2024-2025学年高中物理第一章静电场8电容器的电容课时作业含解析新人教版选修3-11

PAGE7-电容器的电容(20分钟50分)一、选择题(本题共6小题,每小题6分,共36分)1.某电容器的电容是30μF,额定电压为200V,击穿电压为400V,对于该电容器,下列说法中正确的是 ()A.为使它的两极板间的电压增加1V,所须要的电荷量是3×10-5B.给电容器1C的电荷量,两极板间的电压为3×10-5C.该电容器能容纳的电荷量最多为6×10-3D.该电容器两极板间能承受的最大电压为200V【解析】选A。由ΔQ=C·ΔU=30×10-6×1C=3×10-5C,A对;由U==V=3.3×104V,电容器被击穿,B错;击穿电压为400V表示能承受的最大电压为400V,最大电荷量Q=CU=3×10-5×400C=1.2×10-2C2.如图所示,平行板电容器的电容为C,极板带电荷量为Q,极板间距为d。今在两板间正中心放一带电荷量为q的点电荷,则它所受到的电场力大小为 ()A.k B.kC. D.【解析】选C。平行板电容器极板间电场为匀强电场,其电场强度为E=,因此点电荷q在其中所受到的电场力为F=Eq=。3.(多选)如图所示,用电池对电容器充电,电路a、b之间接有一灵敏电流表,两极板之间有一个电荷q处于静止状态。现将两极板的间距变大,则 ()A.电荷将向上加速运动B.电荷将向下加速运动C.电流表中将有从a到b的电流D.电流表中将有从b到a的电流【解析】选B、D。板距增大,由于板间电压不变,则E=变小,所以电场力变小,电荷向下加速,A错B对;由平行板电容公式可知,板间距增大C变小,则Q=CU变小,电容器放电,C错D对。4.(多选)如图所示是一种通过测量电容器电容的改变来检测液面凹凸的仪器的原理图。电容器的两个电极分别用导线接到指示器上,指示器可显示出电容的大小。下列关于该仪器的说法正确的是 ()A.该仪器中电容器的电极分别是金属芯柱和导电液体B.金属芯柱外套的绝缘层越厚,该电容器的电容越大C.假如指示器显示电容增大了,则说明电容器中的液面上升了D.假如指示器显示电容减小了,则说明电容器中的液面上升了【解析】选A、C。类似于平行板电容器的结构,金属芯柱和导电液体构成电容器的两电极,金属芯柱的绝缘层就是两极间的电介质,其厚度d相当于两平板间的距离,所以厚度d越大,电容器的电容越小。导电液体深度h越大,则S越大,C越大,C增大时就表明h变大。故A、C正确。5.如图所示是一只利用电容器电容(C)测量角度(θ)的电容式传感器的示意图。当动片和定片之间的角度(θ)发生改变时,电容(C)便发生改变,于是通过知道电容(C)的改变状况就可以知道角度(θ)的改变状况。下列图象中,最能正确反映角度(θ)与电容(C)之间关系的是 ()【解析】选B。两极板正对面积S=(π-θ)R2,则S∝(π-θ)又因为C∝S,所以C∝(π-θ)令C=k(π-θ),所以θ=π-(k为常数)所以B正确。6.某电容器上标有“1.5μF,9V”的字样,则 ()A.该电容器所带电荷量不能超过1.5×10-6B.该电容器所加电压不能超过9VC.该电容器击穿电压为9VD.当给该电容器加4.5V的电压时,它的电容值变为0.75μF【解析】选B。该标示值为电容器电容和能允许加的最大电压。加在该电容器上的电压超过9V就会击穿它。能够给它充的最大电荷量为Q=CU=1.5×10-6×9C=1.35×10-5C。电容器电容与所加电压无关,因此当给电容器加4.5V的电压时,其电容值仍为1.5μF二、非选择题(14分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位)7.水平放置的平行板电容器的电容为C,板间距离为d,极板足够长,当其带电荷量为Q时,沿两板中心水平射入的带电荷量为q的微粒恰好做匀速直线运动。若使电容器电量增大一倍,则该带电微粒落到某一极板上所需时间为多少?【解析】利用平衡条件得mg=qE=。依据运动学公式有=,由牛顿其次定律得,qE′-mg=ma,又E′=,解得t=。答案:(25分钟50分)一、选择题(本题共6小题,每小题6分,共36分)1.依据电容器电容的定义式C=,可知 ()A.电容器所带的电荷量Q越多,它的电容就越大,C与Q成正比B.电容器不带电时,其电容为零C.电容器两极板之间的电压U越高,它的电容就越小,C与U成反比D.以上说法均不对【解析】选D。电容器电容的大小与其本身因素有关,与带电量的多少、两极板电压的大小无关,A、B、C错误,D正确。2.一充电后的平行板电容器保持两极板的正对面积、间距和电荷量不变,在两极板间插入一电介质,其电容C和两极板间的电势差U的改变状况是 ()A.C和U均增大 B.C增大,U减小C.C减小,U增大 D.C和U均减小【解析】选B。依据平行板电容器电容公式C=可知,在两板间插入电介质后,电容C增大,因电容器所带电荷量Q不变,由C=可知,U=减小,B正确。3.如图,平行板电容器的两极板竖直放置并分别与电源的正负极相连,一带电小球经绝缘轻绳悬挂于两极板之间,处于静止状态。现保持右极板不动,将左极板向左缓慢移动。关于小球所受的电场力大小F和绳子的拉力大小T,下列推断正确的是()A.F渐渐减小,T渐渐减小B.F渐渐增大,T渐渐减小C.F渐渐减小,T渐渐增大D.F渐渐增大,T渐渐增大【解析】选A。左极板缓慢向左移动,板间距离增大,电容减小,板间电压不变,由E=,可知E减小,因此F减小,绳上拉力T减小,A正确。4.(多选)如图所示,两块水平放置的平行正对的金属板a、b与电池相连,在距离两板等距的M点有一个带电液滴处于静止状态。若将a板向下平移一小段距离,但仍在M点上方,稳定后,下列说法中正确的是 ()A.液滴将向下加速运动B.M点电势上升,液滴在M点的电势能将减小C.M点的电场强度变小了D.在a板移动前后两种状况下,若将液滴从a板移到b板,电场力做功相同【解析】选B、D。当将a向下平移时,板间场强增大,则液滴所受电场力增大,液滴将向上加速运动,A、C错误。由于b板接地且b与M间距未变,由U=Ed可知M点电势将上升,液滴的电势能将减小,B正确。由于前后两种状况a与b板间电势差不变,所以将液滴从a板移到b板电场力做功相同,D正确。5.(多选)如图所示,电源E对电容器C充电,当C两端电压达到80V时,闪光灯瞬间导通并发光,C放电。放电后,闪光灯断开并熄灭,电源再次对C充电。这样不断地充电和放电,闪光灯就周期性地发光。该电路 ()A.充电时,通过R的电流不变B.若R增大,则充电时间变长C.若C增大,则闪光灯闪光一次通过的电荷量增大D.若E减小为85V,闪光灯闪光一次通过的电荷量不变【解析】选B、C、D。电容器充电时,电压不断增大,电源与电容器极板之间电势差不断减小,因此电容器的充电电流减小,A错;当电阻R增大时,充电电流减小,因此充电时间变长,B正确;C增大,电容器的带电量增大,因此C正确;当E减为85V时,电源给电容器充电仍能达到闪光灯导通电压80V,所以一次通过的电荷量不变,D正确。6.如图所示,先接通S使电容器充电,然后断开S。当增大两极板间距离时,电容器所带电荷量Q、电容C、两极板间电势差U、两极板间场强E的改变状况是 ()A.Q变小,C不变,U不变,E变小B.Q变小,C变小,U不变,E不变C.Q不变,C变小,U变大,E不变D.Q不变,C变小,U变小,E变小【解析】选C。电容器充电后再断开S,则电容器所带的电荷量Q不变,由C∝可知,d增大时,C变小;又U=,所以U变大;由于E=,U==,所以E=,故d增大时,E不变,C正确。二、非选择题(14分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位)7.如图所示,平行板电容器的两个极板A、B分别接在电压为60V的恒压电源上,两极板间距为3cm,电容器带电荷量为6×10-8(1)平行板电容器的电容。(2)平行板电容器两板之间的电场强度。(3)距B板为2cm