2018-2019學(xué)年高中物理 第一章 靜電場 課時提升作業(yè)七 1.8 電容器的電容 新人教版選修3-1.doc
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課時提升作業(yè) 七 電容器的電容 (20分鐘 50分) 一、選擇題(本題共4小題,每小題7分,共28分) 1.關(guān)于電容器,下列說法正確的是 ( ) A.在充電過程中電流恒定 B.在放電過程中電容減小 C.能儲存電荷,但不能儲存電能 D.兩個彼此絕緣又靠近的導(dǎo)體可視為電容器 【解析】選D。電容器充、放電過程中電流都是變化的,選項A錯誤;電容大小是電容器本身的屬性,由自身決定,與放電、充電無關(guān),選項B錯誤;電容器儲存電荷的過程即儲存電能的過程,選項C錯誤;任何兩個彼此絕緣又相距很近的導(dǎo)體,都可以看成一個電容器。 【補(bǔ)償訓(xùn)練】 (多選)下列關(guān)于電容器的敘述正確的是 ( ) A.電容器是儲存電荷和電能的容器,只有帶電的容器才稱為電容器 B.任何兩個彼此絕緣而又相距很近的導(dǎo)體,就組成了電容器,跟這兩個導(dǎo)體是否帶電無關(guān) C.電容器所帶的電荷量是指兩個極板所帶電荷量的絕對值 D.電容器充電過程,是將電能轉(zhuǎn)變成電容器的電場能并儲存起來的過程;電容器放電的過程,是將電容器儲存的電場能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的過程 【解析】選B、D。電容器是儲存電荷的容器,不論是否帶電都稱為電容器,所以選項A錯誤,B正確;電容器所帶電荷量是指一個極板所帶電荷量的絕對值,所以選項C錯誤;電容器的充電過程是將由電源獲得的電能轉(zhuǎn)化為電場能的過程,放電過程是將電場能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的過程,所以選項D正確。 2.(多選)有一個正充電的電容器,若使它帶的電荷量減少310-6 C,則其電壓降為原來的13,則 ( ) A.電容器原來帶的電荷量是910-6 C B.電容器原來帶的電荷量是4.510-6 C C.電容器原來的電壓可能是5 V D.電容器原來的電壓可能是510-7 V 【解析】選B、C。由題意知QU=Q-310-6U3,解得Q=4.510-6 C,A錯誤,B正確;當(dāng)U1=5 V時,C1=QU1=4.510-65F=0.9 μF;當(dāng)U2=510-7 V時,C2=QU2=4.510-6510-7 F=9 F,電線線路上電容器的電容不可能達(dá)到F數(shù)量級,故原電壓值不可能是510-7 V,C正確,D錯誤。 3.如圖所示的電容式話筒就是一種電容式傳感器,其原理是:導(dǎo)電性振動膜片與固定電極構(gòu)成了一個電容器,當(dāng)振動膜片在聲壓的作用下振動時,兩個電極之間的電容發(fā)生變化,電路中電流隨之變化,這樣聲信號就變成了電信號。則當(dāng)振動膜片向右振動時 ( ) A.電容器電容值減小 B.電容器帶電荷量減小 C.電容器兩極板間的電場強(qiáng)度增大 D.電阻R上電流方向自左向右 【解析】選C。振動膜片向右振動時電容器兩極板的距離變小,由C=εS4πkd知電容值增大,電容器板間電壓U不變,由C=QU知電容器所帶電荷量增大,正在充電,所以R中電流方向自右向左。在U不變的情況下,d減小,由E=Ud可知板間電場強(qiáng)度增大,故A、B、D錯誤,C正確。 【補(bǔ)償訓(xùn)練】 1.靜電計是在驗電器的基礎(chǔ)上制成的,用其指針張角的大小來定性顯示其金屬球與外殼之間的電勢差大小。如圖所示,A、B是平行板電容器的兩個金屬板,G為靜電計。開始時開關(guān)S閉合,靜電計指針張開一定角度,為了使指針張開的角度增大些,下列采取的措施可行的是 ( ) A.斷開開關(guān)S后,將A、B兩極板分開些 B.保持開關(guān)S閉合,將A、B兩極板分開些 C.保持開關(guān)S閉合,將A、B兩極板靠近些 D.保持開關(guān)S閉合,將變阻器滑動觸頭向右移動 【解析】選A。要使靜電計的指針張開角度增大些,必須使靜電計金屬球和外殼之間的電勢差增大。斷開開關(guān)S后,將A、B兩極板分開些,電容器的帶電量不變,電容減小,電勢差增大,A正確;保持開關(guān)S閉合,將A、B兩極板分開或靠近些,靜電計金屬球和外殼之間的電勢差不變,B、C錯誤;保持開關(guān)S閉合,將滑動變阻器滑動觸頭向右或向左移動,靜電計金屬球和外殼之間的電勢差不變,D錯誤。 2.(多選)平行板A、B組成電容器,充電后與靜電計相連,要使靜電計指針張角變大,下列措施可行的是 ( ) A.A板向上移動 B.B板向右移動 C.A、B板間插入電介質(zhì) D.減少極板上的電荷量 【解析】選A、B。A板向上移動,正對面積S減小,或B板向右移動,距離d增大,根據(jù)C=εrS4πkd,電容C均減小,由U=QC知電勢差U變大,靜電計指針偏轉(zhuǎn)角度增大,A、B對;A、B板間插入電介質(zhì),相對介電常數(shù)εr增大,根據(jù)C=εrS4πkd,電容C增大,由U=QC知電勢差U變小,靜電計指針偏轉(zhuǎn)角度減小,C錯;由U=QC得,減小電荷量Q,電勢差U變小,靜電計指針偏轉(zhuǎn)角度減小,D錯。 【總結(jié)提升】利用靜電計分析電容器問題的兩條思路 (1)根據(jù)C=QU=εrS4πkd分析電容器兩端電壓的變化情況,從而確定靜電計張角的變化情況。 (2)根據(jù)靜電計張角的變化情況,結(jié)合C=QU=εrS4πkd,分析電容器所帶電荷量Q,正對面積S和極板間距離d的變化情況。 4.如圖所示,兩平行金屬板水平旋轉(zhuǎn),構(gòu)成一個電容器。當(dāng)把兩金屬板接在某直流電的兩端時,板間有一帶電微粒恰好能保持靜止?fàn)顟B(tài),則 ( ) A.該帶電微粒一定是帶負(fù)電荷 B.微粒只有處于兩板中央時,它才可能處于靜止?fàn)顟B(tài) C.若將兩極板間距調(diào)大一些,微粒將向下運動 D.若將兩極板間距調(diào)小一些,微粒仍能保持平衡 【解析】選C。電容器下極板帶正電,極板間存在豎直向上的勻強(qiáng)電場,根據(jù)二力平衡,電荷所受電場力等于重力,方向豎直向上,故微粒帶正電,A錯。帶電微粒在電容器兩極板間的任何位置受到的電場力都一樣,均能處于靜止?fàn)顟B(tài),B錯。將兩極板間距調(diào)大一些,由E=Ud知電場強(qiáng)度變小,微粒的電場力變小,微粒向下運動,C對。同理,將兩極板間距調(diào)小,電場強(qiáng)度變大,微粒的電場力變大,微粒向上運動,D錯。 【補(bǔ)償訓(xùn)練】 如圖,一平行板電容器的兩極板與一電壓恒定的電源相連,極板水平放置,極板間距為d;在下極板上疊放一厚度為l的金屬板,其上部空間有一帶電粒子P靜止在電容器中。當(dāng)把金屬板從電容器中快速抽出后,粒子P開始運動。重力加速度為g。粒子運動的加速度為 ( ) 【解析】選A。帶電粒子在電容器兩極板間時受到重力和電場力的作用,最初處于靜止?fàn)顟B(tài),由二力平衡條件可得:mg=q;當(dāng)把金屬板從電容器中快速抽出后,電容器兩極板間的電勢差不變,但兩極板間的距離發(fā)生了變化,引起電場強(qiáng)度發(fā)生了變化,從而電場力也發(fā)生了變化,粒子受力不再平衡,產(chǎn)生了加速度,根據(jù)牛頓第二定律ma=mg-qUd,兩式聯(lián)立可得a=g。 二、非選擇題(22分。要有必要的文字說明和解題步驟,有數(shù)值計算的要注明單位) 5.如圖所示,一平行板電容器接在U=12 V的直流電源上,電容C=3.010-10 F,兩極板間距離d=1.210-3 m,g取10 m/s2,求: (1)該電容器所帶電量。 (2)若板間有一帶電微粒,其質(zhì)量為m=2.010-3 kg,恰在板間處于靜止?fàn)顟B(tài),則該微粒帶電荷量為多少?帶何種電荷? 【解析】(1)由題意可得U=12 V,C=3.010-10 F, 根據(jù)公式C=QU可得Q=CU=3.010-1012 C=3.610-9 C。 (2)對于平行板電容器的電場有E=Ud;粒子在電場中受到豎直向下的重力和豎直向上的電場力,所以微粒帶負(fù)電,根據(jù)二力平衡,有mg=Eq,聯(lián)立可得q=mgdU=2.010-3101.210-312 C=2.010-6 C。 答案:(1)3.610-9 C (2)2.010-6 C 負(fù)電 【能力挑戰(zhàn)區(qū)】 1.如圖所示,電容器的兩極板分別與電源的正、負(fù)極相連,在電容器兩極板間的距離由d迅速增大為2d的過程中,下列說法中正確的是 ( ) A.電容器兩極板間的電壓始終不變 B.電容器兩極板間的電壓瞬時升高后又恢復(fù)原值 C.根據(jù)Q=CU可知,電容器所帶電荷量先增大后減小 D.電路中電流由A板經(jīng)電源流向B板 【解題指南】在d迅速變化為2d的過程中,極板上的電荷量保持不變。 【解析】選B。在將電容器兩極板間距離迅速增大的過程中,電容器極板上的電荷量未來得及變化,即Q不變,C錯誤;由C=QU、C=εrS4kπd,U=QC知C減小,故U增大,但最終電壓U要與電源電壓相等,故選項B正確,A錯誤;因為C=εrS4πkd,所以d增大時,C減小。電路中有瞬時電流,方向由B板經(jīng)電源流向A板,故D錯。 2.(多選)美國物理學(xué)家密立根通過研究平行板間懸浮不動的帶電油滴,比較準(zhǔn)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(zhì)量為m的帶電油滴在極板中央處于靜止?fàn)顟B(tài),且此時極板帶電荷量與油滴帶電荷量的比值為k,則 ( ) A.油滴帶負(fù)電 B.油滴帶電荷量為mgUd C.電容器的電容為kmgdU2 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】選A、C。由題意知油滴受到的電場力方向豎直向上,又上極板帶正電,故油滴帶負(fù)電,設(shè)油滴帶電荷量為q,則極板帶電荷量為Q=kq,由于qE=mg,E=Ud,C=QU,解得q=mgdU,C=kmgdU2,將極板N向下緩慢移動一小段距離,U不變,d增大,則電場強(qiáng)度E減小,重力將大于電場力,油滴將向下運動,選項A、C正確,選項B、D錯誤。- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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