2024-2025学年新教材高中物理第2章电势能与电势差第5节科学探究电容器课后习题含解析鲁科版必修3

PAGE7-第5节科学探究:电容器1.(2024~2025学年安徽合肥六校高二上期末考试)有一个已充电的电容器,两极板之间的电压是6V,所带电荷量是4.5×10-4C。将电容器的电压降为4V,电容器所带电荷量是()A.1.5×10-4C B.3.0×10-4CC.3.5×10-4C D.4.0×10-4C解析电容器的电容和其两极板间的电压以及所带电荷量大小无关,即电压改变时,电容大小恒定不变,所以依据C=QU可知C=6V4.5×10-4C=4V答案B2.如图所示,为某一电容器中所带电荷量和两端电压之间的关系图线,若将该电容器两端的电压从40V降低到36V,对电容器来说正确的是()A.是充电过程B.是放电过程C.该电容器的电容为5×10-2FD.该电容器的电荷量改变量为0.2C解析由Q=CU知,U降低,Q减小,故为放电过程,A错,B对;由C=QU=0ΔQ=CΔU=5×10-3×4C=0.02C,D错。答案B3.平行板电容器充电后断开电源,现将其中一块金属板沿远离另一极板的方向平移一小段距离。下图表示此过程中电容器两极板间电场强度E随两极板间距离d的改变关系,正确的是()解析由于平行板电容器充电后断开电源,电容器所带电荷量保持不变,两极板间电场强度E=Ud=QCd=答案C4.(2024~2025学年四川广元高二上期末)如右图所示的可变电容器,旋转动片使之与定片渐渐重合。则电容器的电容将()A.渐渐增大 B.渐渐减小C.保持不变 D.先增大后减小解析旋转动片使之与定片渐渐重合时,相当于增加了电容器的正对面积,则由电容器的确定式C=εrS4π答案A5.(2024~2025学年陕西渭南富平高二上期末)如图所示的试验装置可用来探究影响平行板电容器电容的因素,其中电容器左侧极板和静电计外壳均接地,电容器右侧极板与静电计金属球相连,使电容器带电后与电源断开。(1)下列关于试验中运用静电计的说法正确的是。

A.运用静电计的目的是视察电容器电压的改变状况B.运用静电计的目的是测量电容器电荷量的改变状况(2)以下状况中,能使静电计指针偏角增大的有。

A.把两板间的距离减小B.把两板的正对面积减小C.在两板间插入相对介电常数较大的电介质解析(1)静电计可测量电势差,依据指针张角的大小,视察电容器电压的改变状况,无法推断电荷量的改变状况,故A正确,B错误。(2)两板间距离d减小,依据电容的确定式C=εrS4πkd知,电容C增大,电荷量不变,依据C=QU知,电势差减小,指针偏角变小,故A错误;两板的正对面积减小,依据电容的确定式知,电容C减小,电荷量不变,依据C=QU知,电势差增大,指针偏角变大,故B正确;在两极板间插入电介质,依据C=εr答案(1)A(2)B6.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6×10-8C,A极板接地。求:(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2cm的M点处的电势。解析(1)平行板电容器的电容C=QU=6×1(2)两板之间为匀强电场,E=Ud=603×10-2(3)M点距A板间距离为dAM=d-dBM=1cmA与M间电势差UAM=EdAM=20V又UAM=φA-φM,φA=0可得φM=-20V。答案(1)1×10-9F(2)2×103V/m,方向竖直向下(3)-20V实力提升1.甲如图甲所示为一只“极距改变型电容式传感器”的部分构件示意图。当动极板和定极板之间的距离d改变时,电容C便发生改变,通过测量电容C的改变就可知道两极板之间的距离d的改变状况。在图乙中能正确反映C与d之间改变规律的图像是()乙解析依据电容的确定式C=εrS4πkd,电容C与两极板间距离d成反比,依据数学学问可知,答案A2.(2024~2025学年云南楚雄州高二上期末)两个较大的平行金属板A、B相距为d,分别接在电压为U的电源正、负极上,这时质量为m,带电荷量q的油滴恰好静止在两板之间,如图所示,在其他条件不变的状况下,假如将两板特别缓慢地水平错开一些,那么在错开的过程中()A.油滴将向上加速运动,电流计中的电流从b流向aB.油滴将向下加速运动,电流计中的电流从a流向bC.油滴静止不动,电流计中的电流从b流向aD.油滴静止不动,电流计中的电流从a流向b解析将两板缓慢地错开一些,两板正对面积减小,依据电容的确定式C=εrS4πkd得知,电容减小,而电压不变,则由C=QU知,电容器带电荷量减小,电容器处于放电状态,电路中产生顺时针方向的电流,则电流计中有a→答案D3.(多选)(2024~2025学年四川内江高二上期末)某电容式话筒的原理如图所示,E为电源,R为电阻,薄片P和Q为两金属极板,对着话筒说话时,P振动而Q可视为不动,当P、Q间距离增大时,下列推断中正确的是()A.P、Q构成的电容器的电容增加 B.P上电荷量保持不变C.有电流自M经R流向N D.PQ间的电场强度减小解析电容式话筒与电源串联,电压保持不变。在PQ间距增大过程中,依据电容确定式C=εrS4πkd,得电容减小,故A错误;依据电容定义式C=QU,得电容器所带电荷量减小,电容器的放电电流通过R的方向由M到N,再答案CD4.(多选)如图所示是一种通过测量电容器电容的改变,检测液面凹凸的仪器原理图,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中,正确的有()A.该仪器中电容器的两个电极分别是芯柱和导电液体B.芯柱外套的电介质越厚,该电容器的电容越大C.假如指示器显示出电容增大了,则说明液面上升了D.假如指示器显示出电容减小了,则说明液面上升了解析该装置的结构类似于平行板电容器:芯柱和导电液体构成电容器的两个电极,电介质的厚度d相当于两平行板间的距离,h越大,则正对面积S越大;所以其他条件不变,d越大时,C就越小;若C增大,就表明h增大了,故选A、C项。答案AC5.(2024~2025学年广东汕头潮阳高二上教学质量监测)板间距为d的平行板电容器所带电荷量为Q时,两极板间电势差为U1,板间电场强度为E1。现将电容器所带电荷量变为2Q,板间距变为12d,其他条件不变,这时两极板间电势差为U2,板间电场强度为E2,下列说法正确的是(A.U2=U1,E2=E1 B.U2=2U1,E2=4E1C.U2=U1,E2=2E1 D.U2=2U1,E2=2E1解析由公式C=εrS4πkd、C=QU和E=Ud得U=4kπdQεrS,E=4k答案C6.用电流传感器视察电容器的放电过程,传感器与计算机相连,还能显示出电流随时间改变的I-t图像。依据图甲所示连接电路。电源用直流8V左右,电容器可选几十微法的电解电容器。甲先使开关S与1端相连,电源向电容器充电,这个过程可在短时间内完成。然后把开关S掷向2端,电容器通过电阻R放电,传感器将电流信息传入计算机,屏幕上显示出电流随时间改变的I-t图像(图乙)。乙一位同学得到的I-t图像如图丙所示,电源电压是8V已知电流I=qt。丙(1)在图丙中画一个直立的狭长矩形(在图丙的最左边),它的面积的物理意义是什么?(2)怎样依据I-t图像估算电容器在全部放电过程中释放的电荷量?试着算一算。(3)假如要测绘充电时的I-t图像,请把图丁中电路图补充完整;得到的I-t图像可能是什么形态的?丁解析(1)矩形的面积表示在0.2s内电容器放出的电荷量。(2)用数方格的方法估算电容器在全部放电过程中释放的电荷量,方法是数小方格的个数,不足半个舍去,半个以上记一个。图中每个小方格表示8×10-5C,曲线与坐标轴围成的面积中有43个小方格,电容器释放的全部