高中物理选修31第1章第8节时同步训练及解析高中物理练习试题

1高中物理选修3-1同步训练1.对电容C＝QU，以下说法正确的是()A．电容器充电电荷量越多，电容增加越大B．电容器的电容跟它两极板间所加电压成反比C．电容器的电容越大，所带电荷量就越多D．对于确定的电容器，它所充的电荷量跟它两极板间所加电压的比值保持不变解析：选D.电容是描述电容器储存电荷特性的物理量，一旦电容器确定了，电容C便不再变化．C＝QU是定义式，不是决定式，无论带电荷量Q和电压U如何变化，其比值始终不变．因此，应选D.2.如图1－8－5所示，用静电计可以测量已充电的平行板电容器两极板之间的电势差U，现使B板带正电，则下列判断正确的是()图1－8－5A．增大两极板之间的距离，指针张角变大B．将A板稍微上移，静电计指针张角将变大C．若将玻璃板插入两板之间，则静电计指针张角变大D．若将A板拿走，则静电计指针张角变为零答案：AB3.图1－8－6(2012·福建龙岩一中高二期中)如图1－8－6所示为某一电容器中所带电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5.0×10－2FD．该电容器的电量变化量为0.20C解析：选B.由Q＝CU知，U降低，Q减小，故为放电过程，A错B对；由C＝QU＝0.240F＝52×10－3F，可知C错；ΔQ＝CΔU＝5×10－3×4C＝0.02C，D错．4.图1－8－7传感器是把非电学量(如速度、温度、压力等)的变化转换成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，如图1－8－7所示是测定液面高度h的电容式传感器，在导线芯的外面涂上一层绝缘物质，放入导电液体中，导线芯和导电液体构成电容器的两个极，导线芯外面的绝缘物质就是电介质，测出电容器电容C的变化，就可以知道h的变化情况，两者的关系是()A．C增大表示h增大B．C增大表示h减小C．C减小表示h减小D．C减小表示h增大解析：选AC.C增大时，由公式C＝εrS4πkd可知，平行板电容器两极板的正对面积增大，即h增大，A正确，B错误．同理可知，当C减小时，平行板电容器两极板的正对面积减小，即h减小，C正确，D错误．5.一个平行板电容器，使它每板电荷量从Q1＝3.0×10－5C增加到Q2＝3.6×10－5C时，两板间的电势差从U1＝10V增加到U2＝12V，这个电容器的电容多大？如要使两极板电势差从U1＝10V降为U2′＝6V，则每板需减少多少电荷量？只把电容器极板间的距离减半，它的电容变为多大？解析：由C＝ΔQΔU得：C＝3.6×10－5－3.0×10－512－10F＝3.0×10－6FΔQ＝CΔU′＝3.0×10－6×(10－6)C＝1.2×10－5C由C∝1d得：C′C＝dd′＝2所以C′＝2C＝2×3.0×10－6F＝6.0×10－6F.答案：3.0×10－6F1.2×10－5C6.0×10－6F一、单项选择题1.某电容器上标有“1.5μF，9V”的字样，则()A．该电容器所带电荷量不能超过1.5×10－6CB．该电容器所加电压不能超过9VC．该电容器击穿电压为9VD．当给该电容器加4.5V的电压时，它的电容值变为0.75μF解析：选B.该标示值为电容器电容和能允许加的最大电压．加在该电容器上的电压超过9V就会击穿它．能够给它充的最大电荷量为Q＝CUm＝1.5×10－6×9C＝1.35×10－5C.电容器电容与所加电压无关，因此当给电容器加4.5V的电压时，其电容值仍为1.5μF.故B正确．32.一个电容器带电荷量为Q时，两极板间电压为U，若使其带电荷量增加4.0×10－7C时，它两极板间的电势差增加20V，则它的电容为()A．1.0×10－8FB．2.0×10－8FC．4.0×10－8FD．8.0×10－8F解析：选B.由于电容与电容器上带电荷量和电势差大小无关，所以可根据电容的定义式推导出：C＝ΔQΔU.因此电容C＝4.0×10－720F＝2.0×10－8F.3.图1－8－8如图1－8－8所示，平行板电容器的电容为C，极板带电荷量为Q，极板间距为d.今在两板间正中央放一带电荷量为q的点电荷，则它所受到的电场力大小为()A．k2Qqd2B．k4Qqd2C.QqCdD.2QqCd解析：选C.平行板电容器极板间电场为匀强电场，其电场强度为E＝QCd，因此点电荷q在其中所受到的电场力为F＝Eq＝QqCd.4.(2010·高考重庆卷)图1－8－9某电容式话筒的原理示意图如图1－8－9所示，E为电源，R为电阻，薄片P和Q为两金属基板．对着话筒说话时，P振动而Q可视为不动．在P、Q间距增大过程中()A．P、Q构成的电容器的电容增大B．P上电荷量保持不变C．M点的电势比N点的低D．M点的电势比N点的高解析：选D.由平行板电容器的电容C＝εrS4πkd可知，当P、Q之间的距离d增大时，电容器的电容C减小，选项A错误；而电容器两极板之间的电势差不变，根据Q＝CU可知，电容器两极板上的电荷量减小，选项B错误；此时电容器对外放电，故M点的电势高于N点的电势，选项C错误，D正确．4二、双项选择题5.图1－8－10如图1－8－10所示，一平行板电容器充电后与电源断开，这时电容器的带电量为Q，P是电容器内一点，电容器的上板与大地相连，下列说法正确的是()A．若将电容器的上板左移一点，则两板间场强增大B．若将电容器的下板上移一点，则P点的电势升高C．若将电容器的下板上移一点，则两板间电势差增大D．若将电容器的下板上移一点，则两板间电势差减小解析：选AD.充电后与电源断开，电量保持不变．上板左移，正对面积减小，C减小，由C＝QU知U增大，由E＝Ud知E增大，A对；下板上移，由E＝4πkQεrS知，E不变，由U＝E·d知，两板电势差U变小，正极板与P点的电势差不变，故B、C错D对．6.(2012·广东仲元中学高二月考)如图1－8－11所示，四个图象描述了对给定的电容器充电时，电容器电量Q、电压U和电容C三者的关系，正确的图象有()图1－8－11解析：选CD.电容器电容的大小是由其本身因素决定的，与电压U及电量Q无关，故A、B错，D对；由公式Q＝CU可知，电量Q与电压U成正比，故C对，正确答案为C、D.7.图1－8－12如图1－8－12所示，平行板电容器的两极板A、B接于电池两极，一带正电的小球悬挂在电容器内部，闭合S，电容器充电，这时悬线偏离竖直方向的夹角为θ，下列说法中正确的是()A．保持S闭合，将A板向B板靠近，则θ增大B．保持S闭合，将A板向B板靠近，则θ不变C．断开S，将A板向B板靠近，则θ增大D．断开S，将A板向B板靠近，则θ不变解析：选AD.保持S闭合，则电容器两极板间的电压不变，由E＝Ud可知，当A板向B板靠近时，E增大，θ增大，A正确，B错误；断开S，则两板带电荷量不变，则Q＝CU＝εrSU4πkd5＝εrS4πkE可知，将A板向B板靠近，并不改变板间电场强度，故θ不变，D正确，C错误．8.图1－8－13如图1－8－13所示，两极板间距为d的平行板电容器与一电源连接，电键S闭合，电容器两板间有一质量为m、带电荷量为q的微粒静止不动，下列叙述中正确的是()A．微粒带的是正电B．两极板的电压等于mgd/qC．断开电键S，微粒将向下做加速运动D．保持电键S闭合，把电容器两极板距离增大，微粒将向下做加速运动解析：选BD.由平衡条件知，微粒受电场力向上，故带负电，A错；由q·Ud＝mg得：U＝mgdq，B对；断开电键后，微粒仍静止，C错；S闭合，d增大，由E＝Ud知，E减小，qEmg，向下加速，D对．9.(2012·清华附中高二期中)如图1－8－14所示，当待测物体在左右方向发生位移时，电介质板随之在电容器两极板之间移动．如果测出了电容的变化，就能知道物体位移的变化．若电容器的电容变大，则物体的位移可能的变化是()图1－8－14A．加速向右移动B．加速向左移动C．减速向右移动D．减速向左移动解析：选BD.本题由于相对介电常数εr，发生变化而引起电容器电容C的变化，根据C＝εrS4πkd可知：当电容C变大时，εr应该增大，电介质板应向左移动，所以选项B、D正确．三、非选择题10.图1－8－15如图1－8－15所示，有的计算机键盘的每一个键下面都连一小块金属片，与该金属片隔有一定空气间隙的是另一块小的固定金属片，这两片金属片组成一个小电容器，该电容器的电6容C可用公式C＝εSd计算，式中常量ε＝9×10－12F/m，S表示金属片的正对面积，d表示两金属片间的距离，当键按下时，此小电容器的电容发生变化，与之相连的电子线路就能检测是哪个键被按下了，从而给出相应的信号，设每个金属片的正对面积为50mm2，键未按下时两金属片的距离为0.6mm，如果电容变化0.25pF，电子线路恰能检测出必要的信号，则键至少需要被按下多少？解析：设金属片的原距离为d，金属片被按下Δd时电容变化ΔC＝0.25pF，此时金属片间距为(d－Δd)，则C1＝εSd，C2＝εSd－Δd.ΔC＝C2－C1＝εS1d－Δd－1d，代入数据得Δd＝0.15mm.答案：0.15mm图1－8－1611.如图1－8－16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＝1.20×10－3m，取g＝10m/s2，求：(1)该电容器所带电量．(2)若板间有一带电微粒，其质量为m＝2.0×10－3kg，恰在板间处于静止状态，则该微粒带电量为多少？带何种电荷？解析：(1)由公式C＝QU得Q＝CU＝3.0×10－10×12C＝3.6×10－9C.(2)若带电微粒恰在极板间静止，则qE＝mg，而E＝Ud解得q＝mgdU＝2.0×10－3×10×1.20×10－312C＝2.0×10－6C微粒带负电荷．答案：(1)3.6×10－9C(2)2.0×10－6C负电荷12.7图1－8－17(2012·广东省实验中学高二检测)如图1－8－17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板为2cm的C点处的电势．解析：(1)由电容定义式C＝QU＝6×10－860F＝1×10－9F.(2)两板之间为匀强电场E＝Ud＝603×10－2V/m＝2×103V/m，方向竖直向下．(3)C点距A板距离为dAC＝d－dBC＝1cmA与C间电势差UAC＝EdAC＝20V又UAC＝φA－φC，φA＝0可得φC＝－20V.答案：(1)1×10－9F(2)2×103V/m方向竖直向下(3)－20V