2020届高三高考物理一轮复习《电容和电容器》题型强化练习

2020届高三高考物理一轮复习《电容和电容器》题型强化练习2020届高三高考物理一轮复习《电容和电容器》题型强化练习/7液滴仍将处于静止状态B．M点电势升高带电液滴在M点的电势能增大在b板移动前后两种情况下，若将液滴从a板移到b板，电场力做功相同【答案】CD【解析】电容器与电源保持相连，电容器板间的电压不变，将b板向上平移一小段距离，根据E电场分析得电场d知板间电场强度增大，液滴所受的电场力增大，液滴将加速向上运动，故A错误；由U=EdaM知，M与a间的电势差增大，a点的电势为零，M点的电势小于零，则知M点的电势降低，故B错误；由于液滴带负电，则带电液滴在M点的电势能增大，故C正确；在b板移动前后两种情况下，若将液滴从a板移到b板，两板间的电势差不变，根据电场力做功公式W=qU知，电场力做功相同，故D正确.题型三电容器的动态分析【典例3】（2018•北京卷）研究与平行板电容器电容有关因素的实验装置如图所示.下列说法正确的是（）实验前，只用带电玻璃棒与电容器a板接触，能使电容器带电实验中，只将电容器b板向上平移，静电计指针的张角变小实验中，只在极板间插入有机玻璃板，静电计指针的张角变大实验中，只增加极板带电荷量，静电计指针的张角变大，表明电容增大【答案】A【解析】实验前，只用带电玻璃棒与电容器a板接触，由于静电感应，在b板上将感应出异种电荷，A正确；b板向上平移，正对面积s变小，由c=4nkd知，电容C变小，由C=Q知，Q不变，U变大，因此静电计指针的张角变大，B错误；插入有机玻璃板，相对介电常数Er变大，由。=盒吕知，电容C变大，由C=U知，Q不变，U变Q小，因此静电计指针的张角变小，C错误；实验中，只增加极板带电荷量，由C=U，电容C不变，U变大，静电计指针的张角变大，D错误.【方法技巧】电容器动态分析问题的分析技巧抓住不变量，弄清楚是电容器的电荷量不变还是电压不变.根据电容的决定式分析电容的变化，再根据电容的定义式分析电荷量或电压的变化，最后分析电场强度的

变化．【变式3】（吉林延边二中2019届模拟）如图所示，竖直放置的平行板电容器与定值电阻R、电源E相连，用绝缘细线将带电小球q悬挂在极板间，闭合开关S后细线与竖直方向夹角为0•则有（）A.保持开关S闭合，将A板向右平移，0不变B.保持开关S闭合，将A板向左平移，0变小C.断开开关S,将A板向右平移，0不变D.断开开关S,将A板向右平移，0变小【答案】BC【解析】保持开关S闭合，电容器两端的电势差不变，将A板向右平移，d减小，则电场强度增大，带电小球所受电场力增大，根据共点力平衡条件知，0角变大，反之向左平移A板,0角变小，A错误，B正确；断开开关s,电荷量不变，根据c=4nSd，E=d，c=q，联立解得E=U=CQj=4nkQ，故电场强度大小与两极板间的距离无r关，故电场强度不变，所以移动A板,0角不变，C正确，D错误.题型四相关综合应用【典例4】（2018年全国III卷）如图，一平行板电容器连接在直流电源上，电容器的极板水平，两微粒a、b所带电荷量大小相等、符号相反，使它们分别静止于电容器的上、下极板附近，与极板距离相等。现同时释放a、b,它们由静止开始运动，在随后的某时刻t,a、b经过电容器两极板间下半区域的同一水平面，a、b间的相互作用和重力可忽略。下列说法正确的是（）A.aA.a的质量比b的大C.在t时亥I」，a和b的电势能相等【答案】BD在t时刻，a的动能比b的大D.在t时刻，a和b的动量大小相等【解析】根据题述可知，微粒a向下加速运动，微粒b向上加速运动，根据a、b经过电容器两极板间下半区域的同一水平面，可知a的加速度大小大于b的加速度大小，即a>ab。对微粒a,由牛顿第二定律，qE=ma，对abaaqEqE微粒b,由牛顿第二定律，qE=mbab，联立解得：「〉"叽由此式可以得出a的质量比b小，选项A错误；在a、bbb两微粒运动过程中，a微粒所受合外力大于b微粒，a微粒的位移大于b微粒，根据动能定理，在t时刻，a的动能比b大，选项B正确；由于在t时刻两微粒经过同一水平面，电势相等，电荷量大小相等，符号相反，所以在t时刻，a和b的电势能不等，选项C错误；由于a微粒受到的电场力（合外力）等于b微粒受到的电场力（合外力），根据动量定理，在t时刻，a微粒的动量等于b微粒，选项D正确。【举一反三】（2018年江苏卷）如图所示，水平金属板A、B分别与电源两极相连，带电油滴处于静止状态.现将B板右端向下移动一小段距离，两金属板表面仍均为等势面，则该油滴（）r*油滴A.仍然保持静止B.竖直向下运动向左下方运动D.向右下方运动【解析】本题考查平行板电容器的电场及电荷受力运动的问题，意在考查考生分析问题的能力。两极板平行时带电粒子处于平衡状态，则重力等于电场力，当下极板旋转时，板间距离增大场强减小，电场力小于重力；由于电场线垂直于金属板表面，所以电荷处的电场线如图所示，所以重力与电场力的合力偏向右下方，故粒子向右下方运动，选项D正确。【变式4】（天津南开中学2019届模拟）如图所示，平行板电容器板间距离为2cm,有一个质量m=10-7kg、电荷量q=—10-8C的液滴，在两板正中央处于静止状态.问：（取g=10m/s2）（1）哪块板带正电？板间电场强度多大？⑵若电容器电容为5X10-10F,则电容器带电荷量Q为多少？（3）若板间电场强度突然增大为原来的2倍，液滴将做什么运动？触及板面时速度多大？【答案】（1）上板100N/C（2）1X10-9C（3）向上做匀加速直线运动卒m/s5【解析】（1）液滴处于静止状态，可知电场力方向向上，则电场强度的方向竖直向下，上板带正电

根据|q根据|q|E=mg得:Emg10-7X10E=^=1o-^N/C=100N/C.⑵由U=Ed,Q=CU，得Q=1X1O—C.当电场强度变为原来的2倍，则电场力变为原来的2倍，即为2mg,液滴将向上做匀加速直线运动，加速度为:F—mg2mg-mg…，a=T=^^=g=l°m/s2末速度为：v=-j2gh=\；‘2X10X0.01m/s=¥m/s.题型五电容器中带电粒子的平衡与运动问题【典例5】(山西省实验中学2019届模拟)如图所示，充电后的平行板电容器水平放置，电容为C,极板间距离为d,上极板正中有一小孔。质量为m,电荷量为+q的小球从小孔正上方高h处由静止开始下落，穿过小孔到达下极板处速度恰为零(空气阻力忽略不计，极板间电场可视为匀强电场，重力加速度为g)。求：小球到达小孔处的速度；极板间电场强度大小和电容器所带电荷量；小球从开始下落运动到下极板处的时间。【答案】⑴屈⑵哩冷严吨罗)C⑶罟，普【解析】(1)小球从开始下落到上极板间做自由落体运动，由V2=2gh得v=\/2gi。(2)在极板间带电小球受重力和电场力作用，由牛顿第二定律得：mg-qE=ma由运动学公式知：0-v2=2ad整理得电场强度E=mg晋由U=Ed，Q=CU，得电容器所带电荷量Q得电容器所带电荷量Q=mg(h+d)Cq⑶由h=2gt120=v+at2,r+t?整理得t整理得t=方法技巧】有关电容器综合问题的两点提醒U4nkQ(1)若已知电压、电量或电容的变化情况，应先根据E=d或E=^g分析两极板间电场强度的变化，然后分析r物体的受力情况及运动情况的变化。(2)若已知物体运动情况的变化，应先根据运动情况分析电场力的变化，由此判断电场强度的变化，进而判断电压、电量或电容的变化规律。【变式5】(河北辛集中学2019届模拟)如图所示，一平行板电容器跟一电源相接，当S闭合时，平行板电容

器极板A、B间的一带电液滴恰好静止。若将两板间距离增大为原来的两倍，那么液滴的运动状态如何变化？若先将S断开，再将两板间距离增大为原来的两倍，液滴的运动状态又将如何变化？答案】见解析【解析】S闭合时