2018-2019學(xué)年高中物理 第一章 靜電場 課時(shí)提升作業(yè)七 1.8 電容器的電容 新人教版選修3-1.doc

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課時(shí)提升作業(yè) 七 電容器的電容 (20分鐘　50分) 一、選擇題(本題共4小題，每小題7分，共28分) 1.關(guān)于電容器，下列說法正確的是 (　　) A.在充電過程中電流恒定 B.在放電過程中電容減小 C.能儲(chǔ)存電荷，但不能儲(chǔ)存電能 D.兩個(gè)彼此絕緣又靠近的導(dǎo)體可視為電容器 【解析】選D。電容器充、放電過程中電流都是變化的，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；電容大小是電容器本身的屬性，由自身決定，與放電、充電無關(guān)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；電容器儲(chǔ)存電荷的過程即儲(chǔ)存電能的過程，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；任何兩個(gè)彼此絕緣又相距很近的導(dǎo)體，都可以看成一個(gè)電容器。 【補(bǔ)償訓(xùn)練】 (多選)下列關(guān)于電容器的敘述正確的是 (　　) A.電容器是儲(chǔ)存電荷和電能的容器，只有帶電的容器才稱為電容器 B.任何兩個(gè)彼此絕緣而又相距很近的導(dǎo)體，就組成了電容器，跟這兩個(gè)導(dǎo)體是否帶電無關(guān) C.電容器所帶的電荷量是指兩個(gè)極板所帶電荷量的絕對(duì)值 D.電容器充電過程，是將電能轉(zhuǎn)變成電容器的電場能并儲(chǔ)存起來的過程；電容器放電的過程，是將電容器儲(chǔ)存的電場能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的過程 【解析】選B、D。電容器是儲(chǔ)存電荷的容器，不論是否帶電都稱為電容器，所以選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；電容器所帶電荷量是指一個(gè)極板所帶電荷量的絕對(duì)值，所以選項(xiàng)C錯(cuò)誤；電容器的充電過程是將由電源獲得的電能轉(zhuǎn)化為電場能的過程，放電過程是將電場能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的過程，所以選項(xiàng)D正確。 2.(多選)有一個(gè)正充電的電容器，若使它帶的電荷量減少310-6 C，則其電壓降為原來的13，則 (　　) A.電容器原來帶的電荷量是910-6 C B.電容器原來帶的電荷量是4.510-6 C C.電容器原來的電壓可能是5 V D.電容器原來的電壓可能是510-7 V 【解析】選B、C。由題意知QU=Q-310-6U3，解得Q=4.510-6 C，A錯(cuò)誤，B正確；當(dāng)U1=5 V時(shí)，C1=QU1=4.510-65F=0.9 μF；當(dāng)U2=510-7 V時(shí)，C2=QU2=4.510-6510-7 F=9 F，電線線路上電容器的電容不可能達(dá)到F數(shù)量級(jí)，故原電壓值不可能是510-7 V，C正確，D錯(cuò)誤。 3.如圖所示的電容式話筒就是一種電容式傳感器，其原理是：導(dǎo)電性振動(dòng)膜片與固定電極構(gòu)成了一個(gè)電容器，當(dāng)振動(dòng)膜片在聲壓的作用下振動(dòng)時(shí)，兩個(gè)電極之間的電容發(fā)生變化，電路中電流隨之變化，這樣聲信號(hào)就變成了電信號(hào)。則當(dāng)振動(dòng)膜片向右振動(dòng)時(shí) (　　) A.電容器電容值減小 B.電容器帶電荷量減小 C.電容器兩極板間的電場強(qiáng)度增大 D.電阻R上電流方向自左向右 【解析】選C。振動(dòng)膜片向右振動(dòng)時(shí)電容器兩極板的距離變小，由C=εS4πkd知電容值增大，電容器板間電壓U不變，由C=QU知電容器所帶電荷量增大，正在充電，所以R中電流方向自右向左。在U不變的情況下，d減小，由E=Ud可知板間電場強(qiáng)度增大，故A、B、D錯(cuò)誤，C正確。 【補(bǔ)償訓(xùn)練】 1.靜電計(jì)是在驗(yàn)電器的基礎(chǔ)上制成的，用其指針張角的大小來定性顯示其金屬球與外殼之間的電勢差大小。如圖所示，A、B是平行板電容器的兩個(gè)金屬板，G為靜電計(jì)。開始時(shí)開關(guān)S閉合，靜電計(jì)指針張開一定角度，為了使指針張開的角度增大些，下列采取的措施可行的是 (　　) A.斷開開關(guān)S后，將A、B兩極板分開些 B.保持開關(guān)S閉合，將A、B兩極板分開些 C.保持開關(guān)S閉合，將A、B兩極板靠近些 D.保持開關(guān)S閉合，將變阻器滑動(dòng)觸頭向右移動(dòng) 【解析】選A。要使靜電計(jì)的指針張開角度增大些，必須使靜電計(jì)金屬球和外殼之間的電勢差增大。斷開開關(guān)S后，將A、B兩極板分開些，電容器的帶電量不變，電容減小，電勢差增大，A正確；保持開關(guān)S閉合，將A、B兩極板分開或靠近些，靜電計(jì)金屬球和外殼之間的電勢差不變，B、C錯(cuò)誤；保持開關(guān)S閉合，將滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)觸頭向右或向左移動(dòng)，靜電計(jì)金屬球和外殼之間的電勢差不變，D錯(cuò)誤。 2.(多選)平行板A、B組成電容器，充電后與靜電計(jì)相連，要使靜電計(jì)指針張角變大，下列措施可行的是 (　　) A.A板向上移動(dòng) B.B板向右移動(dòng) C.A、B板間插入電介質(zhì) D.減少極板上的電荷量 【解析】選A、B。A板向上移動(dòng)，正對(duì)面積S減小，或B板向右移動(dòng)，距離d增大，根據(jù)C=εrS4πkd，電容C均減小，由U=QC知電勢差U變大，靜電計(jì)指針偏轉(zhuǎn)角度增大，A、B對(duì)；A、B板間插入電介質(zhì)，相對(duì)介電常數(shù)εr增大，根據(jù)C=εrS4πkd，電容C增大，由U=QC知電勢差U變小，靜電計(jì)指針偏轉(zhuǎn)角度減小，C錯(cuò)；由U=QC得，減小電荷量Q，電勢差U變小，靜電計(jì)指針偏轉(zhuǎn)角度減小，D錯(cuò)。 【總結(jié)提升】利用靜電計(jì)分析電容器問題的兩條思路 (1)根據(jù)C=QU=εrS4πkd分析電容器兩端電壓的變化情況，從而確定靜電計(jì)張角的變化情況。 (2)根據(jù)靜電計(jì)張角的變化情況，結(jié)合C=QU=εrS4πkd，分析電容器所帶電荷量Q，正對(duì)面積S和極板間距離d的變化情況。 4.如圖所示，兩平行金屬板水平旋轉(zhuǎn)，構(gòu)成一個(gè)電容器。當(dāng)把兩金屬板接在某直流電的兩端時(shí)，板間有一帶電微粒恰好能保持靜止?fàn)顟B(tài)，則 (　　) A.該帶電微粒一定是帶負(fù)電荷 B.微粒只有處于兩板中央時(shí)，它才可能處于靜止?fàn)顟B(tài) C.若將兩極板間距調(diào)大一些，微粒將向下運(yùn)動(dòng) D.若將兩極板間距調(diào)小一些，微粒仍能保持平衡 【解析】選C。電容器下極板帶正電，極板間存在豎直向上的勻強(qiáng)電場，根據(jù)二力平衡，電荷所受電場力等于重力，方向豎直向上，故微粒帶正電，A錯(cuò)。帶電微粒在電容器兩極板間的任何位置受到的電場力都一樣，均能處于靜止?fàn)顟B(tài)，B錯(cuò)。將兩極板間距調(diào)大一些，由E=Ud知電場強(qiáng)度變小，微粒的電場力變小，微粒向下運(yùn)動(dòng)，C對(duì)。同理，將兩極板間距調(diào)小，電場強(qiáng)度變大，微粒的電場力變大，微粒向上運(yùn)動(dòng)，D錯(cuò)。 【補(bǔ)償訓(xùn)練】 如圖，一平行板電容器的兩極板與一電壓恒定的電源相連，極板水平放置，極板間距為d；在下極板上疊放一厚度為l的金屬板，其上部空間有一帶電粒子P靜止在電容器中。當(dāng)把金屬板從電容器中快速抽出后，粒子P開始運(yùn)動(dòng)。重力加速度為g。粒子運(yùn)動(dòng)的加速度為 (　　) 【解析】選A。帶電粒子在電容器兩極板間時(shí)受到重力和電場力的作用，最初處于靜止?fàn)顟B(tài)，由二力平衡條件可得：mg=q；當(dāng)把金屬板從電容器中快速抽出后，電容器兩極板間的電勢差不變，但兩極板間的距離發(fā)生了變化，引起電場強(qiáng)度發(fā)生了變化，從而電場力也發(fā)生了變化，粒子受力不再平衡，產(chǎn)生了加速度，根據(jù)牛頓第二定律ma=mg-qUd，兩式聯(lián)立可得a=g。 二、非選擇題(22分。要有必要的文字說明和解題步驟，有數(shù)值計(jì)算的要注明單位) 5.如圖所示，一平行板電容器接在U=12 V的直流電源上，電容C=3.010-10 F，兩極板間距離d=1.210-3 m，g取10 m/s2，求： (1)該電容器所帶電量。 (2)若板間有一帶電微粒，其質(zhì)量為m=2.010-3 kg，恰在板間處于靜止?fàn)顟B(tài)，則該微粒帶電荷量為多少？帶何種電荷？ 【解析】(1)由題意可得U=12 V，C=3.010-10 F， 根據(jù)公式C=QU可得Q=CU=3.010-1012 C=3.610-9 C。 (2)對(duì)于平行板電容器的電場有E=Ud；粒子在電場中受到豎直向下的重力和豎直向上的電場力，所以微粒帶負(fù)電，根據(jù)二力平衡，有mg=Eq，聯(lián)立可得q=mgdU=2.010-3101.210-312 C=2.010-6 C。 答案：(1)3.610-9 C　(2)2.010-6 C　負(fù)電 【能力挑戰(zhàn)區(qū)】 1.如圖所示，電容器的兩極板分別與電源的正、負(fù)極相連，在電容器兩極板間的距離由d迅速增大為2d的過程中，下列說法中正確的是 (　　) A.電容器兩極板間的電壓始終不變 B.電容器兩極板間的電壓瞬時(shí)升高后又恢復(fù)原值 C.根據(jù)Q=CU可知，電容器所帶電荷量先增大后減小 D.電路中電流由A板經(jīng)電源流向B板 【解題指南】在d迅速變化為2d的過程中，極板上的電荷量保持不變。 【解析】選B。在將電容器兩極板間距離迅速增大的過程中，電容器極板上的電荷量未來得及變化，即Q不變，C錯(cuò)誤；由C=QU、C=εrS4kπd，U=QC知C減小，故U增大，但最終電壓U要與電源電壓相等，故選項(xiàng)B正確，A錯(cuò)誤；因?yàn)镃=εrS4πkd，所以d增大時(shí)，C減小。電路中有瞬時(shí)電流，方向由B板經(jīng)電源流向A板，故D錯(cuò)。 2.(多選)美國物理學(xué)家密立根通過研究平行板間懸浮不動(dòng)的帶電油滴，比較準(zhǔn)確地測定了電子的電荷量。如圖所示，平行板電容器兩極板M、N相距d，兩極板分別與電壓為U的恒定電源兩極連接，極板M帶正電。現(xiàn)有一質(zhì)量為m的帶電油滴在極板中央處于靜止?fàn)顟B(tài)，且此時(shí)極板帶電荷量與油滴帶電荷量的比值為k，則 (　　) A.油滴帶負(fù)電 B.油滴帶電荷量為mgUd C.電容器的電容為kmgdU2 D.將極板N向下緩慢移動(dòng)一小段距離，油滴將向上運(yùn)動(dòng) 【解析】選A、C。由題意知油滴受到的電場力方向豎直向上，又上極板帶正電，故油滴帶負(fù)電，設(shè)油滴帶電荷量為q，則極板帶電荷量為Q=kq，由于qE=mg，E=Ud，C=QU，解得q=mgdU，C=kmgdU2，將極板N向下緩慢移動(dòng)一小段距離，U不變，d增大，則電場強(qiáng)度E減小，重力將大于電場力，油滴將向下運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)A、C正確，選項(xiàng)B、D錯(cuò)誤。