高考物理一輪復(fù)習(xí) 第8章 電場(chǎng) 微專題41 電容器問題試題 粵教版-粵教版高三物理試題

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1、41 電容器問題 [方法點(diǎn)撥]　(1)兩類動(dòng)態(tài)問題的分析要抓住C＝＝和E＝三個(gè)基本關(guān)系；(2)板間粒子的運(yùn)動(dòng)常用動(dòng)力學(xué)方法或動(dòng)能定理分析． 1．(電容器動(dòng)態(tài)分析)在如圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置中，平行板電容器的極板A與靜電計(jì)相接，極板B接地．若極板B稍向上移動(dòng)一點(diǎn)，由觀察到的靜電計(jì)指針變化做出平行板電容器電容變小的結(jié)論的依據(jù)是(　　) 圖1 A．極板上的電荷量幾乎不變，兩極板間的電壓變大 B．極板上的電荷量幾乎不變，兩極板間的電壓變小 C．兩極板間的電壓不變，極板上的電荷量變小 D．兩極板間的電壓不變，極板上的電荷量變大 2．(板間粒子運(yùn)動(dòng)分析)(多選)如圖2所示，兩塊較大的金

2、屬板A、B相距為d，平行放置并與一電源相連，S閉合后，兩極板間恰有一質(zhì)量為m、帶電荷量為q的油滴處于靜止?fàn)顟B(tài)，則以下說法正確的是(　　) 圖2 A．若將S斷開，則油滴將做自由落體運(yùn)動(dòng)，G表中無電流 B．若將A向左平移一小段位移，則油滴仍然靜止，G表中有b→a的電流 C．若將A向上平移一小段位移，則油滴向下加速運(yùn)動(dòng)，G表中有b→a的電流 D．若將A向下平移一小段位移，則油滴向上加速運(yùn)動(dòng)，G表中有b→a的電流 3．(電容器應(yīng)用)(多選)在一塊半導(dǎo)體基板上陳列了10萬顆金屬顆粒，每一顆顆粒充當(dāng)電容器的一極，外表面絕緣，手指貼在其上構(gòu)成電容器的另一極，這就組成了指紋傳感器．當(dāng)手指的

3、指紋一面與絕緣表面接觸時(shí)，由于指紋深淺不同，對(duì)應(yīng)的峪(凹陷的部分)和嵴(凸起的部分)與電容感應(yīng)顆粒間形成一個(gè)個(gè)電容大小不同的電容器，其工作過程是通過對(duì)電容感應(yīng)顆粒預(yù)先充電到某一參考電壓，然后對(duì)每個(gè)電容的放電電流進(jìn)行測(cè)量，設(shè)備采集到不同的數(shù)值匯總，也就完成了指紋的采集，則(　　) A．指紋的嵴與半導(dǎo)體基板上對(duì)應(yīng)的金屬顆粒距離近，電容小 B．指紋的峪與半導(dǎo)體基板上對(duì)應(yīng)的金屬顆粒距離遠(yuǎn)，電容小 C．對(duì)每個(gè)電容感應(yīng)顆粒都充電到某一參考電壓，在手指擠壓絕緣表面時(shí)，電容器電極間的距離減小，金屬顆粒電極帶電荷量減小 D．對(duì)每個(gè)電容感應(yīng)顆粒都充電到某一參考電壓，在手指從絕緣表面抬起時(shí)，電容器電極間的距

4、離增大，金屬顆粒電極帶電荷量減小 4．(多選)目前智能手機(jī)普遍采用了電容屏．電容觸摸屏是利用對(duì)人體的電流感應(yīng)進(jìn)行工作的．它是一塊四層復(fù)合玻璃屏，玻璃屏的內(nèi)表面和夾層各涂有一層ITO，最外層為一薄層矽土玻璃保護(hù)層，夾層ITO涂層作為工作面．當(dāng)手指觸摸電容觸摸屏?xí)r，手指和屏的夾層工作面形成一個(gè)電容器，因?yàn)楣ぷ髅嫔辖佑懈哳l信號(hào)，電流通過電容器分別從屏的四個(gè)角上的電極中流出，并且流經(jīng)這四個(gè)電極的電流與手指到四角的距離成正比，控制器通過對(duì)這四個(gè)電流比例的精確計(jì)算，得出觸摸點(diǎn)的位置．對(duì)于觸摸屏，下列說法正確的是(　　) A．使用絕緣筆，在電容屏上也能進(jìn)行觸控操作 B．手指與屏的接觸面積變大時(shí)，電

5、容變小 C．電容觸摸屏只需要觸摸，不需要壓力即能產(chǎn)生位置信號(hào) D．手指壓力變大時(shí)，手指與屏的夾層工作面距離變小，電容會(huì)變大 5．(多選)電容式加速度傳感器的原理如圖3所示，質(zhì)量塊左、右側(cè)連接電介質(zhì)、輕質(zhì)彈簧，彈簧與電容器固定在外框上，質(zhì)量塊可帶動(dòng)電介質(zhì)移動(dòng)，改變電容．則(　　) 圖3 A．電介質(zhì)插入極板間越深，電容器電容越小 B．當(dāng)傳感器以恒定加速度運(yùn)動(dòng)時(shí)，電路中有恒定電流 C．若傳感器原來向右勻速運(yùn)動(dòng)，突然減速時(shí)彈簧會(huì)壓縮 D．當(dāng)傳感器由靜止突然向右加速時(shí)，電路中有順時(shí)針方向的電流 6．如圖4,平行板電容器兩極板M、N相距為d，兩極板分別與電壓為U的恒定電源兩極連接，極

6、板M帶正電．現(xiàn)有一質(zhì)量為m、帶電量為q的帶電油滴在極板中央處于靜止?fàn)顟B(tài)，則(　　) 圖4 A．M、N極板之間的電場(chǎng)強(qiáng)度為 B．油滴帶正電 C．帶電油滴的比荷＝ D．將極板N向下緩慢移動(dòng)一小段距離Δd，油滴的加速度為－g 7．如圖5所示，一平行板電容器的電容為C，兩板間的距離為d，上板帶正電，電量為Q，下板帶負(fù)電，電量也為Q，它們產(chǎn)生的電場(chǎng)在很遠(yuǎn)處的電勢(shì)為零．兩個(gè)帶異號(hào)電荷的小球用一絕緣剛性桿相連，小球的電量都為q，桿長(zhǎng)為l，且l

7、分布不變)(　　) 圖5 A. B．0 C.(d－1) D. 8．如圖6甲所示的電路，電源電動(dòng)勢(shì)E＝8 V，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出)，i軸每小格表示0.1 mA，t軸每小格表示0.1 s，圖線與坐標(biāo)軸所圍成的面積約為80個(gè)小方格．則下列說法正確的是(　　) 圖6 A．充電電流由a極板穿過電容器內(nèi)部流向b極板 B．放電時(shí)電流沿順時(shí)針方向 C．電容器充電完畢時(shí)，所帶電荷量約為

8、8×10－4 C D．電容器的電容約為0.1 F 9．(多選)如圖7所示，兩塊大小、形狀完全相同的金屬平板A、B平行放置，構(gòu)成一平行板電容器，電容器下極板接地，閉合開關(guān)S，恒定直流電源給電容器充電．在兩極板間有固定點(diǎn)P.用E表示兩極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度，φ表示P點(diǎn)的電勢(shì)，下列說法正確的是(　　) 圖7 A．保持S接通，上極板A不動(dòng)，將下極板B緩慢向下移動(dòng)少許到B′，φ增大 B．保持S接通，上極板A不動(dòng)，將下極板B緩慢向下移動(dòng)少許到B′，E增大 C．若斷開S，下極板B不動(dòng)，將上極板A緩慢向下移動(dòng)少許到A′，則E不變 D．若斷開S，下極板B不動(dòng)，將上極板A緩慢向下移動(dòng)少許到A′，φ減小

9、 答案精析 1．A 2．BC　[S斷開，兩板所帶電荷量不變，板間電壓不變，電場(chǎng)強(qiáng)度不變，油滴仍然靜止， A錯(cuò)；A左移，電壓不變，電場(chǎng)強(qiáng)度不變，油滴仍靜止，但S變小，電容C變小，由C＝，電荷量變小，電容器放電，G表中電流從b流向a，B對(duì)；若將A板上移，d增大，板間電壓不變，電場(chǎng)強(qiáng)度變小，油滴向下加速運(yùn)動(dòng)，電容變小，由C＝，電荷量變小，電容器放電，G表中電流從b流向a，C對(duì)；同理，D錯(cuò)．] 3．BD　[指紋的嵴與半導(dǎo)體基板上對(duì)應(yīng)的金屬顆粒距離近，根據(jù)電容的決定式C＝知電容大，指紋的峪與半導(dǎo)體基板上對(duì)應(yīng)的金屬顆粒距離遠(yuǎn)，則電容小，故A錯(cuò)，B對(duì)；手指擠壓絕緣表面時(shí)，電容器電極間的距離減小，電

10、容增大，根據(jù)Q＝CU知，金屬顆粒電極帶電荷量增大，故C錯(cuò)；在手指從絕緣表面抬起時(shí)，電容器電極間的距離增大，電容減小，根據(jù)Q＝CU知，金屬顆粒電極帶電荷量減小，故D對(duì)．] 4．CD　[據(jù)題意可知，絕緣筆與工作面不能形成一個(gè)電容器，所以不能在電容觸摸屏上面進(jìn)行觸控操作，A項(xiàng)錯(cuò)誤；手指與屏的接觸面積變大，電容應(yīng)變大，B項(xiàng)錯(cuò)誤；電容觸摸屏只需要觸摸，因?yàn)榱鹘?jīng)四個(gè)電極的電流與手指頭到四角的距離成比例，控制器就能確定手指的位置，無需手指有壓力，C項(xiàng)正確；手指壓力變大時(shí)，因?yàn)槭种概c屏的夾層工作面距離變小，電容將變大，D項(xiàng)正確．] 5．CD　[由C＝知，電介質(zhì)插入越深，εr越大，即C越大，A錯(cuò)；當(dāng)傳感器以

11、恒定加速度運(yùn)動(dòng)時(shí)，電介質(zhì)相對(duì)電容器靜止，電容不變，電路中沒有電流，B錯(cuò)；傳感器向右勻速運(yùn)動(dòng)，突然減速時(shí)，質(zhì)量塊由于慣性相對(duì)傳感器向右運(yùn)動(dòng)，彈簧壓縮變短，C對(duì)；傳感器由靜止突然向右加速時(shí)，電介質(zhì)相對(duì)電容器向左運(yùn)動(dòng)，εr增大，C增大，電源電動(dòng)勢(shì)不變，由C＝知Q增大，上極板電荷量增大，即電路中有順時(shí)針方向的電流，D對(duì)．] 6．C　[M、N極板之間的電場(chǎng)強(qiáng)度為E＝，選項(xiàng)A錯(cuò)誤．由題意知油滴受到的電場(chǎng)力豎直向上，又上極板帶正電，故油滴帶負(fù)電荷，選項(xiàng)B錯(cuò)誤．由mg＝qE＝q可得帶電油滴的比荷＝，選項(xiàng)C正確．將極板N向下緩慢移動(dòng)一小段距離Δd，極板之間電場(chǎng)強(qiáng)度E＝，場(chǎng)強(qiáng)E減小，帶電油滴所受電場(chǎng)力減小，重力

12、將大于電場(chǎng)力，油滴將向下加速運(yùn)動(dòng)．由mg－qE＝ma解得油滴的加速度為a＝g－，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．] 7．A　[因?yàn)殡妶?chǎng)力做功與路徑無關(guān)，移動(dòng)兩電荷的過程可等效為——假設(shè)兩電荷未用一絕緣剛性桿相連，但彼此絕緣放在一起，首先將兩電荷同時(shí)移動(dòng)到題中負(fù)電荷的位置，在此過程中電場(chǎng)力對(duì)兩電荷分別做了等量的正功和負(fù)功，其總功W1＝0，然后保持負(fù)電荷不動(dòng)，將正電荷沿電場(chǎng)線移動(dòng)到題中的位置，在勻強(qiáng)電場(chǎng)中做的功為W2＝Eql＝ql＝，因此整個(gè)移動(dòng)過程中電場(chǎng)力的總功大小為W＝W1＋W2＝.] 8．C　[電流不能穿過電容器，否則電容器會(huì)被擊穿，而充電的本質(zhì)是a極板上的電子通過電源到達(dá)b板，A錯(cuò)；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)針方向，B錯(cuò)；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0.1×10－3×0.1×80 C＝8×10－4 C，C對(duì)；電容C＝＝1×10－4 F，D錯(cuò)．] 9．AC　[S接通時(shí)，兩板間的電壓不變，B板下移，因UAP＋UPB＝U，即EdAP＋EdPB＝U，由于d增大，所以E減小，UAP減小，UPB增大，φ＝UPB增大，選項(xiàng)A正確，選項(xiàng)B錯(cuò)誤． S斷開時(shí)，兩極板上的電荷量不變，E＝＝，而C＝，由此可得E與d無關(guān)，所以電場(chǎng)強(qiáng)度不變，φ＝UPB＝EdPB也不變，選項(xiàng)C正確，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．]