2024-2025年新教材高中物理第2章電勢(shì)能與電勢(shì)差5電容器的電容課時(shí)檢測(cè)含解析魯科版必修第三冊(cè)

PAGE7-電容器的電容(25分鐘60分)一、選擇題(本題共6小題，每小題5分，共30分)1.電容器的電路符號(hào)是 ()【解析】選A。電容器的電路符號(hào)是，開關(guān)的電路符號(hào)是，電感線圈的電路符號(hào)是，電阻的電路符號(hào)是，故選項(xiàng)A正確，B、C、D錯(cuò)誤。2.對(duì)給定的電容器充電時(shí)，電量Q、電壓U，電容C之間的相互關(guān)系如圖所示，其中錯(cuò)誤的是 ()【解析】選A。對(duì)于給定的電容器，電容C是一個(gè)定值，與外界條件無關(guān)，A錯(cuò)誤，B、D正確；依據(jù)電容定義式：C=，可知Q=CU，所以Q-U圖像為過原點(diǎn)的直線，C正確。3.如圖所示，一平行板電容器的兩極板與一電壓恒定的電源相連，極板水平放置，極板間距為D，在下極板上疊放一厚度為l的金屬板A，(l<D)，其上部空間有一帶負(fù)電的粒子P靜止在電容器中，當(dāng)把金屬板從電容器中快速抽出后，粒子P起先運(yùn)動(dòng)，已知重力加速度為g。則下列推斷正確的是 ()A.電容器的電容變大B.兩板間的電場(chǎng)強(qiáng)度不變C.上極板所帶電荷量變大D.粒子運(yùn)動(dòng)的加速度大小為g【解析】選D。將金屬板從電容器中快速抽出后，增大了極板間距，依據(jù)電容確定式C=，當(dāng)板間距d變大時(shí)，電容C變小，A錯(cuò)誤；因?yàn)殡娫措妷汉愣?，依?jù)場(chǎng)強(qiáng)公式E=，間距變大，場(chǎng)強(qiáng)變小，B錯(cuò)誤；依據(jù)Q=CU，因?yàn)殡妷汉愣ǎ娙葑冃?，所以帶電量變小，C錯(cuò)誤；初始時(shí)，粒子靜止，有：mg=q，解得：m=q，撤去金屬板后：E=，依據(jù)牛頓其次定律：mg-q=ma，解得：a=g，D正確。4.關(guān)于電容器的電容C，下列說法正確的是 ()A.跟兩極板的正對(duì)面積S有關(guān)，S越大，C越大B.跟兩極板的間距d有關(guān)，d越大，C越大C.跟兩極板上所加電壓U有關(guān)，U越大，C越大D.跟兩極板上所帶電荷量Q有關(guān)，Q越大，C越大【解析】選A。由電容的確定式C=可知，C與正對(duì)面積有關(guān)，正對(duì)面積越大，則C越大，故A正確；由電容的確定式C=可知，d越大，則C越小，故B錯(cuò)誤；電容器的電容與電壓無關(guān)，故C錯(cuò)誤；電容器的電容與兩極板上的電荷量無關(guān)，故D錯(cuò)誤。5.下列器件中是電容器的是 ()【解析】選B。A是滑動(dòng)變阻器；B是電容器；C是電阻箱；D是定值電阻；故選B。6.如圖所示，平行板電容器與電源相接，充電后切斷電源，然后將電介質(zhì)插入電容器極板間，則兩板間的電勢(shì)差U及板間場(chǎng)強(qiáng)E的改變狀況為 ()A.U變大，E變大B.U變小，E變小C.U不變，E不變D.U變小，E不變【解析】選B。在空氣平行板電容器兩極板間插入電介質(zhì)，依據(jù)電容的確定式C=分析得知，電容C增大，因切斷電源，則兩極板所帶電荷量Q肯定，由電容的定義式C=得到，板間電壓U減小。依據(jù)E=，可知，電場(chǎng)強(qiáng)度E減小，故B正確，A、C、D錯(cuò)誤。二、非選擇題(本題共2小題，共30分)7.(14分)一個(gè)電容器所帶的電荷量為4×10-8C，兩極板間的電壓是2V，那么這個(gè)電容器的電容是多少？假如電容器的電荷量削減了1×10-8C，則板間電壓變成多少？【解析】由C=可得：C=F=2×10-8F；電荷量減小后，電荷量為3×10-8C，電容不變，則電壓U1==V=1.5V。答案：2×10-8F1.5V8.(16分)如圖所示，是一對(duì)彼此絕緣相距d=5cm的平行金屬帶電極板MN，N板接地，M板帶電量的肯定值為Q=6×10-6C。在兩極板MN間A點(diǎn)有一帶電量為q=4×10-6C的帶電液滴，其質(zhì)量m=4×10-4kg，恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)。求：(1)UNM等于多少伏？M點(diǎn)的電勢(shì)是多少？(2)平行金屬板MN所構(gòu)成的電容器的電容C等于多少？【解析】(1)對(duì)A點(diǎn)的帶電液滴受力分析，受重力和電場(chǎng)力，由二力平衡有qE=mg解得E=103V/m由UNM=Ed解得UNM=50V又由UNM=φN-φM，φN=0解得M點(diǎn)的電勢(shì)φM=-50V(2)平行金屬板MN所構(gòu)成的電容器的電容C==F=1.2×10-7F=1.2×105pF答案：(1)50V-50V(2)1.2×105pF【補(bǔ)償訓(xùn)練】有一充電的平行板電容器，兩極板間電壓為3V，先使它的電荷量削減3×10-4C，于是電容器兩板間的電壓降為原來的，此電容器的電容是多大？若把電容器極板上的電荷量全部放掉，電容器的電容是多大？【解析】電容器兩極板間電勢(shì)差的改變量為ΔU=(1-)U=2V由C=，有C=F=1.5×10-4F=150μF電容器的電容是由本身確定的，與是否帶電無關(guān)，所以電容器放掉全部電荷后，電容仍是150μF。答案：150μF150μF(15分鐘40分)9.(6分)在如圖所示的電路中，閉合開關(guān)S，用電壓為U的直流電源對(duì)平行板電容器充電，要使電容器兩板間電壓大于U，可實(shí)行的方法為 ()A.先將S斷開，然后將兩板間距離拉大一些B.先將兩板間距離拉大一些，然后將S斷開C.先將兩板正對(duì)面積削減一些，然后將S斷開D.先將S斷開，然后將兩板間距離減小一些【解析】選A。若先斷開S，Q不改變，再將電容器的兩板間距離拉大，C減小，由Q=CU知U增大，選項(xiàng)A正確；若先拉大兩板間距離，電壓U不變，再斷開S，U仍不改變，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；若先將兩板正對(duì)面積削減，電壓U不變，再將S斷開，U仍不改變，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；若先將S斷開，Q不改變，再將兩板間距離減小時(shí)，C增大，由Q=CU知U減小，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。10.(6分)(多選)如圖所示，平行板電容器的兩個(gè)極板與水平地面成一角度，兩極板與始終流電源相連。若一帶電粒子恰能沿圖中所示的水平直線通過電容器，則在此過程中，該粒子 ()A.所受重力與電場(chǎng)力平衡B.電勢(shì)能漸漸增加C.動(dòng)能漸漸增加D.做勻變速直線運(yùn)動(dòng)【解析】選B、D。由題意可知粒子做直線運(yùn)動(dòng)，受到豎直向下的重力和垂直極板的電場(chǎng)力，考慮到電場(chǎng)力和重力不行能平衡，故只有電場(chǎng)力與重力的合力方向水平向左才能滿意直線運(yùn)動(dòng)條件，故粒子做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能漸漸增加，B、D對(duì)。11.(6分)(多選)如圖所示，平行板電容器的兩極板A、B與電池兩極相接，一個(gè)帶正電的小球懸掛在電容器內(nèi)部，閉合開關(guān)S，電容器充電，這時(shí)懸線偏離豎直方向夾角為θ，那么 ()A.保持開關(guān)S閉合，帶正電的A板向B板靠近，則θ增大B.保持開關(guān)S閉合，帶正電的A板向B板靠近，則θ不變C.開關(guān)S斷開，帶正電的A板向B板靠近，則θ增大D.開關(guān)S斷開，帶正電的A板向B板靠近，則θ不變【解析】選A、D。閉合開關(guān)，電容器充電，結(jié)果A板帶正電，B板帶負(fù)電，小球在重力、繩子拉力和電場(chǎng)力的作用下處于平衡狀態(tài)。若保持開關(guān)S閉合，A板向B板靠近時(shí)，兩板間的電勢(shì)差保持不變，依據(jù)E=，場(chǎng)強(qiáng)E將增大，所以小球所受電場(chǎng)力也將變大，故θ角增大。開關(guān)S斷開，A板向B板靠近時(shí)，極板的帶電量不變，由E=，U=和C=，可得E=，所以E將不變，小球所受電場(chǎng)力也不變，所以θ不變。正確選項(xiàng)為A、D。12.(22分)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(chǎng)強(qiáng)度；(3)距B板為2cm的C點(diǎn)處的電勢(shì)?！窘馕觥?1)由電容定義式C==F=1×10-9F。(2)兩板之間為勻強(qiáng)電場(chǎng)E==V/m=2×103V/m，方向豎直向下。(3)C點(diǎn)距A板間距離為dAC=d-dBC=1cm，A與C間電勢(shì)差UAC=EdAC=20V，又UAC=φA-φC，φA=0，可得φC=-20V。答案：(1)1×10-9F(2)2×103V/m，方向豎直向下(3)-20V【補(bǔ)償訓(xùn)練】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，板間場(chǎng)強(qiáng)為E1?，F(xiàn)將電容器所帶電荷量變?yōu)?Q，板間距變?yōu)閐，其他條件不變，這時(shí)兩