2024-2025學年高中物理第一章6電容器和電容7靜電的應用及危害練習含解析教科版選修3-1

PAGEPAGE86.電容器和電容7.靜電的應用及危害基礎鞏固1.(多選)下列關于電容器和電容的說法正確的是()A.電容器A的體積比B大,說明A的電容肯定比B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更(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事大小的物理量,其大小與加在兩板上的電壓無關解析:電容器的電容與電容器的體積,電容器所帶的電荷量,電容器兩極板間的電壓均無關.答案:BCD2.(多選)如圖所示,四個圖像描述了對給定的電容器充電時,電容器電荷量Q、電壓U和電容C三者之間的關系,正確的圖像有()解析:C的大小只與電容器本身因素有關,與Q、U無關,選項A、B錯誤,選項D正確;由于C對給定電容器來說是定值,所以依據(jù)C=QU知,Q與答案:CD3.一個電容器電荷量為Q時,兩極板間的電勢差為U,若使其電荷量增加4×10-7C,電勢差則增加20V,則它的電容是()A.1.08×10-8F B.2×10-8FC.4×10-8F D.8×10-8F解析:C=QU=ΔQΔU=4答案:B4.一平行板電容器兩極板之間充溢云母介質,接在恒壓直流電源上.若將云母介質移出,則電容器()A.極板上的電荷量變大,極板間電場強度變大B.極板上的電荷量變小,極板間電場強度變大C.極板上的電荷量變大,極板間電場強度不變D.極板上的電荷量變小,極板間電場強度不變解析:由C=QU和C=εrS4πkd答案:D5.如圖所示,一個平行板電容器,其電容為C,電荷量為Q,上極板帶正電.現(xiàn)將一個檢驗電荷q由兩極板間的A點移動到B點,A、B兩點間的距離為l,連線AB與極板間的夾角為30°,則電場力對檢驗電荷q所做的功等于()A.解析:依據(jù)U=QC,E=Ud可得E=Q答案:C6.(多選)某同學設計了一種靜電除塵裝置,如圖甲所示,其中有一長為l、寬為b、高為d的矩形通道,其前、后面板為絕緣材料,上、下面板為金屬材料.圖乙是裝置的截面圖,上、下兩板與電壓恒定為U的高壓直流電源相連.帶負電的塵埃被吸入矩形通道的水平速度為v0,當遇到下板后其所帶電荷被中和,同時被收集.將被收集塵埃的數(shù)量與進入矩形通道塵埃的數(shù)量的比值,稱為除塵率.不計塵埃的重力及塵埃之間的相互作用.要增大除塵率,則下列措施可行的是()A.只增大電壓UB.只增大長度lC.只增大高度dD.只增大塵埃被吸入水平速度v0解析:增大除塵率就是讓距離下極板較遠的帶電塵埃落到下極板上.帶電塵埃在矩形通道內做類平拋運動,在沿電場線的方向上的位移為y=12×答案:AB7.如圖所示,平行板電容器的兩個極板A、B分別接在電壓為60V的恒壓電源兩極上,兩極板間距為3cm,電容器電荷量為6×10-8C,A極板接地(電勢為零).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強度;(3)距B板為2cm的C點處的電勢.解析:(1)C=QU=6×10(2)E=Ud=60(3)UAC=φA-φC=Ed'=2000×0.01V=20VφA=0,所以φC=-20V.答案:(1)10-9F(2)2000V/m(3)-20V實力提升1.(多選)如圖所示,平行板電容器與直流電源連接,下極板接地.一帶電油滴位于容器中的P點且處于靜止狀態(tài).現(xiàn)將上極板豎直向上移動一小段距離,則()A.帶電油滴將沿豎直方向向上運動B.P點的電勢將降低C.電容器的電容減小,極板電荷量減小D.帶電油滴的電勢能保持不變解析:平行板電容器與直流電源連接,其電壓保持不變,將上極板豎直向上移動一小段距離,板間電場強度減小,油滴所受電場力減小,油滴將沿豎直方向向下運動,故選項A錯誤;P與下極板間的距離不變,由公式U=Ed分析可知,P與下極板間電勢差減小,而P點電勢高于下極板電勢,說明P點電勢降低,故選項B正確;將上極板豎直向上移動一小段距離,板間距離增大,電容減小,電容器的電壓不變,由Q=CU得到,電荷量Q減小,選項C正確;P點電勢降低,而油滴帶負電,則帶電油滴的電勢能增大,故選項D錯誤.故選B、C.答案:BC2.美國物理學家密立根通過探討平行板間懸浮不動的帶電油滴,比較精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)有一質量為m的帶電油滴在極板中心處于靜止狀態(tài),且此時極板電荷量與油滴電荷量的比值為k,則()A.油滴帶正電B.油滴電荷量為C.電容器的電容為D.將極板N向下緩慢移動一小段距離,油滴將向上運動解析:由題意知油滴受到的電場力豎直向上,又上極板帶正電,故油滴帶負電荷.設油滴電荷量為q,則極板電荷量為Q=kq.由于qE=mg,E=Ud,C=QU,解得q=mgd答案:C3.如圖所示的電路可將聲音信號轉化為電信號.該電路中,a是能在聲波驅動下沿水平方向振動的鍍有金屬層的振動膜,b是固定不動的金屬板,a、b構成了一個電容器,且通過導線與恒定電源兩極相接.在聲源S發(fā)出的聲波推動a在肯定范圍內振動的過程中,下列說法正確的是()A.a、b板之間的電場強度不變B.a、b板所帶的電荷量不變C.電路中始終有方向不變的電流D.a板向右的位移最大時,電容器的電容最大解析:a、b間電壓不變,a振動過程中,板間距離變更,由公式E=Ud知,a、b板間的電場強度會發(fā)生變更,故選項A錯誤;a振動過程中,a、b間電壓不變,由電容的定義式C=QU知,a、b板所帶的電荷量會發(fā)生變更,故選項B錯誤;a振動過程中,a、b板所帶的電荷量發(fā)生變更,電容器會放電或充電,電路中電流的方向會發(fā)生變更,故選項C錯誤;a向右的位移最大時,a、b答案:D4.平行板電容器的兩極板A、B接于電源兩極,兩極板豎直、平行正對,一帶正電小球懸掛在電容器內部,閉合開關S,電容器充電,懸線與豎直方向的夾角為θ,如圖所示,則下列說法正確的是()A.保持開關S閉合,帶正電的A板向B板靠近,則θ減小B.保持開關S閉合,帶正電的A板向B板靠近,則θ不變C.開關S斷開,帶正電的A板向B板靠近,則θ增大D.開關S斷開,帶正電的A板向B板靠近,則θ不變解析:S閉合時,UAB不變,當A板向B板靠近時,由E=Ud知E變大,則θ變大,選項A、B均錯誤;S斷開時,Q不變,由E=4π答案:D5.一平行板電容器,板間距離為d,電容為C,接在電源電壓為U的電源上,充電完成后撤去電源,求:(1)充電后電容器的電荷量;(2)若使板間距離增大為2d,則電容器的電容變?yōu)槎嗌?板間電場強度變?yōu)槎啻?解析:(1)由C=QU知(2)由于電容器的電容與極板間的距離成反比,故距離增大為2d,電容變?yōu)樵瓉淼囊话?即12C.又由于充電后撤去電源,電容器電荷量不會發(fā)生變更,故電容器極板間的電壓U'=Q答案:(1)CU(2)6.兩個相同的電容器A和B如圖所示連接,它們的極板均水平放置.當它們都帶有肯定電荷量并處于靜電平衡時,電容器A中的帶電粒子恰好靜止.現(xiàn)將電容器B的兩極板沿水平方向移動使兩極板錯開,移動后兩極板仍舊處于水平位置,且兩極板的間距不變.已知這時帶電粒子的加速度大小為g解析:設每個極板的面積均為S,每個電容器的電容都為C,且兩極板間距均為d,初始時刻兩極板帶電量均為Q,則C=QU,mg=qUd.在電容器B的兩極板錯開后正對面積為S'答案:1∶37.如圖所示,水平放置的平行板電容器的兩極板M、N,接上直流電源.上極板M的中心有一小孔A,在A的正上方h=20cm處的B點,有一小油滴自由落下.已知小油滴帶的電荷量Q=-3.5×10-14C,質量m=3.0×10-9kg.當小油滴即將落到下極板時,速度恰為零.(不計空氣阻力,g取10m/s2)求:(1)兩極板間的電場強度E;(2)兩極板間的電勢差U;(3)設平行板電