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1、2022年高中物理 第一章 靜電場《電容器和電容》課時跟蹤訓(xùn)練 教科版選修3-1
一、選擇題(每小題至少有一個選項正確,選對得5分,選不全得3分,錯選不得分)
1.對于水平放置的平行板電容器,下列說法中正確的是( )
A.將兩極板平行錯開,使正對面積減小,電容將減小
B.將兩極板間的間距加大,電容將增大
C.在上板的內(nèi)表面上放置一面積和極板相等,厚度小于極板間距的陶瓷板,電容將增大
D.在下板的內(nèi)表面上放置一面積和極板相等,厚度小于極板間距的陶瓷板,電容將增大
解析:影響平行板電容器電容大小的因素,由其決定式C=可知:
(1)隨正對面積的增大而增大;
(2)隨兩極板間距
2、增大而減小;
(3)在兩極板間放入電介質(zhì),電容增大。
由上面敘述可直接看出A、C、D正確。
答案:ACD
2.如圖1所示,平行板電容器的電容為C,極板帶電荷量為Q,極板間距為d,今在兩極板間正中央放一帶電荷量為q的點電荷,則它所受到的電場力大小為( )
圖1
A.k
B.k
C.
D.
解析:平行板電容器極板間電場為勻強電場,其電場強度為E=,因此點電荷q在其中所受到的電場力為F=Eq=。故C正確。
答案:C
3.如圖2所示是一種通過測量電容器電容的變化,檢測液面高低的儀器原理圖,電容器的兩個電極分別用導(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
3、的說法中正確的是( )
圖2
A.該儀器中電容的兩個電極分別是芯柱和導(dǎo)電液體
B.芯柱外套的絕緣管越厚,該電容器的電容越大
C.如果指示器顯示出電容增大了,則說明電容器中液面升高了
D.如果指示器顯示出電容減小了,則說明電容器中液面升高了
解析:該檢測器的原理圖類似于平行板電容器的結(jié)構(gòu),金屬芯柱和導(dǎo)電液體構(gòu)成電容器的兩塊電極,金屬芯柱的絕緣層就是極板間的電介質(zhì),其厚度d相當(dāng)于兩平行板間的距離,導(dǎo)電液體的深度h相當(dāng)于兩平行板的相對面積(且h越大,S越大);所以d大時C就小,若C大時就表明h大。故正確選項是A、C。
答案:AC
4.如圖3所示,平行板電容器經(jīng)開關(guān)S與電池連
4、接,a處有一帶電荷量非常小的點電荷,S是閉合的,用φ表示a點的電勢,用F表示點電荷受到的電場力。現(xiàn)將電容器的B板向下稍微移動,使兩極板間的距離增大,則( )
圖3
A.φ變大,F(xiàn)變大
B.φ變大,F(xiàn)變小
C.φ不變,F(xiàn)不變
D.φ不變,F(xiàn)變小
解析:S是閉合的,兩極板間的電勢差不變,當(dāng)B板向下移時,兩極板間的電場場強變小,點電荷受到的電場力變小;A板和a點的距離不變,所以A板和a點間的電勢差變小,因UAa+UaB=UAB,所以UaB變大,即a點的電勢變大。
答案:B
5.用控制變量法,可以研究影響平行板電容器電容的因素(如圖4所示)。設(shè)兩極板正對面積為S,極板間的距離
5、為d,靜電計指針偏角為θ。實驗中,極板所帶電荷量不變,若( )
圖4
A.保持S不變,增大d,則θ變大
B.保持S不變,增大d,則θ變小
C.保持d不變,減小S,則θ變小
D.保持d不變,減小S,則θ不變
解析:靜電計是測量電容器兩端電壓的儀器,指針偏角θ∝U,根據(jù)C=和C=得選項A正確。
答案:A
6.如圖6所示是一個由電池、電阻R、電鍵S與平行板電容器組成的串聯(lián)電路。電鍵S閉合,一帶電液滴懸浮在兩板間P點不動,下列說法正確的是( )
圖6
A.帶電液滴可能帶正電
B.增大兩極板間距離的過程中,電阻R中有從a到b的電流,電容器中負電荷從B到A
C.
6、斷開S,減小兩極板正對面積的過程中,液滴將加速下降
D.?dāng)嚅_S,減小兩極板距離的過程中,液滴靜止不動
解析:帶電液滴受電場力和重力作用,可知電場力向上,液滴帶負電,A錯;S閉合時在增大兩極板間距離的過程中,U不變,因平行板電容器的電容與兩極板間的距離成反比,知C減小,Q=CU減小,R中的電流從a到b,但負電荷不會通過電容器從B到A,B錯;斷開S,在減小極板間距的過程中,E與d無關(guān),E不變,液滴將靜止不動,D對;斷開S,正對面積S減小,E∝,E增大,液滴將加速上升,C錯。
答案:D
二、非選擇題(共20分)
7.(8分)如圖7所示,一平行板電容器接在U=12 V的直流電源上,電容C=3
7、.0×10-10 F,兩極板間距離d=1.20×10-3 m,取g=10 m/s2,求:
圖7
(1)該電容器所帶電荷量。
(2)若板間有一帶電微粒,其質(zhì)量為m=2.0×10-3 kg,恰在板間處于靜止?fàn)顟B(tài),則微粒帶電荷量多少?帶何種電荷?
解析:(1)由公式C=得
Q=CU=3×10-10×12 C=3.6×10-9 C。
(2)若帶電微粒恰在極板間靜止,則qE=mg
而E=
解得q== C
=2.0×10-6 C
微粒帶負電荷。
答案:(1)3.6×10-9 C (2)2.0×10-6 C 負電荷
8.(12分)如圖8所示,平行板電容器的兩個極板A、B分別接
8、在電壓為60 V的恒定電源上,兩極板間距為3 cm,電容器帶電荷量為6×10-8 C,A極板接地。求:
圖8
(1)平行板電容器的電容;
(2)平行板電容器兩極板之間的電場強度;
(3)距B極板為2 cm的C點處的電勢;
(4)將一個電荷量為q=8×10-9 C的正點電荷從B極板移到A極板靜電力所做的功。
解析:(1)C== F=1×10-9 F
(2)E== V/m=2×103 V/m
(3)-φC=Ed=2×103×1×10-2V=20 V,
φC=-20 V
(4)W=-qU=-60×8×10-9 J=-4.8×10-7 J。
答案:(1)1×10-9 F
(2)2×103 V/m
(3)-20 V
(4)-4.8×10-7 J