2024-2025學(xué)年新教材高中物理第2章電勢(shì)能與電勢(shì)差第5節(jié)科學(xué)探究電容器課后習(xí)題含解析魯科版必修3

PAGE7-第5節(jié)科學(xué)探究:電容器1.(2024~2025學(xué)年安徽合肥六校高二上期末考試)有一個(gè)已充電的電容器,兩極板之間的電壓是6V,所帶電荷量是4.5×10-4C。將電容器的電壓降為4V,電容器所帶電荷量是()A.1.5×10-4C B.3.0×10-4CC.3.5×10-4C D.4.0×10-4C解析電容器的電容和其兩極板間的電壓以及所帶電荷量大小無關(guān),即電壓改變時(shí),電容大小恒定不變,所以依據(jù)C=QU可知C=6V4.5×10-4C=4V答案B2.如圖所示,為某一電容器中所帶電荷量和兩端電壓之間的關(guān)系圖線,若將該電容器兩端的電壓從40V降低到36V,對(duì)電容器來說正確的是()A.是充電過程B.是放電過程C.該電容器的電容為5×10-2FD.該電容器的電荷量改變量為0.2C解析由Q=CU知,U降低,Q減小,故為放電過程,A錯(cuò),B對(duì);由C=QU=0ΔQ=CΔU=5×10-3×4C=0.02C,D錯(cuò)。答案B3.平行板電容器充電后斷開電源,現(xiàn)將其中一塊金屬板沿遠(yuǎn)離另一極板的方向平移一小段距離。下圖表示此過程中電容器兩極板間電場強(qiáng)度E隨兩極板間距離d的改變關(guān)系,正確的是()解析由于平行板電容器充電后斷開電源,電容器所帶電荷量保持不變,兩極板間電場強(qiáng)度E=Ud=QCd=答案C4.(2024~2025學(xué)年四川廣元高二上期末)如右圖所示的可變電容器,旋轉(zhuǎn)動(dòng)片使之與定片漸漸重合。則電容器的電容將()A.漸漸增大 B.漸漸減小C.保持不變 D.先增大后減小解析旋轉(zhuǎn)動(dòng)片使之與定片漸漸重合時(shí),相當(dāng)于增加了電容器的正對(duì)面積,則由電容器的確定式C=εrS4π答案A5.(2024~2025學(xué)年陜西渭南富平高二上期末)如圖所示的試驗(yàn)裝置可用來探究影響平行板電容器電容的因素,其中電容器左側(cè)極板和靜電計(jì)外殼均接地,電容器右側(cè)極板與靜電計(jì)金屬球相連,使電容器帶電后與電源斷開。(1)下列關(guān)于試驗(yàn)中運(yùn)用靜電計(jì)的說法正確的是。

A.運(yùn)用靜電計(jì)的目的是視察電容器電壓的改變狀況B.運(yùn)用靜電計(jì)的目的是測(cè)量電容器電荷量的改變狀況(2)以下狀況中,能使靜電計(jì)指針偏角增大的有。

A.把兩板間的距離減小B.把兩板的正對(duì)面積減小C.在兩板間插入相對(duì)介電常數(shù)較大的電介質(zhì)解析(1)靜電計(jì)可測(cè)量電勢(shì)差,依據(jù)指針張角的大小,視察電容器電壓的改變狀況,無法推斷電荷量的改變狀況,故A正確,B錯(cuò)誤。(2)兩板間距離d減小,依據(jù)電容的確定式C=εrS4πkd知,電容C增大,電荷量不變,依據(jù)C=QU知,電勢(shì)差減小,指針偏角變小,故A錯(cuò)誤;兩板的正對(duì)面積減小,依據(jù)電容的確定式知,電容C減小,電荷量不變,依據(jù)C=QU知,電勢(shì)差增大,指針偏角變大,故B正確;在兩極板間插入電介質(zhì),依據(jù)C=εr答案(1)A(2)B6.如圖所示,平行板電容器的兩個(gè)極板A、B分別接在電壓為60V的恒壓電源上,兩極板間距為3cm,電容器帶電荷量為6×10-8C,A極板接地。求:(1)平行板電容器的電容。(2)平行板電容器兩板之間的電場強(qiáng)度。(3)距B板2cm的M點(diǎn)處的電勢(shì)。解析(1)平行板電容器的電容C=QU=6×1(2)兩板之間為勻強(qiáng)電場,E=Ud=603×10-2(3)M點(diǎn)距A板間距離為dAM=d-dBM=1cmA與M間電勢(shì)差UAM=EdAM=20V又UAM=φA-φM,φA=0可得φM=-20V。答案(1)1×10-9F(2)2×103V/m,方向豎直向下(3)-20V實(shí)力提升1.甲如圖甲所示為一只“極距改變型電容式傳感器”的部分構(gòu)件示意圖。當(dāng)動(dòng)極板和定極板之間的距離d改變時(shí),電容C便發(fā)生改變,通過測(cè)量電容C的改變就可知道兩極板之間的距離d的改變狀況。在圖乙中能正確反映C與d之間改變規(guī)律的圖像是()乙解析依據(jù)電容的確定式C=εrS4πkd,電容C與兩極板間距離d成反比,依據(jù)數(shù)學(xué)學(xué)問可知,答案A2.(2024~2025學(xué)年云南楚雄州高二上期末)兩個(gè)較大的平行金屬板A、B相距為d,分別接在電壓為U的電源正、負(fù)極上,這時(shí)質(zhì)量為m,帶電荷量q的油滴恰好靜止在兩板之間,如圖所示,在其他條件不變的狀況下,假如將兩板特別緩慢地水平錯(cuò)開一些,那么在錯(cuò)開的過程中()A.油滴將向上加速運(yùn)動(dòng),電流計(jì)中的電流從b流向aB.油滴將向下加速運(yùn)動(dòng),電流計(jì)中的電流從a流向bC.油滴靜止不動(dòng),電流計(jì)中的電流從b流向aD.油滴靜止不動(dòng),電流計(jì)中的電流從a流向b解析將兩板緩慢地錯(cuò)開一些,兩板正對(duì)面積減小,依據(jù)電容的確定式C=εrS4πkd得知,電容減小,而電壓不變,則由C=QU知,電容器帶電荷量減小,電容器處于放電狀態(tài),電路中產(chǎn)生順時(shí)針方向的電流,則電流計(jì)中有a→答案D3.(多選)(2024~2025學(xué)年四川內(nèi)江高二上期末)某電容式話筒的原理如圖所示,E為電源,R為電阻,薄片P和Q為兩金屬極板,對(duì)著話筒說話時(shí),P振動(dòng)而Q可視為不動(dòng),當(dāng)P、Q間距離增大時(shí),下列推斷中正確的是()A.P、Q構(gòu)成的電容器的電容增加 B.P上電荷量保持不變C.有電流自M經(jīng)R流向N D.PQ間的電場強(qiáng)度減小解析電容式話筒與電源串聯(lián),電壓保持不變。在PQ間距增大過程中,依據(jù)電容確定式C=εrS4πkd,得電容減小,故A錯(cuò)誤;依據(jù)電容定義式C=QU,得電容器所帶電荷量減小,電容器的放電電流通過R的方向由M到N,再答案CD4.(多選)如圖所示是一種通過測(cè)量電容器電容的改變,檢測(cè)液面凹凸的儀器原理圖,電容器的兩個(gè)電極分別用導(dǎo)線接到指示器上,指示器可顯示出電容的大小,下列關(guān)于該儀器的說法中,正確的有()A.該儀器中電容器的兩個(gè)電極分別是芯柱和導(dǎo)電液體B.芯柱外套的電介質(zhì)越厚,該電容器的電容越大C.假如指示器顯示出電容增大了,則說明液面上升了D.假如指示器顯示出電容減小了,則說明液面上升了解析該裝置的結(jié)構(gòu)類似于平行板電容器:芯柱和導(dǎo)電液體構(gòu)成電容器的兩個(gè)電極,電介質(zhì)的厚度d相當(dāng)于兩平行板間的距離,h越大,則正對(duì)面積S越大;所以其他條件不變,d越大時(shí),C就越小;若C增大,就表明h增大了,故選A、C項(xiàng)。答案AC5.(2024~2025學(xué)年廣東汕頭潮陽高二上教學(xué)質(zhì)量監(jiān)測(cè))板間距為d的平行板電容器所帶電荷量為Q時(shí),兩極板間電勢(shì)差為U1,板間電場強(qiáng)度為E1?，F(xiàn)將電容器所帶電荷量變?yōu)?Q,板間距變?yōu)?2d,其他條件不變,這時(shí)兩極板間電勢(shì)差為U2,板間電場強(qiáng)度為E2,下列說法正確的是(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.用電流傳感器視察電容器的放電過程,傳感器與計(jì)算機(jī)相連,還能顯示出電流隨時(shí)間改變的I-t圖像。依據(jù)圖甲所示連接電路。電源用直流8V左右,電容器可選幾十微法的電解電容器。甲先使開關(guān)S與1端相連,電源向電容器充電,這個(gè)過程可在短時(shí)間內(nèi)完成。然后把開關(guān)S擲向2端,電容器通過電阻R放電,傳感器將電流信息傳入計(jì)算機(jī),屏幕上顯示出電流隨時(shí)間改變的I-t圖像(圖乙)。乙一位同學(xué)得到的I-t圖像如圖丙所示,電源電壓是8V已知電流I=qt。丙(1)在圖丙中畫一個(gè)直立的狹長矩形(在圖丙的最左邊),它的面積的物理意義是什么?(2)怎樣依據(jù)I-t圖像估算電容器在全部放電過程中釋放的電荷量?試著算一算。(3)假如要測(cè)繪充電時(shí)的I-t圖像,請(qǐng)把圖丁中電路圖補(bǔ)充完整;得到的I-t圖像可能是什么形態(tài)的?丁解析(1)矩形的面積表示在0.2s內(nèi)電容器放出的電荷量。(2)用數(shù)方格的方法估算電容器在全部放電過程中釋放的電荷量,方法是數(shù)小方格的個(gè)數(shù),不足半個(gè)舍去,半個(gè)以上記一個(gè)。圖中每個(gè)小方格表示8×10-5C,曲線與坐標(biāo)軸圍成的面積中有43個(gè)小方格,電容器釋放的全部