2025版高考物理一輪復習微專題小練習靜電場專題50靜電平衡電容器實驗：觀察電容器的充放電現(xiàn)象

專題50靜電平衡電容器實驗：觀察電容器的充、放電現(xiàn)象1．在醫(yī)療手術中，為防止麻醉劑乙醚爆炸，地磚用導電材料制成，醫(yī)生護士穿由導電材料制成的鞋和外套，一切設備要良好接地，甚至病人身體也要良好接地，這樣做的目的是()A．除菌消毒B．消除靜電C．利用靜電D．防止漏電答案：B解析：由題意可知，良好接地可以將設備、病人衣物摩擦等產(chǎn)生的電荷通過接地的導線導入地下，從而消除靜電，這些要求與除菌消毒無關，也不是為了利用靜電或防止漏電，正因為靜電會產(chǎn)生火花、熱量，而麻醉劑為易揮發(fā)性物品，遇到火花或熱源便會爆炸，因此所有的措施都是為了消除靜電從而避免因麻醉劑的揮發(fā)而發(fā)生爆炸，造成事故，B正確．2.[2024·河北省九師聯(lián)盟質(zhì)檢]如圖所示是某科技館的靜電體驗區(qū)，當體驗者進入一個金屬籠后，金屬籠外面用特斯拉線圈產(chǎn)生200多萬伏的高壓，與金屬籠之間發(fā)生火花放電，但人在金屬籠內(nèi)是非常安全的．則火花放電過程中()A．籠體不帶電荷B．體驗者和籠體帶同種電荷C．體驗者不可與金屬籠內(nèi)壁接觸，否則會發(fā)生觸電D．金屬籠內(nèi)部場強為零，籠體的電勢可能不為零答案：D解析：金屬籠處于靜電平衡，籠體表面有感應電荷，A錯誤；籠體內(nèi)部沒有電場，因此體驗者不帶電，B錯誤；體驗者與籠體是等勢體，體驗者與金屬籠內(nèi)壁接觸不會形成電流，不會發(fā)生觸電，C錯誤；金屬籠內(nèi)部場強為零，由于電勢為相對量，因此籠體的電勢可能不為零，D正確．3．靜電植絨技術，于3000多年前在中國首先起步，現(xiàn)代靜電植絨于50、60年代在德國首先研制出并使用，如圖所示為植絨流程示意圖，將絨毛放在帶負電荷的容器中，使絨毛帶負電，容器與帶電極板之間加恒定的電壓，絨毛成垂直狀加速飛到需要植絨的物體表面上．下列判斷正確的是()A．帶電極板帶負電B．絨毛在飛往需要植絨的物體的過程中，電勢能不斷增大C．若增大容器與帶電極板之間的距離，植絨效果會更好D．質(zhì)量相同的絨毛，帶電荷量越多，到達需要植絨的物體表面時速率越大答案：D解析：帶電極板吸引帶負電的絨毛，則帶電極板帶正電，A錯誤；絨毛在飛往需要植絨的物體的過程中，電場力做正功，電勢能不斷減小，B錯誤；植絨效果主要由容器和極板間的電場強度決定．若增大容器與帶電極板之間的距離，電場強度的變化情況不明，植絨效果的好壞無法判斷，C錯誤；由動能定理得qU＝eq\f(1,2)mv2可知，質(zhì)量相同的絨毛，帶電荷量越多，到達需要植絨的物體表面時速率越大，D正確．4．[2024·安徽省合肥市一中期中考試](多選)某同學用如圖所示裝置，探究平行板電容器的電容影響因素，圖中M、N是平行板電容器的兩個極板，探究過程中，發(fā)現(xiàn)電流表中有a到b的電流，可能原因是()A．M板向下平移B．M板向上平移C．電介質(zhì)向左移D．M板向左移答案：BCD解析：M板向下平移，根據(jù)C＝eq\f(εrS,4πkd)，d減小，電容增大，根據(jù)Q＝CU，電容器帶電量增大，電容器充電，電流表中有b到a的電流，A錯誤；M板向上平移，根據(jù)C＝eq\f(εrS,4πkd)，d增大，電容減小，根據(jù)Q＝CU，電容器帶電量減少，電容器放電，電流表中有a到b的電流，B正確；電介質(zhì)向左移，根據(jù)C＝eq\f(εrS,4πkd)，εr減小，電容減小，根據(jù)Q＝CU，電容器帶電量減少，電容器放電，電流表中有a到b的電流，C正確；M板向左移，根據(jù)C＝eq\f(εrS,4πkd)，S減小，電容減小，根據(jù)Q＝CU，電容器帶電量減少，電容器放電，電流表中有a到b的電流，D正確．5．[2024·河南省新未來聯(lián)考]圖甲是電容式油位傳感器的示意圖，可以用它來監(jiān)測油箱內(nèi)液面高度的變化，傳感器由圓柱形金屬芯A和金屬圓筒B組成，可看作電容器的兩極，油箱內(nèi)的汽油可看作電介質(zhì)，將傳感器接入圖乙的電路中，金屬芯和金屬圓筒分別與接線柱c、d連接，當觀察到輸出端a的電勢低于b的電勢時，下列說法正確的是()A．電容器在充電B．電容器的電容在增大C．油箱內(nèi)液面在下降D．電容器兩板間電場強度在增大答案：C解析：當觀察到輸出端a的電勢低于b的電勢時，表明電阻R中有由下向上的電流，表明電容器在放電，A錯誤；穩(wěn)定時電容器兩極間的電壓不變，由Q＝CU可知，電容器的電容在減小，B錯誤；由C＝eq\f(εrS,4πkd)可知，油的液面在下降，C正確；由E＝eq\f(U,d)可知，穩(wěn)定時兩板間的電場強度不變，D錯誤．6．[2024·廣東省深圳市階段考試]如圖所示，不帶電的金屬棒AB長為L，O為AB的中點，在距離A點為R的C點處放一帶電量為Q的正點電荷，C與AB在一條直線上，如圖所示，設無窮遠處電勢為零．下列說法正確的是()A．金屬棒上A點的電勢高于B點的電勢B．O點的電場強度為零，電勢也為零C．金屬棒上感應電荷在O點產(chǎn)生的電場強度大小為keq\f(Q,（R＋\f(L,2)）2)D．若將A端接地，金屬棒將不帶電答案：C解析：金屬棒達到靜電平衡，整個金屬棒是一個等勢體，則金屬棒上A點的電勢等于B點的電勢，A錯誤；金屬棒達到靜電平衡，棒內(nèi)各點的場強為零，則O點的電場強度為0，但電勢不為零，B錯誤；金屬棒內(nèi)各點的場強為零，棒上感應電荷在棒內(nèi)中點O產(chǎn)生的場強大小與點電荷＋Q在該處產(chǎn)生的電場強度大小相等，方向相反，則感應電荷在O點產(chǎn)生的電場強度大小為E＝keq\f(Q,（R＋\f(L,2)）2)，C正確；若將A端接地，大地上的電子跑到金屬棒將正電荷中和，所以金屬棒將帶上負電荷，D錯誤．7．(多選)微信運動步數(shù)的測量是通過手機內(nèi)電容式加速度傳感器實現(xiàn)的，如圖所示，M極板固定，當手機的加速度變化時，N極板只能按圖中標識的“前后”方向運動．圖中R為定值電阻．下列對傳感器描述正確的是()A．靜止時，電流表示數(shù)為零，且電容器兩極板不帶電B．電路中的電流表示數(shù)越大，說明手機“前后”方向的加速度越大C．由靜止突然向后加速時，電容器的電容會減小D．由靜止突然向前加速時，電流由b向a流過電流表答案：BD解析：靜止時，N板不動，電容器的電容不變，電容器電量不變，則電流表示數(shù)為零，電容器保持與電源相連，兩極板帶電，A項錯誤；由靜止突然向后加速時，N板相對向前移動，則板間距減小，根據(jù)C＝eq\f(εrS,4πkd)知電容C增大，C項錯誤；由靜止突然向前加速時，N板相對向后移動，則板間距增大，根據(jù)C＝eq\f(εrS,4πkd)知電容C減小，電壓不變，由Q＝CU知電容器帶電量減小，電容器放電，電流由b向a流過電流表，D項正確；由C、D項分析可知，手機“前后”方向運動的加速度越大，電容變化越大，相同時間內(nèi)電容充電或放電的電荷量越大，電路中的電流表示數(shù)越大，B項正確．8．[2023·新課標卷]在“觀察電容器的充、放電現(xiàn)象”實驗中，所用器材如下：電池、電容器、電阻箱、定值電阻、小燈泡、多用電表、電流表、秒表、單刀雙擲開關以及導線若干．(1)用多用電表的電壓擋檢測電池的電壓．檢測時，紅表筆應該與電池的________(填“正極”或“負極”)接觸．(2)某同學設計的實驗電路如圖(a)所示．先將電阻箱的阻值調(diào)為R1，將單刀雙擲開關S與“1”端相接，記錄電流隨時間的變化．電容器充電完成后，開關S再與“2”端相接，相接后小燈泡亮度變化情況可能是________．(填正確答案標號)A．迅速變亮，然后亮度趨于穩(wěn)定B．亮度逐漸增大，然后趨于穩(wěn)定C．迅速變亮，然后亮度逐漸減小至熄滅(3)將電阻箱的阻值調(diào)為R2(R2>R1)，再次將開關S與“1”端相接，再次記錄電流隨時間的變化情況．兩次得到的電流I隨時間t變化如圖(b)中曲線所示，其中實線是電阻箱阻值為________(填“R1”或“R2”)時的結果，曲線與坐標軸所圍面積等于該次充電完成后電容器上的________(填“電壓”或“電荷量”).答案：(1)正極(2)C(3)R2電荷量解析：(1)多用電表紅表筆流入電流，黑表筆流出電流，故電流表紅表筆應該與電池的正極接觸；(2)電容器充電完成后，開始時兩極板電量較多，電勢差較大，當閉合“2”接入小燈泡，回路立即形成電流，燈泡迅速變亮；隨著時間的積累，兩極板電量變少，電勢差變小，流過