第5節(jié)　科學(xué)探究電容器

第5節(jié)科學(xué)探究:電容器課后篇素養(yǎng)形成合格考達(dá)標(biāo)練1.有一個(gè)已充電的電容器,兩極板之間的電壓是6V,所帶電荷量是4.5×10-4C。將電容器的電壓降為4V,電容器所帶電荷量是()A.1.5×10-4C B.3.0×10-4CC.3.5×10-4C D.4.0×10-4C解析電容器的電容和其兩極板間的電壓以及所帶電荷量大小無關(guān),即電壓變化時(shí),電容大小恒定不變,所以根據(jù)C=QU可知C=6V4.5×10-4C=4VQ,解得答案B2.如圖所示,為某一電容器中所帶電荷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(duì)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5×10-2FD.該電容器的電荷量變化量為0.2C解析由Q=CU知,U降低,Q減小,故為放電過程,A錯(cuò),B對(duì);由C=QU=0.240F=5×10-3ΔQ=CΔU=5×10-3×4C=0.02C,D錯(cuò)。答案B3.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(yuǎn)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(chǎng)強(qiáng)度E隨兩極板間距離d的變化關(guān)系,正確的是()解析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(chǎng)強(qiáng)度E=Ud=QCd=4kπQεrS,答案C4.如圖所示的可變電容器,旋轉(zhuǎn)動(dòng)片使之與定片逐漸重合。則電容器的電容將()A.逐漸增大 B.逐漸減小C.保持不變 D.先增大后減小解析旋轉(zhuǎn)動(dòng)片使之與定片逐漸重合時(shí),相當(dāng)于增加了電容器的正對(duì)面積,則由電容器的決定式C=εrS4πkd可知,電容將逐漸增大,故B、C答案A5.(2021黑龍江哈爾濱三中月考)下列關(guān)于電容器的說法中正確的是()A.電容器所帶的電荷量為兩個(gè)極板所帶電荷量的絕對(duì)值之和B.電容器的電容與電容器所帶電荷量成正比C.一個(gè)電容器的電荷量增加ΔQ=1.0×10-6C時(shí),兩極板間的電勢(shì)差升高ΔU=10V,則電容器的電容C=1.0×10-7FD.放電后的電容器所帶電荷量為零,電容也為零解析電容器所帶的電荷量是指一個(gè)極板所帶電荷量的絕對(duì)值,A錯(cuò)誤;電容器的電容是反映其容納電荷本領(lǐng)大小的物理量,完全由電容器本身的屬性決定,與電容器是否帶電荷及帶電荷量多少無關(guān),B、D錯(cuò)誤;由C=QU=ΔQΔU,可得電容器的電容C=1.0×答案C6.如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置可用來探究影響平行板電容器電容的因素,其中電容器左側(cè)極板和靜電計(jì)外殼均接地,電容器右側(cè)極板與靜電計(jì)金屬球相連,使電容器帶電后與電源斷開。(1)下列關(guān)于實(shí)驗(yàn)中使用靜電計(jì)的說法正確的是。

A.使用靜電計(jì)的目的是觀察電容器電壓的變化情況B.使用靜電計(jì)的目的是測(cè)量電容器電荷量的變化情況(2)以下情況中,能使靜電計(jì)指針偏角增大的有。

A.把兩板間的距離減小B.把兩板的正對(duì)面積減小C.在兩板間插入相對(duì)介電常數(shù)較大的電介質(zhì)解析(1)靜電計(jì)可測(cè)量電勢(shì)差,根據(jù)指針張角的大小,觀察電容器電壓的變化情況,無法判斷電荷量的變化情況,故A正確,B錯(cuò)誤。(2)兩板間距離d減小,根據(jù)電容的決定式C=εrS4πkd知,電容C增大,電荷量不變,根據(jù)C=QU知,電勢(shì)差減小,指針偏角變小,故A錯(cuò)誤;兩板的正對(duì)面積減小,根據(jù)電容的決定式知,電容C減小,電荷量不變,根據(jù)C=QU知,電勢(shì)差增大,指針偏角變大,故B正確;在兩極板間插入電介質(zhì),根據(jù)C=εrS4πkd知,電容C增大,電荷量不變,答案(1)A(2)B7.如圖所示,平行板電容器的兩個(gè)極板A、B分別接在電壓為60V的恒壓電源上,兩極板間距為3cm,電容器帶電荷量為6×10-8C,A極板接地。求:(1)平行板電容器的電容。(2)平行板電容器兩板之間的電場(chǎng)強(qiáng)度。(3)距B板2cm的M點(diǎn)處的電勢(shì)。解析(1)平行板電容器的電容C=QU=6×10-(2)兩板之間為勻強(qiáng)電場(chǎng),E=Ud=603×10-2(3)M點(diǎn)距A板間距離為dAM=d-dBM=1cmA與M間電勢(shì)差UAM=EdAM=20V又UAM=φA-φM,φA=0可得φM=-20V。答案(1)1×10-9F(2)2×103V/m,方向豎直向下(3)-20V等級(jí)考提升練8.(2021福建永安檢測(cè))板間距為d的平行板電容器所帶電荷量為Q時(shí),兩極板間電勢(shì)差為U1,板間電場(chǎng)強(qiáng)度為E1,現(xiàn)將電容器所帶電荷量變?yōu)?Q,板間距變?yōu)?2d,其他條件不變,這時(shí)兩極板間電勢(shì)差為U2,板間電場(chǎng)強(qiáng)度為E2,下列說法正確的是(A.U2=U1,E2=E1B.U2=2U1,E2=4E1C.U2=U1,E2=2E1 D.U2=2U1,E2=2E1解析當(dāng)平行板電容器的其他條件不變,板間距離變?yōu)?2d時(shí),電容器的電容為C'=εrS4πkd2=2C,又知電容器的帶電荷量變?yōu)?Q,則得知U2=2Q2C,即U2=U1。根據(jù)勻強(qiáng)電場(chǎng)中電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度之間的關(guān)系式E=Ud得答案C9.兩個(gè)較大的平行金屬板A、B相距為d,分別接在電壓為U的電源正、負(fù)極上,這時(shí)質(zhì)量為m,帶電荷量q的油滴恰好靜止在兩板之間,如圖所示,在其他條件不變的情況下,如果將兩板非常緩慢地水平錯(cuò)開一些,那么在錯(cuò)開的過程中()A.油滴將向上加速運(yùn)動(dòng),電流計(jì)中的電流從b流向aB.油滴將向下加速運(yùn)動(dòng),電流計(jì)中的電流從a流向bC.油滴靜止不動(dòng),電流計(jì)中的電流從b流向aD.油滴靜止不動(dòng),電流計(jì)中的電流從a流向b解析將兩板緩慢地錯(cuò)開一些,兩板正對(duì)面積減小,根據(jù)電容的決定式C=εrS4πkd得知,電容減小,而電壓不變,則由C=QU知,電容器帶電荷量減小,電容器處于放電狀態(tài),電路中產(chǎn)生順時(shí)針方向的電流,則電流計(jì)中有a→b的電流。由于電容器板間電壓和距離不變,則由E=Ud,答案D10.(多選)某電容式話筒的原理如圖所示,E為電源,R為電阻,薄片P和Q為兩金屬極板,對(duì)著話筒說話時(shí),P振動(dòng)而Q可視為不動(dòng),當(dāng)P、Q間距離增大時(shí),下列判斷中正確的是()A.P、Q構(gòu)成的電容器的電容增加 B.P上電荷量保持不變C.有電流自M經(jīng)R流向N D.PQ間的電場(chǎng)強(qiáng)度減小解析電容式話筒與電源串聯(lián),電壓保持不變。在PQ間距增大過程中,根據(jù)電容決定式C=εrS4πkd,得電容減小,故A錯(cuò)誤;根據(jù)電容定義式C=QU,得電容器所帶電荷量減小,電容器的放電電流通過R的方向由M到N,再根據(jù)電場(chǎng)強(qiáng)度E=Ud,知電場(chǎng)強(qiáng)度變小,答案CD11.(2021湖南邵陽檢測(cè))工廠在生產(chǎn)紡織品、紙張等絕緣材料時(shí)為了實(shí)時(shí)監(jiān)控其厚度,通常要在生產(chǎn)流水線上設(shè)置如圖所示傳感器。其中A、B為平行板電容器的上、下兩個(gè)極板,上下位置均固定,且分別接在恒壓直流電源的兩極上。當(dāng)流水線上通過的產(chǎn)品厚度增大時(shí),下列說法正確的是()A.平行板電容器的電容減小B.A、B兩板間的電場(chǎng)強(qiáng)度增大C.A、B兩板上的電荷量減小D.有電流從b向a流過靈敏電流計(jì)解析產(chǎn)品厚度增大時(shí),電容器的電容C=εrS4πkd增大,故A錯(cuò)誤;兩板間電壓不變,電場(chǎng)強(qiáng)度E=Ud保持不變,故B錯(cuò)誤;根據(jù)Q=CU,電容器的電荷量增大,負(fù)電荷從a向b流過靈敏電流計(jì),即有電流從b向a流過靈敏電流計(jì)答案D12.用電流傳感器觀察電容器的放電過程,傳感器與計(jì)算機(jī)相連,還能顯示出電流隨時(shí)間變化的I-t圖像。按照?qǐng)D甲所示連接電路。電源用直流8V左右,電容器可選幾十微法的電容器。甲先使開關(guān)S與1端相連,電源向電容器充電,這個(gè)過程可在短時(shí)間內(nèi)完成。然后把開關(guān)S擲向2端,電容器通過電阻R放電,傳感器將電流信息傳入計(jì)算機(jī),屏幕上顯示出電流隨時(shí)間變化的I-t圖像。乙一位同學(xué)得到的I-t圖像如圖丙所示,電源電壓是8V。丙(1)在圖丙中畫一個(gè)豎立的狹長(zhǎng)矩形(在圖丙的最左邊),它的面積的物理意義是什么?(2)怎樣根據(jù)I-t圖像估算電容器在全部放電過程中釋放的電荷量?試著算一算。解析(1)矩形的面積表示在0.2s內(nèi)電容器放出的電荷量。(2)用數(shù)方格