【學(xué)與練】高中物理粵教2019版必修3：第2章1課時分層作業(yè)6電容器與電容習(xí)題

課時分層作業(yè)(六)電容器與電容題組一觀察電容器的充、放電現(xiàn)象1．如圖甲，先將開關(guān)S擲向1，給平行板電容器C充電，穩(wěn)定后把S擲向2，電容器通過電阻R放電，電流傳感器將電流信息導(dǎo)入計算機(jī)，屏幕上顯示出電流I隨時間t變化的圖像如圖乙所示。將電容器C兩板間的距離增大少許，其他條件不變，重新進(jìn)行上述實(shí)驗，得到的I-t圖像可能是()甲乙ABCD2．下列關(guān)于電容器的相關(guān)知識描述正確的是()甲乙丙丁戊A．圖甲為電容器充電示意圖，充完電后電容器上極板帶正電，兩極板間的電壓U等于電源的電動勢EB．圖乙為電容器放電示意圖，放電過程中電流大小保持不變C．圖丙為電解電容器的實(shí)物圖和符號，圖丁為可變電容器及其符號，兩種電容器使用時都嚴(yán)格區(qū)分正負(fù)極D．圖戊中的電容器上有“5.5V1.0F”字樣，說明該電容器只有兩端加上5.5V的電壓時電容才為1.0F題組二對電容器的電容的理解3．關(guān)于電容器和電容，下列說法正確的是()A．電容器所帶電荷量越多，電容越大B．電容器兩板間電壓越低，其電容越大C．電容器不帶電時，其電容為零D．電容器的電容只由它本身的特性決定4．超級電容儲存式現(xiàn)代電車沒有傳統(tǒng)無軌電車的“辮子”，沒有尾氣排放，乘客上下車的30秒內(nèi)可充滿電并行駛5千米以上，剎車和下坡時可把80%的剎車能量轉(zhuǎn)化成電能回收儲存再使用，關(guān)于使用“3V、12000F”石墨烯納米混合型超級電容器的電車，下列說法正確的是()A．該電容器最多能儲存72000C的電荷量B．電容器放電，電荷量逐漸減少到0，電容不變C．電容器放電，電荷量逐漸減少到0，電壓不變D．若30s能充滿電，則充電平均電流為3600A5．(多選)(2022·湖北武漢開發(fā)區(qū)一中期中)電子眼系統(tǒng)通過路面下埋設(shè)的感應(yīng)線來感知汽車的壓力。感應(yīng)線是一個壓電薄膜傳感器，壓電薄膜在受壓時兩端產(chǎn)生電壓，壓力越大電壓越大。壓電薄膜與電容器C和電阻R組成圖甲所示的回路，紅燈亮?xí)r，如果汽車的前、后輪先后經(jīng)過感應(yīng)線，回路中產(chǎn)生兩脈沖電流，如圖乙所示，即視為“闖紅燈”，電子眼拍照。則紅燈亮?xí)r()甲乙A．車輪停在感應(yīng)線上時，電阻R上有恒定電流B．車輪經(jīng)過感應(yīng)線的過程中，電容器先充電后放電C．車輪經(jīng)過感應(yīng)線的過程中，電阻R上的電流先增大后減小D．汽車前輪剛越過感應(yīng)線，又倒回到線內(nèi)，仍會被電子眼拍照6．平行板電容器的電容為C，帶電荷量為Q，極板間的距離為d，在距上極板14d處放一電荷量為q的點(diǎn)電荷，已知靜電力常量kA．16kqQd2C．qQCd D．7．(多選)如圖所示是一種通過測量電容器電容的變化來檢測液面高低的儀器原理圖，分別用導(dǎo)線把電容器的兩個電極接到指示器上，指示器可顯示電容的大小。下列關(guān)于該儀器的說法正確的有()A．該儀器中電容的兩個電極分別是芯柱和導(dǎo)電液體B．芯柱外套的絕緣管越厚，該電容器的電容越大C．如果指示器顯示出電容增大了，則說明容器中液面升高了D．如果指示器顯示出電容減小了，則說明容器中液面升高了8．(多選)如圖所示的電路中，A、B是構(gòu)成平行板電容器的兩金屬極板，P為其中的一個點(diǎn)。將開關(guān)K閉合，電路穩(wěn)定后將B板向下平移一小段距離，則下列說法正確的是()A．電容器的電容增加B．在B板下移過程中，電阻R中有向上的電流C．A、B兩板間的電場強(qiáng)度增大D．P點(diǎn)電勢升高9．有一電容器，兩板間的電壓為3V，所帶電荷量為4.5×10-4C，此電容器的電容是多少？將電容器的電壓降為2V，電容器的電容是多少？所帶電荷量是多少？10．如圖甲所示的電路，電源電壓為8V，電阻R與一個電流傳感器相連，傳感器可以將電路中的電流隨時間變化的曲線顯示在計算機(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0.1mA，t軸每小格表示0.1s，圖線與坐標(biāo)軸所圍成的面積約為80個小方格。則下列說法正確的是()A．充電電流由a極板穿過電容器內(nèi)部流向b極板B．放電時電流沿順時針方向C．電容器充電完畢時，所帶電荷量約為8×10-4CD．電容器的電容約為0.1F11．如圖所示，平行板電容器的兩個極板帶有等量異種電荷，與靜電計相連，靜電計金屬外殼和電容器下極板都接地。在兩極板間有一固定在P點(diǎn)的點(diǎn)電荷，以E表示兩板間的電場強(qiáng)度，Ep表示點(diǎn)電荷在P點(diǎn)的電勢能，θ表示靜電計指針的偏角。若保持下極板不動，將上極板向下移動一小段距離至圖中虛線位置，則()A．θ增大，E增大 B．θ增大，Ep不變C．θ減小，Ep增大 D．θ減小，E不變12．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＝1.2×10-3m，g取10m/s2。(1)求該電容器所帶電荷量。(2)若兩板間有一帶電微粒，其質(zhì)量為m＝2.0×10-3kg，恰在兩板間處于靜止?fàn)顟B(tài)，則該微粒所帶電荷量為多少？帶何種電荷？課時分層作業(yè)(六)123456781011CADBBDCACBDCD1．C[將電容器兩極板的間距變大，根據(jù)電容的決定式C＝εrS4πkd可知，電容變小，則充電電荷量Q＝CU變小，但充電完成后，電容器兩端電壓仍與電源電壓2．A[題圖甲為電容器充電過程，電容器上極板與電源的正極相連，故上極板帶正電，充完電后兩極板間的電壓U等于電源的電動勢E，故A正確；題圖乙為電容器放電過程，若電容器上極板帶電荷量為＋Q，則放電過程中通過安培表的電流方向為從右向左，且電流逐漸減小，故B錯誤；題圖丙為電解電容器的實(shí)物圖和符號，題圖丁為可變電容器及其符號，前者電容器使用時嚴(yán)格區(qū)分正負(fù)極，后者沒有，故C錯誤；題圖戊中的電容器上有“5.5V1.0F”字樣，說明該電容器工作的額定電壓為5.5V，而電容與電容器的電壓及電荷量均無關(guān)，總是為1.0F，故D錯誤。]3．D[電容器所帶電荷量越多，板間電壓越大，但電容不變，故A錯誤；電容器兩板間電壓越低，所帶電荷量越少，但電容不變，故B錯誤；電容表征電容器容納電荷本領(lǐng)的大小，電容器不帶電時與帶電時，電容值不變且不為零，故C錯誤；電容表征電容器容納電荷本領(lǐng)的大小，由電容器本身的特性決定，故D正確。]4．B[該電容器能容納的最大電荷量為Q＝CU＝12000×3C＝36000C，A錯誤；電容器的電容與電荷量和電壓無關(guān)，在充、放電時電容不變。電容器放電，電荷量逐漸減少到0，電壓逐漸減小為0，B正確，C錯誤；若30s能充滿電，則充電平均電流為I＝Qt＝360005．BD[車輪停在感應(yīng)線上時，壓力不變，則電壓不變，電容器既不充電，也不放電，電阻R上沒有電流，故A錯誤；由題圖乙可知，當(dāng)車輪經(jīng)過感應(yīng)線時，電流先增大后減小，然后再反向增大后減小，因電壓是在壓電薄膜受壓時產(chǎn)生的，故說明電容器先充電后放電，故B正確，C錯誤；若汽車前輪剛越過感應(yīng)線，又倒回到線內(nèi)，則前輪兩次壓線，仍形成兩個脈沖電流，符合拍照條件，電子眼仍會拍照，故D正確。]6．C[兩極板間電勢差為U＝QC，場強(qiáng)大小為E＝Ud＝QCd，點(diǎn)電荷所受的電場力的大小為F＝qE＝q·Q7．AC[該儀器類似于平行板電容器的結(jié)構(gòu)：芯柱和導(dǎo)電液體構(gòu)成電容器的兩塊電極，芯柱的絕緣層就是極間的電介質(zhì)，其厚度d相當(dāng)于兩平行板間的距離，液面高度h相當(dāng)于兩平行板的正對面積，且h越大，S越大。根據(jù)C＝εrS4πkd知，d增大時C就減小；若C8．BD[由平行板電容器的電容公式C＝εrS4πkd可知，平行板間距離增大時，電容減小，故A錯誤；開關(guān)K閉合，說明電容器兩極板間的電壓一定，在B板下移過程中，由電容的定義式C＝QU可知，電荷量減小，電容器對外放電，電阻R中有方向向上的電流，故B正確；電壓一定，由電場強(qiáng)度公式E′＝Ud可知，距離增大時，A、B兩極板間的電場強(qiáng)度減小，故C錯誤；電源負(fù)極接地，電勢為零，A板電勢與電源正極電勢相等為E，則P點(diǎn)電勢可表示為φP＝E－9．解析：C＝QU＝4.5電容器電壓降為2V時，電容不變，仍為1.5×10-4F此時所帶電荷量為Q′＝CU′＝1.5×10-4×2C＝3×10-4C。答案：1.5×10-4F1.5×10-4F3×10-4C10．C[電流不能穿過電容器，否則電容器會被擊穿，而充電的本質(zhì)是a極板上的電子通過電源到達(dá)b極板，A錯誤；充電完畢后，a極板帶正電，b極板帶負(fù)電，放電時電流沿逆時針方向，B錯誤；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0.1×10-3×0.1×80C＝8×10-4C，C正確；電容C＝QE＝1×10-411．D[平行板電容器的兩個極板帶有等量異種電荷，當(dāng)極板正對面積不變時，兩極板之間的電場強(qiáng)度E不變。保持下極板不動，將上極板向下移動一小段距離至題圖中虛線位置，由U＝Ed可知，兩極板之間的電勢差減小，靜電計指針的偏角θ減小，由于下極板接地(電勢為零)，兩極板之間的電場強(qiáng)度不變，所以點(diǎn)電荷在P點(diǎn)的電勢能Ep不