【学与练】高中物理粤教2019版必修3：第2章1课时分层作业6电容器与电容习题

课时分层作业(六)电容器与电容题组一观察电容器的充、放电现象1．如图甲，先将开关S掷向1，给平行板电容器C充电，稳定后把S掷向2，电容器通过电阻R放电，电流传感器将电流信息导入计算机，屏幕上显示出电流I随时间t变化的图像如图乙所示。将电容器C两板间的距离增大少许，其他条件不变，重新进行上述实验，得到的I-t图像可能是()甲乙ABCD2．下列关于电容器的相关知识描述正确的是()甲乙丙丁戊A．图甲为电容器充电示意图，充完电后电容器上极板带正电，两极板间的电压U等于电源的电动势EB．图乙为电容器放电示意图，放电过程中电流大小保持不变C．图丙为电解电容器的实物图和符号，图丁为可变电容器及其符号，两种电容器使用时都严格区分正负极D．图戊中的电容器上有“5.5V1.0F”字样，说明该电容器只有两端加上5.5V的电压时电容才为1.0F题组二对电容器的电容的理解3．关于电容器和电容，下列说法正确的是()A．电容器所带电荷量越多，电容越大B．电容器两板间电压越低，其电容越大C．电容器不带电时，其电容为零D．电容器的电容只由它本身的特性决定4．超级电容储存式现代电车没有传统无轨电车的“辫子”，没有尾气排放，乘客上下车的30秒内可充满电并行驶5千米以上，刹车和下坡时可把80%的刹车能量转化成电能回收储存再使用，关于使用“3V、12000F”石墨烯纳米混合型超级电容器的电车，下列说法正确的是()A．该电容器最多能储存72000C的电荷量B．电容器放电，电荷量逐渐减少到0，电容不变C．电容器放电，电荷量逐渐减少到0，电压不变D．若30s能充满电，则充电平均电流为3600A5．(多选)(2022·湖北武汉开发区一中期中)电子眼系统通过路面下埋设的感应线来感知汽车的压力。感应线是一个压电薄膜传感器，压电薄膜在受压时两端产生电压，压力越大电压越大。压电薄膜与电容器C和电阻R组成图甲所示的回路，红灯亮时，如果汽车的前、后轮先后经过感应线，回路中产生两脉冲电流，如图乙所示，即视为“闯红灯”，电子眼拍照。则红灯亮时()甲乙A．车轮停在感应线上时，电阻R上有恒定电流B．车轮经过感应线的过程中，电容器先充电后放电C．车轮经过感应线的过程中，电阻R上的电流先增大后减小D．汽车前轮刚越过感应线，又倒回到线内，仍会被电子眼拍照6．平行板电容器的电容为C，带电荷量为Q，极板间的距离为d，在距上极板14d处放一电荷量为q的点电荷，已知静电力常量kA．16kqQd2C．qQCd D．7．(多选)如图所示是一种通过测量电容器电容的变化来检测液面高低的仪器原理图，分别用导线把电容器的两个电极接到指示器上，指示器可显示电容的大小。下列关于该仪器的说法正确的有()A．该仪器中电容的两个电极分别是芯柱和导电液体B．芯柱外套的绝缘管越厚，该电容器的电容越大C．如果指示器显示出电容增大了，则说明容器中液面升高了D．如果指示器显示出电容减小了，则说明容器中液面升高了8．(多选)如图所示的电路中，A、B是构成平行板电容器的两金属极板，P为其中的一个点。将开关K闭合，电路稳定后将B板向下平移一小段距离，则下列说法正确的是()A．电容器的电容增加B．在B板下移过程中，电阻R中有向上的电流C．A、B两板间的电场强度增大D．P点电势升高9．有一电容器，两板间的电压为3V，所带电荷量为4.5×10-4C，此电容器的电容是多少？将电容器的电压降为2V，电容器的电容是多少？所带电荷量是多少？10．如图甲所示的电路，电源电压为8V，电阻R与一个电流传感器相连，传感器可以将电路中的电流随时间变化的曲线显示在计算机屏幕上，先将S接2，给电容器C充电，再将S接1，结果在计算机屏幕上得到如图乙所示的曲线，将该曲线描绘在坐标纸上(坐标纸上的小方格图中未画出)，i轴每小格表示0.1mA，t轴每小格表示0.1s，图线与坐标轴所围成的面积约为80个小方格。则下列说法正确的是()A．充电电流由a极板穿过电容器内部流向b极板B．放电时电流沿顺时针方向C．电容器充电完毕时，所带电荷量约为8×10-4CD．电容器的电容约为0.1F11．如图所示，平行板电容器的两个极板带有等量异种电荷，与静电计相连，静电计金属外壳和电容器下极板都接地。在两极板间有一固定在P点的点电荷，以E表示两板间的电场强度，Ep表示点电荷在P点的电势能，θ表示静电计指针的偏角。若保持下极板不动，将上极板向下移动一小段距离至图中虚线位置，则()A．θ增大，E增大 B．θ增大，Ep不变C．θ减小，Ep增大 D．θ减小，E不变12．如图所示，一平行板电容器接在U＝12V的直流电源上，电容C＝3.0×10-10F，两极板间距离d＝1.2×10-3m，g取10m/s2。(1)求该电容器所带电荷量。(2)若两板间有一带电微粒，其质量为m＝2.0×10-3kg，恰在两板间处于静止状态，则该微粒所带电荷量为多少？带何种电荷？课时分层作业(六)123456781011CADBBDCACBDCD1．C[将电容器两极板的间距变大，根据电容的决定式C＝εrS4πkd可知，电容变小，则充电电荷量Q＝CU变小，但充电完成后，电容器两端电压仍与电源电压2．A[题图甲为电容器充电过程，电容器上极板与电源的正极相连，故上极板带正电，充完电后两极板间的电压U等于电源的电动势E，故A正确；题图乙为电容器放电过程，若电容器上极板带电荷量为＋Q，则放电过程中通过安培表的电流方向为从右向左，且电流逐渐减小，故B错误；题图丙为电解电容器的实物图和符号，题图丁为可变电容器及其符号，前者电容器使用时严格区分正负极，后者没有，故C错误；题图戊中的电容器上有“5.5V1.0F”字样，说明该电容器工作的额定电压为5.5V，而电容与电容器的电压及电荷量均无关，总是为1.0F，故D错误。]3．D[电容器所带电荷量越多，板间电压越大，但电容不变，故A错误；电容器两板间电压越低，所带电荷量越少，但电容不变，故B错误；电容表征电容器容纳电荷本领的大小，电容器不带电时与带电时，电容值不变且不为零，故C错误；电容表征电容器容纳电荷本领的大小，由电容器本身的特性决定，故D正确。]4．B[该电容器能容纳的最大电荷量为Q＝CU＝12000×3C＝36000C，A错误；电容器的电容与电荷量和电压无关，在充、放电时电容不变。电容器放电，电荷量逐渐减少到0，电压逐渐减小为0，B正确，C错误；若30s能充满电，则充电平均电流为I＝Qt＝360005．BD[车轮停在感应线上时，压力不变，则电压不变，电容器既不充电，也不放电，电阻R上没有电流，故A错误；由题图乙可知，当车轮经过感应线时，电流先增大后减小，然后再反向增大后减小，因电压是在压电薄膜受压时产生的，故说明电容器先充电后放电，故B正确，C错误；若汽车前轮刚越过感应线，又倒回到线内，则前轮两次压线，仍形成两个脉冲电流，符合拍照条件，电子眼仍会拍照，故D正确。]6．C[两极板间电势差为U＝QC，场强大小为E＝Ud＝QCd，点电荷所受的电场力的大小为F＝qE＝q·Q7．AC[该仪器类似于平行板电容器的结构：芯柱和导电液体构成电容器的两块电极，芯柱的绝缘层就是极间的电介质，其厚度d相当于两平行板间的距离，液面高度h相当于两平行板的正对面积，且h越大，S越大。根据C＝εrS4πkd知，d增大时C就减小；若C8．BD[由平行板电容器的电容公式C＝εrS4πkd可知，平行板间距离增大时，电容减小，故A错误；开关K闭合，说明电容器两极板间的电压一定，在B板下移过程中，由电容的定义式C＝QU可知，电荷量减小，电容器对外放电，电阻R中有方向向上的电流，故B正确；电压一定，由电场强度公式E′＝Ud可知，距离增大时，A、B两极板间的电场强度减小，故C错误；电源负极接地，电势为零，A板电势与电源正极电势相等为E，则P点电势可表示为φP＝E－9．解析：C＝QU＝4.5电容器电压降为2V时，电容不变，仍为1.5×10-4F此时所带电荷量为Q′＝CU′＝1.5×10-4×2C＝3×10-4C。答案：1.5×10-4F1.5×10-4F3×10-4C10．C[电流不能穿过电容器，否则电容器会被击穿，而充电的本质是a极板上的电子通过电源到达b极板，A错误；充电完毕后，a极板带正电，b极板带负电，放电时电流沿逆时针方向，B错误；图线与坐标轴所围成的面积表示电容器放电前所带的电荷量，约为0.1×10-3×0.1×80C＝8×10-4C，C正确；电容C＝QE＝1×10-411．D[平行板电容器的两个极板带有等量异种电荷，当极板正对面积不变时，两极板之间的电场强度E不变。保持下极板不动，将上极板向下移动一小段距离至题图中虚线位置，由U＝Ed可知，两极板之间的电势差减小，静电计指针的偏角θ减小，由于下极板接地(电势为零)，两极板之间的电场强度不变，所以点电荷在P点的电势能Ep不