人教版高中物理必修第三册第十章静电场中的能量第4节电容器的电容课时作业含答案

(限时：25分钟)【合格考练】1．某同学从废旧音响中拆得一个电学元件，如图所示。该元件是()A．电阻 B．干电池C．电容器 D．验电器解析：选C。从图中220μF可知这是电容的单位，故该元件为电容器。2．根据电容器的电容的定义式C＝eq\f(Q,U)，下列说法正确的是()A．电容器所带电荷量Q越多，它的电容C就越大，C与Q成正比B．电容器不带电时，其电容为零C．电容器两极之间的电压U越高，它的电容C就越小，C与U成反比D．电容器的电容大小与电容器的带电情况无关解析：选D。电容器所带电荷量Q越多，两极之间的电压U越高，但电容不变，故A错误；电容反映本身的特性，电容器不带电时，电容并不为零，故B错误；电容表征电容器容纳电荷的本领大小，与电压U无关，故C错误；电容表征电容器容纳电荷的本领大小，电容大小与电容器的带电情况无关，故D正确。3．a、b两个电容器的部分参数如图所示，则下列关于a、b两个电容器的说法正确的是()A.a、b两个电容器的电容之比为8∶1B．a、b两个电容器的电容之比为4∶5C．b电容器工作时最多能容纳电荷0.1CD．a电容器工作时最多能容纳电荷1C答案：C4．(2024·广东广州期中)如图，C为中间插有电介质的电容器，b极板与静电计金属球连接，a极板与静电计金属外壳都接地，开始时静电计指针张角为零，在b板带电后，静电计指针张开了一定角度。下列操作中能使静电计指针张角变小的是()A．b板不动、将a板向右平移B．将a板向下移动一小段距离C．将b板向上移动一小段距离D．取出a、b两极板间的电介质答案：A5．两块互相靠近的、很大的平行金属板，分别带有等量异种电荷，为了使两板间的匀强电场电场强度加倍，可采取的措施是()A．只使两板的距离减半B．只使两板的电荷量都加倍C．只使两板的正对面积加倍D．使两板的电荷量、距离、正对面积都加倍解析：选B。只使两板的距离减半，由C＝eq\f(εrS,4πkd)和C＝eq\f(Q,U)得E＝eq\f(U,d)＝eq\f(4πkQ,εrS)，可知电场强度不变，故A错误；只使两板的电荷量都加倍，由Q＝CU知电压U加倍，而由E＝eq\f(U,d)可知两板间的匀强电场电场强度加倍，故B正确；只使两板的正对面积加倍，由E＝eq\f(4πkQ,εrS)知，板间匀强电场的电场强度减小，故C错误；使两板的电荷量、距离、正对面积都加倍，由C＝eq\f(εrS,4πkd)知电容不变，而由Q＝CU知电压加倍，再由E＝eq\f(U,d)知电场强度不变，故D错误。6.(多选)如图所示，一工作人员对手机指纹识别功能进行演示，此功能的一个关键元件为指纹传感器。其部分原理为：在一块半导体基板上集成有上万个相同的小极板，极板外表面绝缘。当手指指纹一面与绝缘表面接触时，指纹的凹点与凸点分别与小极板形成一个个正对面积相同的电容器，若每个电容器的电压保持不变，则()A．指纹的凹点与小极板距离远，电容大B．指纹的凸点与小极板距离近，电容大C．若手指挤压绝缘表面，电容电极间的距离减小，小极板带电量增多D．若用湿的手指去识别，识别功能不会受影响解析：选BC。根据电容的定义式C＝eq\f(εrS,4πkd)可知，指纹的凹点与小极板距离远，即d大，则C小；指纹的凸点与小极板距离近，即d小，则C大，故A错误，B正确；若手指挤压绝缘表面，电容电极间的距离减小，则C增大，由于电容器的电压保持不变，根据Q＝CU可知小极板所带电荷量Q增多，故C正确；若用湿的手指去识别，由于水是导电的，则使得同一指纹的凹点与凸点与小极板之间的距离将会发生变化，从而改变了电容器电容，使得识别功能受到影响，故D错误。【等级考练】7．传感器是把非电学量(如温度、速度、压力等)的变化转换为电学量变化的一种元件，在自动控制中有着相当广泛的应用。一种测量液面高度h的电容式传感器的示意图如图所示，从电容C大小的变化就能反映液面的升降情况，下列说法正确的是()A．C减小表示h减小B．C增大表示h减小C．C减小表示h增大D．C的变化与h变化无直接关系解析：选A。在该传感器中，液体相当于一个极板，根据电容器的决定式C＝eq\f(εrS,4πkd)，h减小，表示液面下降时，相当于电容器的正对面积S减小，因此导致电容C减小，故A正确，B、C、D错误。8．如图所示的是研究电容器的充、放电实验电路图，实验前，开关S是断开的，电容器不带电。下列的操作过程说法正确的是()A．开关S接1，电容器上极板带负电B．开关S接1稳定后，再断开S，电容器两极板间有电场存在C．开关S接1稳定后，再将S掷向2，通过电流传感器的电流方向向上D．开关S接1稳定后，再将S掷向2，通过电阻R中电流方向向右答案：B9．(多选)如图所示，平行板电容器A、B间有一带电油滴P正好静止在极板正中间，现将B极板匀速向下移动到虚线位置，其他条件不变。则在B极板移动的过程中()A.油滴将向下做匀加速运动B．电流计中电流由b流向aC．油滴运动的加速度逐渐变大D．极板所带的电荷量减少解析：选CD。将B极板匀速向下运动时，两极板间的距离增大，由于电势差U不变，则根据E＝eq\f(U,d)知极板间的电场强度减小，油滴所受的电场力减小，电场力小于重力，油滴所受合力向下，油滴向下加速运动，加速度a＝eq\f(mg－qE,m)＝g－eq\f(qU,md)。由于q、U、m不变，d逐渐增大，则加速度a逐渐增大，油滴向下做加速度增大的加速运动，故C正确，A错误；电容器板间距离增大，则电容器的电容C减小，而板间电压U不变，则由C＝eq\f(Q,U)可知电容器所带电荷量Q减小，电容器放电，上极板带正电，则知电流计中电流由a流向b，故B错误，D正确。10．(多选)如图所示，有一个由电池、电阻R、开关S与平行板电容器组成的串联电路，开关S闭合。一带电液滴悬浮在两板间的P点不动，下列说法正确的是()A．带电液滴可能带正电B．增大两极板间距离的过程中，电阻R中有从a到b的电流C．断开S，减小两极板正对面积，液滴将加速下降D．断开S，减小两极板距离的过程中，液滴静止不动解析：选BD。平行板电容器中的电场如图所示对油滴受力分析可知，重力与电场力等大反向，电场力与电场线的方向相反，可知带电油滴带负电，A错误；根据电容的决定式C＝eq\f(εrS,4πkd)可知，增大两极板间距离的过程中，d增大，C减小。保持开关闭合，平行板电容器的电压保持不变，根据电容的定义式C＝eq\f(Q,U)可知，电容C减小、电压U保持不变时，平行板的电荷量Q减小，因为A极板带正电，电荷量减小时，电阻R中有从a到b的电流，B正确；根据电容的决定式C＝eq\f(εrS,4πkd)可知，减小两极板正对面积S，电容器的电容C减小。断开开关，平行板带的电荷量Q保持不变，根据电容的定义式C＝eq\f(Q,U)可知，电荷量Q不变，电容C减小，则电压U增大。由平行板间的电场强度表示为E＝eq\f(U,d)可知，电压U增大，板间距d保持不变，则电场强度增大，受到竖直向上的电场力增大，带电油滴将加速上升，C错误；平行板间的电场强度表示为E＝eq\f(U,d)，又因为C＝eq\f(εrS,4πkd)，C＝eq\f(Q,U)，可得E＝eq\f(4πkQ,εrS)，断开开关，平行板带的电荷量Q保持不变，改变板间距并不影响板间的电场强度，则小球的受力情况不改变，小球仍静止，D正确。11．在“观察电容器的充、放电现象”实验中，利用常用器材设计电路如图甲所示。(1)将开关S接通1，电容器的________(选填“上”或“下”)极板带正电，再将S接通2，通过电流表的电流方向向__________________(选填“左”或“右”)。(2)若电源电压为9V，实验中所使用的电容器如图乙所示，充满电后电容器正极板所带电荷量为________C。(3)下列关于电容器充电时，电流i与时间t的关系或所带电荷量q与两极板间的电压U的关系正确的是________。解析：(1)开关S接通1，电容器充电，根据电源的正负极可知与电源正极相连的电容器上极板带正电；开关S接通2，电容器放电，电流从电容器上极板流出，通过电流表的电流方向向左。(2)充满电后电容器所带电荷量Q＝CU＝3