高中物理 1.8 電容器的電容練習(xí) 新人教版選修3-1

【成才之路】版高中物理1.8電容器的電容練習(xí)新人教版選修3-1基礎(chǔ)夯實一、選擇題(1～4題為單選題，5、6題為多選題)1．如圖所示實驗中，關(guān)于平行板電容器的充、放電，下列說法正確的是()A．開關(guān)接1時，平行板電容器充電，且上極板帶正電B．開關(guān)接1時，平行板電容器充電，且上極板帶負(fù)電C．開關(guān)接2時，平行板電容器放電，且上極板帶正電D．開關(guān)接2時，平行板電容器放電，且上極板帶負(fù)電答案：A解析：開關(guān)接1時，平行板電容器充電，上極板與電源正極相連，所以帶正電，故A對B錯。開關(guān)接2時，平行板電容器被導(dǎo)線短接而放電，瞬間極板上電荷中和，均不帶電，故C、D均錯。2．(銀川一中～學(xué)年高二上學(xué)期期中)如圖所示，平行板電容器的電容為C，極板帶電荷量為Q，極板間距為d。今在兩板間正中央放一帶電荷量為q的點電荷，則它所受到的電場力大小為()A．keq\f(2Qq,d2) B．keq\f(4Qq,d2)C．eq\f(Qq,Cd) D．eq\f(2Qq,Cd)答案：C解析：平行板間電壓U＝eq\f(Q,C)，所以兩板間的場強(qiáng)E＝eq\f(U,d)＝eq\f(Q,Cd)，電場力大小F＝qE＝eq\f(Qq,Cd)，C正確。3．某電容器的電容是30μF，額定電壓為200V，擊穿電壓為400V，對于該電容器，下列說法中正確的是()A．為使它的兩極板間的電壓增加1V，所需要的電荷量是3×10－5B．給電容器1C的電荷量，兩極板間的電壓為3×10－5VC．該電容器能容納的電荷量最多為6×10－3D．該電容器兩極板間能承受的最大電壓為200V答案：A解析：由ΔQ＝C·ΔU＝30×10－6×1C＝3×10－5C，A對；由U＝eq\f(Q,C)＝eq\f(1,30×10－6)V＝3.3×104V，電容器被擊穿，B錯；擊穿電壓為400V表示能承受的最大電壓為400V，最大電荷量Q＝CU＝3×10－5×400C＝1.2×10－2C，C、D錯。4．板間距為d的平行板電容器所帶電荷量為Q時，兩極板間電勢差為U1，板間場強(qiáng)為E1?，F(xiàn)將電容器所帶電荷量變?yōu)?Q，板間距變?yōu)閑q\f(1,2)d，其他條件不變，這時兩極板間電勢差為U2，板間場強(qiáng)為E2，下列說法正確的是()A．U2＝U1，E2＝E1 B．U2＝2U1，E2＝4E1C．U2＝U1，E2＝2E1 D．U2＝2U1，E2＝2E1答案：C解析：考查平行板電容器知識，板間距變?yōu)閑q\f(1,2)d時，電容C變?yōu)樵瓉淼?倍，由U＝eq\f(Q,C)知，U2＝U1；由E＝eq\f(U,d)＝eq\f(Q,cd)知，場強(qiáng)E2＝2E1，C正確。5．下列關(guān)于電容器和電容的說法中，正確的是()A．電容器M的體積比N大，說明M的電容一定比N的大B．對于確定的電容器，其帶的電荷量與兩板間的電壓(小于擊穿電壓且不為零)成正比C．無論電容器的電壓如何變化(小于擊穿電壓且不為零)，它所帶的電荷量與電壓比值恒定不變D．電容器的電容是表示電容器容納電荷本領(lǐng)的物理量，其大小與加在兩板上的電壓無關(guān)答案：BCD解析：電容的大小由構(gòu)造決定，不同的電容器，電容和體積的關(guān)系不同，A選項錯誤；電容是描述電容器容納電荷本領(lǐng)的物理量，它是用比值定義的，但是與Q、U的大小無關(guān)，由電容器構(gòu)造決定，BCD正確。6．傳感器是自動控制設(shè)備中不可缺少的元件，已經(jīng)滲透到宇宙開發(fā)、環(huán)境保護(hù)、交通運輸以及家庭生活等各種領(lǐng)域。如圖所示為幾種電容式傳感器，其中通過改變電容器兩極板正對面積而引起電容變化的是()答案：BD解析：A選項改變的是介質(zhì)，B、D選項改變的是正對面積，C選項改變的是兩板間的距離，故B、D正確。二、非選擇題7．如圖所示，一平行板電容器接在U＝12V的直流電源上，電容C＝3.0×10－10F，兩極板間距離d＝1.20×10－3m，取g＝10m/s(1)該電容器所帶電荷量。(2)若板間有一帶電微粒，其質(zhì)量為m＝2.0×10－3kg答案：(1)3.6×10－9C(2)2.0×10－6解析：(1)由公式C＝eq\f(Q,U)得：Q＝CU＝3.0×10－10×12C＝3.6×10－9C(2)若帶電微粒恰在極板間靜止，則qE＝mg，而E＝eq\f(U,d)，則q＝eq\f(mgd,U)＝eq\f(2.0×10－3×10×1.20×10－3,12)C＝2.0×10－6C能力提升一、選擇題(1～4題為單選題，5～6題為多選題)1．某一電容器標(biāo)注的是“400V22μF”(如圖)，則下列說法中正確的是()A．該電容器可在400V以下電壓時正常工作B．該電容器只能在400V電壓時正常工作C．電壓是200V時，電容是11μFD．使用時只需考慮工作電壓，不必考慮電容器的引出線與電源的哪個極相連答案：A解析：每一個電容器都有它的耐壓值，電容器可以在耐壓值及其以下正常工作，所以選項A正確，選項B錯誤；電容是表示電容器容納電荷本領(lǐng)的物理量，是由電容器本身的性質(zhì)決定的，所以電容不變，選項C錯誤；有的電容器是有極性的，分正負(fù)極，所以選項D錯誤。2．(黃石二中高二檢測)如圖所示，平行板電容器中懸浮一帶電微粒P，今把A、B兩半方形金屬盒相對插入，當(dāng)A、B合攏時，對微粒運動情況的判斷正確的是()A．向上運動 B．向下運動C．仍保持靜止 D．條件不足，無法判斷答案：B解析：帶電微粒在勻強(qiáng)電場中懸浮，說明重力與靜電力平衡，若兩個金屬盒相對插入，當(dāng)它們合攏時，金屬盒有靜電屏蔽的作用，其內(nèi)部場強(qiáng)將變?yōu)榱悖詭щ娢⒘⒉皇莒o電力作用，在重力作用下做自由落體運動，故B正確。3．如圖所示為某一電容器中所帶電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5.0×10－2D．電容器的電量變化量為0.20C答案：B解析：由Q＝CU知，U降低，Q減小，故為放電過程，A錯B對；由C＝eq\f(Q,U)＝eq\f(0.2,40)F＝5×10－3F，可知C錯；ΔQ＝CΔU＝5×10－3×4C＝0.02C，D錯。4．(濰坊一中～學(xué)年高二上學(xué)期檢測)如圖所示，把一個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閉合S；②在兩板中央插入厚為eq\f(d,2)的金屬板；③斷開S；④抽出金屬板。則此時電容器兩板間的電勢差為()A．0 B．10VC．5V D．20V答案：D解析：每一步操作造成的影響如下：①閉合S，電源對電容器充電，直至電壓為U。設(shè)電容為C，則帶電荷量Q1＝CU②插入厚為eq\f(d,2)的金屬板，相當(dāng)于極板間距減小了eq\f(d,2)，此時電容器帶電量Q2＝C′U＝2Q1③斷開S，A、B兩極板的電荷量保持不變，即Q3＝Q2＝2Q1④抽出金屬板，電容器的電容仍為C，而電荷量為2Q1，所以兩板間電勢差為eq\f(2Q1,C)＝2U＝20V。故正確答案選D。5．(煙臺市～學(xué)年高二上學(xué)期五校聯(lián)考)如圖所示為“研究影響平行板電容器電容的因素”的實驗裝置，以下說法正確的是()A．A板與靜電計的指針帶的是異種電荷B．甲圖中將B板上移，靜電計的指針偏角增大C．乙圖中將B板左移，靜電計的指針偏角不變D．丙圖中將電介質(zhì)插入兩板之間，靜電計的指針偏角減小答案：BD解析：靜電計指針與A板連為一個導(dǎo)體，帶電性質(zhì)相同，A錯誤；根據(jù)C＝eq\f(εrS,4πkd)，C＝eq\f(Q,U)，B板上移，S減小，C減小，Q不變，U增大，B正確。B板左移，d增大，C減小，U增大，C錯誤。插入電介質(zhì)，εr增大，電容C增大，U減小，D正確。6．(貴州省重點高中～學(xué)年高二上學(xué)期期中)如圖所示，一平行板電容器兩板間有勻強(qiáng)電場，其中有一個帶電液滴處于靜止?fàn)顟B(tài)，則當(dāng)發(fā)生下列哪些變化時，可使液滴向上運動()A．保持S閉合，將電容器下極板稍稍上移B．保持S閉合，將電容器上極板稍稍向左平移C．將S斷開，將電容器下極板稍稍下移D．將S斷開，將電容器上極板稍稍向左平移答案：AD解析：保持S閉合，兩板電壓不變，將電容器的下極板稍稍上移，d變小，電勢差不變，則電場強(qiáng)度變大，電場力變大，液滴將向上運動，故A正確；將電容器的上極板稍稍向左平移，d不變，電勢差不變，則電場強(qiáng)度不變，電場力不變，帶電液滴處于靜止?fàn)顟B(tài)，故B錯誤；將S斷開，Q不變，減小d，根據(jù)E＝eq\f(U,d)，U＝eq\f(Q,C)，C＝eq\f(εrS,4πkd)，則E＝eq\f(4πkQ,εrS)與d無關(guān)，則E不變，帶電液滴不動，故C錯誤；將S斷開，Q不變，將電容器上極板稍稍向左平移，面積S減小，根據(jù)E＝eq\f(4πkQ,εrS)可知，E變大，則電場力變大，液滴向上運動，故D正確。二、非選擇題7．(·山東濟(jì)南一模)如圖，一平行板電容器的兩個極板豎直放置，在兩極板間有一帶電小球，小球用一絕緣輕線懸掛于O點。先給電容器緩慢充電，使兩極板所帶電荷量分別為＋Q和－Q，此時懸線與豎直方向的夾角為π/6。再給電容器緩慢充電，直到懸線和豎直方向的夾角增加到π/3，且小球與兩極板不接觸。求第二次充電使電容器正極板增加的電荷量。答案：2Q解析：設(shè)電容器電容為C，第一次充電后兩極板之間的電壓為U＝eq\f(Q,C) ①兩極板之間電場的場強(qiáng)為E＝eq\f(U,d) ②式中d為兩極板間的距離。按題意，當(dāng)小球偏轉(zhuǎn)角θ1＝eq\f(π,6)時，小球處于平衡位置。設(shè)小球質(zhì)