D.若仅将上极板移到图中虚线位置,则油滴将加速向上运动

二、非选择题

17.如图,一平行板电容器的两个极板竖直放置,在两极板间有一带电小球,小球用一绝缘轻线悬挂于

O点。现给电容器缓慢充电,使两极板所带电荷量分别为+Q和-Q,此时悬线与竖直方向的夹角为30°。再给电容器缓慢充电,直到悬线和竖直方向的夹角增加到60°,且小球与两极板不接触。求第二次充电使电容器正极板增加的电荷量。

18.如图所示,一平行板电容器接在U=12 V的直流电源上,电容C=3.0×10-10 F,两极板间距离

d=1.2×10-3 m,g取10 m/s2,求:

(1)该电容器所带电荷量;

(2)若板间有一带电微粒,其质量为m=2.0×10-3 kg,恰在板间处于静止状态,则该微粒带电荷量为多少?带何种电荷?

答案

一、选择题

1.C无论电容器是否充电,其电容都是33 μF,选项A错误,C正确;该电容器能容纳的最大电荷量Q=CU=1.5×10-3 C,选项B错误;灯泡仅在电容器充电时发光,充电结束后,灯泡熄灭,选项D错误。

2.BCD电容器的电容是表示电容器容纳电荷本领大小的物理量,一个确定的电容器对应唯一的电容值,由电容的定义式知,确定的电容器所带电荷量与电压的比值恒定不变,不能说电容器的电容与其所带电荷量成正比,与两极板间的电压成反比,因此A错误,C、D正确。对于确定的电容器,由于电容是定值,由Q=CU知,其所带电荷量与两板间的电压成正比,故B正确。

3.B 电容的定义式为C=Q

U ,电容器的电容由本身的性质决定,与Q 和U 无关,所以C 不随U 、Q 变化,

故A 错误,B 正确。根据Q=CU,知Q 与U 成正比,故C 、D 错误。

4.B 由C=ΔQ

ΔU

得|ΔQ|=C(U -1

3

U)=2

3

CU=2

3

Q,Q=3

2

|ΔQ|=4.5×10-4 C,故A 错误,B 正确。因电容器的电容不

知,所以无法得出电容器原来的电压,C 错误。电容是由电容器本身决定的,跟电压和电荷量的变化无关,所以电容器的电容不变,D 错误。

5.BD 电介质插入电容器板间的部分越多,相对介电常数εr 越大,根据C=εr S

4πkd

可知,当电容C 变大

时,εr 应该增大,电介质板应向左移动,所以选项B 、D 正确。

6.AD 保持开关S 闭合,电容器两极板间的电势差不变,带正电的A 板向B 板靠近,极板间距离减小,电场强度E 增大,小球所受的电场力变大,θ增大,故A 正确,B 错误;断开开关S,电容器所带的电荷量不变,C=

εr S

4πkd

,E=U d =Q Cd

=

4πkQ εr S

,故d 变化,E 不变,电场力不变,θ不变,故C 错误,D 正确。

7.B 上极板向上移动一小段距离后,板间电压不变,故电场强度将减小,油滴所受电场力减小,故油滴将向下运动,A 错误;P 点的电势大于0,且P 点与下极板间的电势差减小,所以P 点的电势减小,B 正确;油滴向下运动时电场力做负功,油滴的电势能应增加,C 错误;电容器的电容C=εr S

4πkd

,由于d 增大,

电容C 应减小,极板带电荷量Q=CU 将减小,D 错误。

8.AB 电容器上所带电荷量一定,由公式C=

εr S 4πkd

知,当d 变大时,C 变小,再由C=Q

U

得U 变大,选项A 正

确;当A 板上移时,正对面积S 变小,C 也变小,U 变大,选项B 正确;当插入玻璃板时,C 变大,U 变小,选项C 错误;当将A 板拿走时,相当于使d 变得更大,C 更小,故U 应更大,选项D 错误。

9.D 由题意可知平行板电容器的带电荷量Q 不变,当下极板不动,上极板向下移动一段距离时,两极板间距d 减小,则电容C 变大,由U=Q

C 可知U 变小,则静电计指针的偏角θ减小。因为两板间电场强

度E=U d =Q Cd

=

4πkQ εr S

,所以E 不变。因为E 不变,则点电荷从P 点移动到下极板(电势为零)电场力做功不变,

电势能的变化相同,则点电荷在P 点的电势能E p 不变,故只有选项D 正确。

10.C 当带电微粒P 静止时,对其进行受力分析得Eq=mg,即U

d q=mg 。当A 、B 之间距离增大时,电容器

的电容C 减小,由Q=CU 得,Q 也减小,但由于电路中连接了一个二极管,它具有单向导电性,不能放电,故电容器A 、B 两极板上的电荷量不变,场强不变,电场力仍等于微粒的重力,故带电微粒仍保持静止状态,选项C 正确。

11.A 当两个带等量异号电荷的小球从很远处移到电场中同一点时,电场力做功为零,再将某一球沿电场线移动l 距离,此时克服电场力做功即所求。场强E=U

d =Q

Cd

,克服电场力做功W=Eql=Qlq

Cd

,A 正确。

12.D 由平行板电容器电容公式C=

εr S

4πkd

知C ∝S,又S ∝θ,故C ∝θ,故D 对。

13.CD 静电计显示的是A 、B 两极板间的电压,指针张角越大,表示两板间的电压越大。合上S 后,A 、B 两板与电源两极相连,板间电压等于电源电压,不变,静电计指针张角不变;断开S 后,板间距离增大,或正对面积减小,都将使电容器的电容变小,而电容器所带的电荷量不变,由C=Q

U 可知,板间电压U 增

大,从而静电计指针张角增大。所以选C 、D 。 14.B 由题意可知,电荷量不变,由公式C=

εr S

4πkd

可知,将A 板向下移动一段距离,电容增大,根据C=Q

U

可

知,两板间电势差减小,故A 错误。由题意可知,电荷量不变,由公式C=

εr S

4πkd

可知,将A 板水平向左移动

一小段距离,电容减小,根据C=Q

U

可知,两板间电势差增大,由公式E=U d

可知,两板间的电场强度增大,所

以油滴向上加速运动,故B 正确。A 板以左端为轴(垂直于纸面)逆时针旋转一个小角度即减小了正对面积,由公式C=

εr S

4πkd

可知,电容减小,根据C=Q U

可知,板间电势差增大,由公式E=U

d

可知,两板间的电场强

度增大,所以油滴向上加速运动,故C 错误。增加A 板所带电荷量,两板间的电势差增大,两板间的电场强度增大,由于不知道A 板电性,P 点电势可能升高或降低,故D 错误。 15.B 由电容器的决定式C=

εr S

4πkd

可知,当d 增大时,C 减小,故A 错误;因电容器与电源相连,电容器两

端的电压不变;则C 减小时,由Q=UC 可知,电容器两极板的电荷量减小,故R 中电流方向由a 到b,故B 正确;液滴受力平衡,则液滴受电场力向上;而上极板为正极,则说明液滴带负电,故C 错误;因电压不变,d 增大,则E 减小,故液滴受到的电场力减小,则液滴加速向下运动,故D 错误。

16.C油滴所受电场力与重力平衡,根据题意知场强方向竖直向下,可知油滴带负电,故A错误;极板

间的电场为匀强电场,库仑定律不适用,故B错误;上极板下移,间距d减小,根据E=4πkQ

εr S

知场强E不变,油滴处于二力平衡状态,静止不动,另据U=Ed可知两极板间电压变小,静电计指针张角减小,故C正确,D错误。

二、非选择题

17.答案2Q

解析设电容器的电容为C,两板间距为d,第一次充电后两板间电场强度为:E=Q

Cd

①设小球质量为m,所带电荷量为q,当悬线与竖直方向的夹角为θ1=30°时,小球受重力mg、拉力和电场力qE这三个力而处于平衡状态,则有:qE=mg tan θ1②

由①②得 tan θ1=qQ

mgCd

③

所以悬线与竖直方向的夹角θ与两板带的电荷量Q有关,设第二次充电过程增加的电荷量为

ΔQ,悬线偏角θ2=60°,小球再次受力平衡,有tan θ2=q(Q+ΔQ)

mgCd

④

联立③④得: tan θ1

tan θ2=Q

Q+ΔQ

,代入数据得ΔQ=2Q

18.答案(1)3.6×10-9 C(2)2.0×10-6 C负电

解析(1)根据公式C=Q

U

可得Q=CU=3.0×10-10×12 C=3.6×10-9 C 。

(2)对于平行板电容器的电场有E=U

d ,微粒在电场中受到竖直向下的重力和竖直向上的电场力,所

以微粒带负电,根据二力平衡,有mg=qE,联立可得

q=mgd U

=

2.0×10-3×10×1.2×10-312

C=2.0×10-6 C 。