高中物理人教版1第一章靜電場(chǎng)第8節(jié)電容器的電容 市一等獎(jiǎng)

第8節(jié)電容器的電容（滿分100分，60分鐘完成）班級(jí)_______姓名______ 目的要求： 1．理解電容的定義式C＝，并會(huì)進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算； 2．掌握平行板電容器的決定式，結(jié)合勻強(qiáng)電場(chǎng)有關(guān)知識(shí)，研究平行板電容器極板間的電場(chǎng)。第Ⅰ卷(選擇題共48分)一、選擇題：本大題共6小題，每小題8分，共48分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，至少有一個(gè)選項(xiàng)正確，選對(duì)的得8分，對(duì)而不全得4分。選錯(cuò)或不選的得0分。1．A、B兩平行金屬板相距為d，分別帶等量異種電荷.一電子從帶負(fù)電的B板附近從靜止開始運(yùn)動(dòng)，到達(dá)A板的時(shí)間為t.現(xiàn)將兩板間的距離增大為原來(lái)的兩倍，保持每塊極板的帶電量不變，則電子從B板由靜止出發(fā)運(yùn)動(dòng)到A板的時(shí)間應(yīng)為 （） A．t B．2t C．2t D．4t2．一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＜d。現(xiàn)將它們從很遠(yuǎn)處移到電容器內(nèi)兩板之間，處于如圖1所示的靜止?fàn)顟B(tài)（桿與板面垂直），在此過(guò)程中電場(chǎng)力對(duì)兩個(gè)小球所做總功的大小等于多少？（設(shè)兩球移動(dòng)過(guò)程中極權(quán)上電荷分布情況不變） （）圖1-q+q-圖1-q+q-Q+Q C． D．3．如圖2所示，是一個(gè)由電池、電阻R與平行板電容器組成的電路。在增大電容器兩極板間距離的過(guò)程中 （）圖2abR 圖2abR B．電容器的電容在變小 C．電阻R中有從a流向b的電流 D．電阻R中有從b流向a的電流4．如圖3所示，是一個(gè)兩板間距為d的平行板電容器，其電容為C，帶電量為Q，上極板帶正電。現(xiàn)將一個(gè)試探電荷q由兩極板間的A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)，A、B兩點(diǎn)間的距離為s，連線AB與極板間的夾角為30o，則電場(chǎng)力對(duì)試探電荷q所做的功等于 （）30°··AB圖3＋＋＋＋＋A．30°··AB圖3＋＋＋＋＋ C． D．5．水平放置的平行板電容器與一電池相連。在電容器的兩板間有一帶正電的質(zhì)點(diǎn)處于靜止平衡狀態(tài)。現(xiàn)將電容器兩板間的距離增大，則 （） A．電容變大，質(zhì)點(diǎn)向上運(yùn)動(dòng) B．電容變大，質(zhì)點(diǎn)向下運(yùn)動(dòng) C．電容變小，質(zhì)點(diǎn)保持靜止 D．電容變小，質(zhì)點(diǎn)向下運(yùn)動(dòng)6．如圖4所示，把一個(gè)平行板電容器接在電壓U＝10V的電源上，現(xiàn)進(jìn)行下列四步操作：①合上S；②在兩板中央插入厚為的金屬板；③打開S；④抽出金屬板，則此時(shí)電容器兩板間電勢(shì)差為 （）圖4 A．0V圖4 B．10V C．5V D．20V第Ⅱ卷（非選擇題，共52分）圖5二、填空、實(shí)驗(yàn)題：本大題共3小題，每小題8分，共24分。把正確答案填寫在題中橫線上或按要求作答。圖57．如圖5所示，電容器兩板間距離為d，電源兩板間電壓為6V，閉合開關(guān)S后將板間距離減來(lái)，再斷開S，又將兩板間距離恢復(fù)到d，此時(shí)電容器兩極板間的電壓是___________V。圖68．如圖6所示，A、B兩塊平行放置的金屬板均與大地相接，現(xiàn)將另一塊帶電的厚金屬板C，平行插入A、B兩板間，C的兩個(gè)表面與A、B兩板間距離之比lA∶lB＝2∶1，則A、C兩板間與B、C兩板間場(chǎng)強(qiáng)大小之比為___________，A板與B板所帶電量之比為___________。A、B、C正對(duì)面積相同。圖69．原有一油滴靜止在極板水平放置的平行板電容器中，給電容器再充一些電荷ΔQ，油滴開始向上運(yùn)動(dòng)，經(jīng)ts后，電容突然放電失去一部分電荷ΔQ′，又經(jīng)t(s)，油滴回到原來(lái)位置，假設(shè)在油滴運(yùn)動(dòng)過(guò)程中電量一定，則ΔQ′∶ΔQ＝___________。三、計(jì)算題：本大題共2小題，計(jì)28分。解答應(yīng)寫出必要的文字說(shuō)明、方程式和重要演算步驟。只寫出最后答案的不能得分。有數(shù)值計(jì)算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位。圖710．（12分）如圖7所示，有三塊大小相同平行導(dǎo)體板A、B、C，其中A與B間距是B與C間距的一半，且A、B兩板所構(gòu)成的電容器的電容為10－2μF，電池電壓為2V，求A、B兩板上的電荷量分別為多少？圖711．（16分）如圖8所示，水平放置的兩平行金屬板A、B相距d，電容為C，開始兩板均不帶電，A板接地且中央有孔，現(xiàn)將帶電量q、質(zhì)量為m的帶電液一滴一滴地從小孔正方h高處無(wú)初速度地滴下，落向B板后電荷全部傳給B板。圖8 （1）第幾滴液滴在A、B間做勻速直線運(yùn)動(dòng)?圖8 （2）能夠到達(dá)B板的液滴不會(huì)超過(guò)多少滴?第8節(jié)電容器的電容參考答案一、選擇題：1．【答案】A【點(diǎn)撥】根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律：d＝at2＝eUt2/2md，其中兩極板電勢(shì)差U＝Q/C＝4πkQd/εS，代入后可得：t∝。2．【答案】A【點(diǎn)撥】初始兩小球在很遠(yuǎn)處時(shí)各自具有的電勢(shì)能為零，所以E0＝0；終點(diǎn)兩球處于圖示的靜止?fàn)顟B(tài)位置。設(shè)帶正電小球的位置為a，該點(diǎn)的電勢(shì)為φa，則帶正電小球電勢(shì)能為qφa；設(shè)帶負(fù)電小球的位置為b，該點(diǎn)的電勢(shì)為φb，則帶負(fù)電小球電勢(shì)能為－qφb。所以兩小球的電勢(shì)能之和為：，所以電場(chǎng)力對(duì)兩小球所做的功為：W＝E0－Et＝，即兩個(gè)小球克服電場(chǎng)力所做總功的大小等于，A正確。3．【答案】BC【點(diǎn)撥】電容器與電源相連，兩極板間電勢(shì)差不變，增大電容器兩極板間距離，電容器的電容減小，則兩極板的帶電量減少，電阻R中有從a流向b的電流，B、C正確。4．【答案】C【點(diǎn)撥】試探電荷在電容器兩極板間的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，由A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)，設(shè)電場(chǎng)力做功W，A、B兩點(diǎn)間電勢(shì)差為ΔU，板間場(chǎng)強(qiáng)為E，板間電勢(shì)差為U，根據(jù)題目提供信息可得到下列方程式W＝qΔU，E＝（其中Δd＝ssin30o），C＝以上幾式聯(lián)立可求得W表達(dá)式。5．【答案】D【點(diǎn)撥】平行板電容器與一電池相連。兩極板間電勢(shì)差不變，極板距離變大，電容C減小，場(chǎng)強(qiáng)變小，質(zhì)點(diǎn)向下運(yùn)動(dòng)，D正確。6．【答案】D【點(diǎn)撥】①合上S，電源對(duì)電容器充電，至電壓為U，設(shè)電容量為C，則帶電量Q1＝CU，板間形成一個(gè)勻強(qiáng)電場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)為E1＝；②插入金屬板，板的兩側(cè)出現(xiàn)等量異號(hào)的感應(yīng)電荷，上下形成兩個(gè)勻強(qiáng)電場(chǎng)區(qū)域，其寬度均為。由于整個(gè)金屬板為等勢(shì)體，則A板與金屬板之間、金屬板與B板之間的電勢(shì)差均為，因此其場(chǎng)強(qiáng)增為原來(lái)的2倍，即E2＝2E1。顯然，在插入過(guò)程中，電源必須對(duì)A、B兩板繼續(xù)充電，板上電量增為原來(lái)的2倍，即Q2＝2Q1；③打開S，A、B兩板的電量保持不變，即Q3＝Q2＝2Q1。④抽出板，電容器的電容仍為C，而電量為2Q1，所以兩板間電勢(shì)差變?yōu)椋?U＝20V。二、填空、實(shí)驗(yàn)題：7．【答案】24V【點(diǎn)撥】電容器與電源連接，電勢(shì)差等于電源電壓6V，斷開開關(guān)，將距離增大4倍，電容減少為原來(lái)的，電量不變，電壓變?yōu)樵瓉?lái)的4倍，即24V。8．【答案】1∶2，1∶2【點(diǎn)撥】AC與BC構(gòu)成兩個(gè)電容器，其中兩電容器電容之比為1∶2，兩個(gè)電容器的電勢(shì)差相等，所以AC與BC之間的場(chǎng)強(qiáng)之比為1∶2，A板與B板所帶電量之比為1∶2。9．【答案】4∶1【點(diǎn)撥】電容器充電后C＝，板間電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)E＝＝，此時(shí)油滴靜止在極板之間，qE＝mg。電容器補(bǔ)充電荷ΔQ后，極板間場(chǎng)強(qiáng)E′＝和電場(chǎng)力都增大，油滴由靜止開始向上做加速度a1＝＝的勻加速運(yùn)動(dòng)，。電容器放電ΔQ′后，極板間場(chǎng)強(qiáng)E′＝和電場(chǎng)力都減小，油滴以初速v1＝a1t＝向上做加速度為a2＝的勻減速運(yùn)動(dòng)，經(jīng)ts發(fā)生位移－s1，則－s1＝v1t－a2t2＝qt2，由位移關(guān)系，得qt2＝－，化簡(jiǎn)得＝。三、計(jì)算題：10．【答案】－2×10－8C；3×10－【解析】根據(jù)可知，μF。電容器AB的帶電荷量：Q1＝CABU＝2×10－8C其中A板帶負(fù)電，B板帶正電。電容器BC的帶電荷量：Q2＝CBCU＝1×10－8C其中B板帶正電，C板帶負(fù)電。所以，A板電荷量：QA＝Q1＝－2×10－8CB板電荷量：QB＝Q1＋Q2＝3×10－8C11．【答案】（1）＋1；（2）【解析】（1）當(dāng)帶電液滴落在B板時(shí)，由C＝，B板所帶電量增加，兩板間電壓也增加。由E＝，兩板間增強(qiáng)也增加。當(dāng)帶電油滴