20202021学年高二物理专题训练下电容器的电容pdf含解析

2020-2021学年高二物理：电容器的电容专题训练题组1电容器及电容1.如图所示实验中，关于平行板电容器的充、放电，下列说法正确的是（）A.开关接1时，平行板电容器充电，且上极板带正电B.开关接1时，平行板电容器充电，且上极板带负电C.开关接2时，平行极电容器充电，且上极板带正电D.开关接2时，平行板电容器充电，且上极板带负电【答案】A【解析】开关接1时，平行板电容器充电，上极板与电源正极相连而带正电，A对，B错；开关接2时，平行板电容器放电，放电结束后上、下极板均不带电，C、D错.2.如图所示，电源A两端的电压恒为6V，电源B两端的电压恒为8V，当开关S从A扳到B时，通过电流计的电荷量为1.2×10－5C，则电容器的电容约为（）A.2×10－5FB.1.5×10－6FC.6×10－6FD.8.6×10－7F【答案】D【解析】当开关S接A时，电容器上极板带正电，所带电荷量Q＝CUA，当开关S扳到B时，电容器上极板带负电，所带电荷量Q′＝CUB，该过程中通过电流计的电荷量ΔQ＝Q＋Q′＝C（UA＋UB）＝1.2×10－5C，解得电容C≈8.6×10－7F，选项D正确.3.如图所示，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5×10－2FD.该电容器的电量变化量为0.2C【答案】B【解析】由Q＝CU知，U降低，Q减小，故为放电过程，A错，B对；由C＝＝F＝5×10－3F，可知C错；ΔQ＝CΔU＝5×10－3×4C＝0.02C，D错.4.一个空气平行板电容器，极板间相距d，正对面积S，充以电荷量Q后，两极板间电压为U，为使电容器的电容加倍，可采用的办法是（）A.将电压变为B.将带电荷量变为2QC.将极板间的距离变为D.两板间充满介电常数为原来介电常数的电介质【答案】C【解析】电容器的电容反映电容器容纳电荷的本领大小，由电容器本身决定，与极板间的电压和所带电荷量无关，所以改变电容器的电压和带电量不会改变电容器的电容，故A、B错误.由电容的决定式C＝可知我们可采取的方式是：①将极板间的距离变为；②将电介质换为介电常数为原来介电常数2倍的电介质.故C正确，D错误.5.如图所示，用静电计可以测量已充电的平行板电容器两极板间的电势差U，现使B板带正电，则下列判断正确的是（）A.在A、B之间插入金属板，且不和A、B接触，静电计指针张角变大B.将A板稍微上移，静电计指针张角将变大C.将A板稍微下移，静电计指针张角将变小D.若将A板拿走，则静电计指针张角变为零【答案】B【解析】电容器上所带电荷量一定，在A、B之间插入金属板，且不和A、B接触，d减小，根据C＝，电容增大，根据U＝，Q不变，则电势差减小，张角变小.由公式C＝，当A板上移或下移时，正对面积S变小，C也变小，U变大，张角变大；当将A板拿走时，相当于使d变得更大，C更小，故U应更大，张角变大，故选B.6.（多选）关于电容器的充、放电，下列说法中正确的是（）A.充、放电过程中外电路有瞬间电流B.充、放电过程中外电路有恒定电流C.充电过程中电源提供的电能全部转化为内能D.放电过程中电容器中的电场能逐渐减小【答案】AD【解析】电容器充、放电过程中会有电荷发生定向移动，外电路产生变化的瞬间电流，电容器充、放电结束，电流消失，A对，B错；充电过程中电源提供的电能部分转化为电容器的电场能，C错；放电过程中电容器中的电场能逐渐转化为其他能，D对.题组2平行板电容器7.电源、开关、平行板电容器连成如图所示电路.闭合开关S，电源对电容器充电后，电容器带电量为Q，板间电压为U，板间电场强度大小为E0.则下列说法正确的是（）A.若将A板下移少许，Q增大；U减小；E0不变B.若将A板下移少许，Q不变；U减小；E0减小C.若断开开关，将A板下移少许，Q增大；U不变；E0增大D.若断开开关，将A板下移少许，Q不变；U减小；E0不变【答案】D【解析】开关闭合时电容器两极板间电压U不变，由公式C＝可知，A板下移（板间距d减小），电容C将增大，由公式C＝可知电容器带电量Q将增大.由公式E0＝可知板间场强增大；开关断开后电容器带电量Q不变，由公式C＝可知，A板下移（板间距d减小），电容C将增大，由公式C＝可知电容器极板间电压U将减小.由以上三式可得E0＝，由此可知板间场强不变.选项D正确.8.如图所示，平行板a、b组成的电容器与电池E连接，平行板电容器P处固定放置一带负电的点电荷，平行板b接地.现将电容器的b板向下稍微移动，则（）A.点电荷所受电场力增大B.点电荷在P处的电势能减少C.P点电势减小D.电容器的带电荷量增加【答案】B【解析】b板下移后，电容减小，极板间电压不变，由Q＝CU知，极板带电荷量减少，D错误；极板间电压不变，板间距增大导致内部场强减小，电荷受力减小，A错误；根据U＝Ed，场强E的减小导致P处与上极板间的电势差减小，P处的电势升高，由于点电荷带负电，P点电势能减少，B正确，C错误.9.一平行板电容器充电后与电源断开，负极板接地.两板间有一个正试探电荷固定在P点，如图所示，以C表示电容器的电容、E表示两极板间的电场强度、φ表示P点的电势，Ep表示正电荷在P点的电势能，若正极板保持不动，将负极板缓慢向右平移一小段距离x0的过程中，各物理量与负极板移动距离x的关系图象正确的是图中的（）A.B.C.D.【答案】C【解析】由平行板电容器的电容C＝可知d减小时，C变大，但不是一次函数，选项A错误；在电容器两极板所带电荷量一定的情况下，U＝，E＝＝，与x无关，选项B错误；在负极板接地的情况下，设P点最初的电势为φ0，则平移后P点的电势为φ＝φ0－Ex0，选项C正确；正电荷在P点的电势能Ep＝qφ＝q（φ0－Ex0），显然选项D错误.10.如图所示是一个由电池、电阻R、开关S与平行板电容器组成的串联电路，开关S闭合.一带电液滴悬浮在两板间P点不动，下列说法正确的是（）A.带电液滴可能带正电B.增大两极板距离的过程中，电阻R中有从b到a的电流，电容器中负电荷从B到AC.断开S，减小两极板正对面积的过程中，液滴将加速下降D.断开S，减小两极板距离过程中，液滴静止不动【答案】D【解析】带电液滴在重力和电场力作用下处于平衡状态，电场力方向向上，电场方向向下，故液滴带负电，A选项错误.由C＝和Q＝CU可知，当两极板间距离增大的过程中，C变小，所以Q变小，因此电容器放电，放电电流的方向从a到b，负电荷由B板经电源和电阻R流向A板，选项B错误.断开S，由C＝，Q＝CU和U＝Ed知E＝，Q不变，S减小，所以E增大，电场力大于重力，液滴加速上升，C选项错误.由E＝知，Q不变，d减小，E不变，液滴静止不动，D选项正确.11.如图所示，在水平放置的已经充电的平行板电容器之间，有一带负电的油滴处于静止状态，若某时刻油滴的电荷量开始减小，为维持该油滴原来的静止状态，应（）A.给平行板电容器充电，补充电荷量B.给平行板电容器放电，减小电荷量C.使两极板相互靠近些D.使两极板相互远离些【答案】A【解析】为维持油滴静止状态，应增大两板间场强，由Q＝CU，U＝Ed，C＝可知E＝，增大Q，E也增大，故A项对，B项错；Q不变，改变d，E不变，C、D项错.12.如图所示，带有等量异种电荷的平行板电容器的金属板M、N水平放置.两板之间有一带电微粒以速度v0沿直线运动.当微粒运动到P点时，将M板迅速向上平移一小段距离，则此后微粒（）A.可能沿轨迹①运动B.一定沿轨迹②运动C.可能沿轨迹③运动D.可能沿轨迹④运动【答案】B【解析】带电微粒沿直线运动说明受到的静电力与重力平衡，在两极板间的距离变化后，根据C＝，C＝，可得E＝＝＝，两板间的电场强度和两板间的距离无关，所以电场强度保持不变，故带电微粒仍做直线运动，即一定沿轨迹②运动，选项B正确.13.有两个平行板电容器，它们的电容之比为5∶4，它们的带电荷量之比为5∶1，两极板间距离之比为4∶3，则两极板间电压之比和电场强度之比分别为（）A.4∶11∶3B.1∶43∶1C.4∶13∶1D.4∶14∶3【答案】C【解析】由U＝得：＝＝＝，又由E＝＝得：＝＝＝，所以选项C正确.14.极板间距为d的平行板电容器，充电后与电源断开，此时两极板间的电势差为U1，板间电场强度大小为E1；现将电容器极板间距变为1/2d，其它条件不变，这时两极板间电势差为U2，板间电场强度大小为E2，下列说法正确的是（）A.U2＝U1，E2＝E1B.U2＝2U1，E2＝2E1C.U2＝1/2U1，E2＝E1D.U2＝U1，E2＝E1【答案】C【解析】根据电容的决定式C＝、电容定义式C＝和匀强电场公式E＝，得：E＝，电容器充电后与电源断开，电量Q不变，据题知S不变，则E不变.由U＝Ed可知，将电容器极板间距变为d，则得：U2＝U1，故C正确.15.（多选）下列关于电容的说法正确的是（）A.电容是反映电容器容纳电荷本领的物理量B.电容器A的电容比B的大，说明A的带电荷量比B多C.电容在数值上等于使两极板间的电势差为1V时电容器需要带的电荷量D.由公式C＝知，若电容器两极间电压为10V，极板带电量为2×10－5C，则电容器电容大小为5×105F【答案】AC【解析】电容反映电容器容纳电荷本领的大小，A对.电容器A的电容比B的大，只能说明电容器A容纳电荷的本领比B强，与是否带电无关，B错；电压为10V，电荷量为2×10－5C时，电容C＝＝2×10－6F，D错.16.（多选）下列关于电容器和电容的说法中，正确的是（）A.根据C＝可知，电容器的电容与其所带电荷量成正比，跟两板间的电压成反比B.对于确定的电容器，其所带电荷量与两板间的电压成正比C.无论电容器的电压如何变化（小于击穿电压且不为零），它所带的电荷量与电压的比值都恒定不变D.电容器所带电荷量增加一倍，电容就增加一倍【答案】BC【解析】由于电容器的电容是表示电容器容纳电荷本领的物理量，是电容器的一种特性.一个电容器对应唯一的电容值，不能说电容器的电容与其所带电荷量成正比，与两极板间的电压成反比.因此A错误；电容器所带电荷量增加一倍，两极板间的电压增加一倍，电容C＝不变，故D错误；由于电容是定值，由Q＝CU知，其所带电荷量与两板间的电压成正比，故B、C正确.17.（多选）如图所示，电路中A、B为两块竖直放置的金属板，C是一只静电计，开关S合上后，静电计指针张开一个角度，下述做法可使静电计指针张角增大的是（）A.保持S闭合，使A、B两板靠近一些B.保持S闭合，使A、B两板正对面积减小一些C.断开S后，使B板向右平移一些D.断开S后，使A、B正对面积减小一些【答案】CD【解析】静电计显示的是A、B两极板间的电压，指针张角越大，表示两板间的电压越高.当合上S后，A、B两板与电源两极相连，板间电压等于电源电压不变，静电计指针张角不变；当断开S后，板间距离增大，正对面积减小，都将使A、B两板间的电容变小，而电容器所带的电荷量不变，由C＝可知，板间电压U增大，从而静电计指针张角增大.所以本题的正确答案是C、D.18.（多选）将平行板电容器两极板之间的距离、电压、电场强度大小和极板所带的电荷量分别用d、U、E和Q表示.下列说法正确的是（）A.保持U不变，将d变为原来的两倍，则E变为原来的一半B.保持E不变，将d变为原来的一半，则U变为原来的两倍C.保持d不变，将Q变为原来的两倍，则U变为原来的一半D.保持d不变，将Q变为原来的一半，则E变为原来的一半【答案】AD【解析】由E＝知，当U不变，d变为原来的两倍时，E变为原来的一半，A正确；当E不变，d变为原来的一半时，U变为原来的一半，B错误；当电容器中d不变时，C不变，由C＝知，当Q变为原来的两倍时，U变为原来的两倍，C错误；当d不变，Q变为原来的一半时，U变为原来的一半，则E变为原来的一半，D正确.题组3电容器问题的综合分析19.如图所示，把一个平行板电容器接在电压U＝10V的电源上.现进行下列四步操作：（1）合上S；（2）在两板中央插入