2024-2025學年新教材高中物理第十章靜電場中的能量4電容器的電容課后習題含解析新人教版必修3

PAGE5-電容器的電容課后篇鞏固提升基礎鞏固1.如圖所示試驗中,關于平行板電容器的充、放電,下列說法正確的是()A.開關接1時,平行板電容器充電,且上極板帶正電B.開關接1時,平行板電容器充電,且上極板帶負電C.開關接2時,平行板電容器充電,且上極板帶正電D.開關接2時,平行板電容器充電,且上極板帶負電解析開關接1時,平行板電容器充電,上極板與電源正極相連而帶正電,A對,B錯;開關接2時,平行板電容器放電,放電結束后上、下極板均不帶電,C、D錯誤。答案A2.將電容器兩極板的電荷量減半,間距變?yōu)樵瓉淼?倍,則電容器極板間()A.電壓加倍,電場強度減半B.電壓加倍,電場強度加倍C.電壓減半,電場強度減半D.電壓加倍,電場強度不變解析由題意,兩板上的帶電荷量減半;且間距增加到4d,則C減小為原來的14,由公式U=QC可知電壓變?yōu)樵瓉淼?倍,則電場強度E=Ud答案A3.如圖所示,一平行板電容器充電后與電源斷開,這時電容器的電荷量為Q,P是電容器內(nèi)一點,電容器的上極板與大地相連,下列說法正確的是()A.若將電容器的上極板左移一點,則兩板間電場強度減小B.若將電容器的下極板上移一點,則P點的電勢上升C.若將電容器的下極板上移一點,則兩板間電勢差增大D.若將電容器的下極板上移一點,則兩板間電勢差減小解析由E=Ud、U=QC、C=εrS4πkd,可知E=4πkQεrS,S減小,E增大,A項錯誤;由E=4πkQεrS可知答案D4.如圖所示,為某一電容器中所帶電荷量和兩端電壓之間的關系圖線,若將該電容器兩端的電壓從40V降低到36V,對電容器來說正確的是()A.是充電過程B.是放電過程C.該電容器的電容為5×10-2FD.該電容器的電荷量改變量為0.2C解析由Q=CU知,U降低,Q減小,故為放電過程,A錯誤,B正確;由C=QU=0ΔQ=CΔU=5×10-3×4C=0.02C,D錯誤。答案B5.平行板電容器充電后斷開電源,現(xiàn)將其中一塊金屬板沿遠離另一極板的方向平移一小段距離。下圖表示此過程中電容器兩極板間電場強度E隨兩極板間距離d的改變關系,正確的是()解析由于平行板電容器充電后斷開電源,電容器所帶電荷量保持不變,兩極板間電場強度E=Ud=QCd=答案C6.當病人發(fā)生心室纖顫時,必需要用除顫器剛好進行搶救,除顫器工作時的供電裝置是一個C=70μF的電容器,它在工作時,一般是讓100~300J的電能在2ms的時間內(nèi)通過病人的心臟部位。問題:已知充電后電容器儲存的電能為E=12CU2(1)除顫器工作時的電功率在什么范圍?(2)要使除顫器的電容器儲存140J的電能,充電電壓需達到多大?解析(1)依據(jù)電功率P=WtP1=1002×10-3W=5×10P2=3002×10-3W=1.5×10即電功率的范圍為50~150kW。(2)依據(jù)電容器儲存的電能為E=12CU2知U=2EC=答案(1)50~150kW(2)2000V實力提升1.如圖所示是電容式話筒的示意圖,它是利用電容制作的傳感器,話筒的振動膜前面有薄薄的金屬層,膜后距離膜幾十微米處有一金屬板,振動膜上的金屬層和這個金屬板構成電容器的兩極,在兩極間加一個電壓U,人對著話筒說話時,振動膜前后振動,使電容發(fā)生改變,使聲音信號被話筒轉(zhuǎn)化為電信號,其中導致電容改變的緣由可能是電容器兩極板間的()A.介質(zhì)改變 B.正對面積改變C.距離改變 D.電壓改變解析金屬層和金屬板之間電介質(zhì)是空氣,沒有改變,不會導致電容改變,故A錯誤;振動膜前后振動,金屬層和金屬板正對面積沒有改變,不會導致電容改變,故B錯誤;振動膜前后振動,金屬層和金屬板之間的距離發(fā)生改變,導致電容改變,故C正確;電容與電壓無關,電壓的改變不會導致電容改變,故D錯誤。答案C2.(多選)將平行板電容器兩極板之間的距離、電壓、電場強度大小和極板所帶的電荷量分別用d、U、E和Q表示。下列說法正確的是()A.保持U不變,將d變?yōu)樵瓉淼膬杀?則E變?yōu)樵瓉淼囊话隑.保持E不變,將d變?yōu)樵瓉淼囊话?則U變?yōu)樵瓉淼膬杀禖.保持C不變,將Q變?yōu)樵瓉淼膬杀?則U變?yōu)樵瓉淼囊话隓.保持C、d不變,將Q變?yōu)樵瓉淼囊话?則E變?yōu)樵瓉淼囊话虢馕鲇蒃=Ud知,當U不變,d變?yōu)樵瓉淼膬杀稌r,E變?yōu)樵瓉淼囊话?A項正確;當E不變,d變?yōu)樵瓉淼囊话霑r,U變?yōu)樵瓉淼囊话?B項錯誤;C不變,由C=QU知,當Q變?yōu)樵瓉淼膬杀稌r,U變?yōu)樵瓉淼膬杀?C項錯誤;C不變,Q變?yōu)樵瓉淼囊话?U變?yōu)樵瓉淼囊话霑r,d不變,則答案AD3.(多選)如圖所示是電容器充、放電電路。協(xié)作電流傳感器,可以捕獲瞬間的電流改變,并通過計算機畫出電流隨時間改變的圖像。試驗中選用直流8V電壓,電容器選用電解電容器。先使單刀雙擲開關S與1端相連,電源向電容器充電,這個過程可瞬間完成。然后把單刀雙擲開關S擲向2端,電容器通過電阻R放電,傳感器將電流傳入計算機,圖像上顯示出放電電流隨時間改變的I-t曲線。以下說法正確的是已知電流I=qt()A.電解電容器用氧化膜做電介質(zhì),由于氧化膜很薄,所以電容較小B.隨著放電過程的進行,該電容器兩極板間電壓漸漸減小C.由傳感器所記錄的該放電電流圖像可以估算出該過程中電容器的放電電荷量D.通過本試驗可以估算出該電容器的電容值解析因氧化膜很薄,板間距離很小,所以電容很大,A錯;由U=QC可知,因電容器電容不變,放電過程中電容器所帶電荷量漸漸減小,所以電容器兩端電壓漸漸減小,B對;由I=qt,再結合放電電流隨時間改變的I-t曲線可知C對;依據(jù)I-t曲線可求出放電過程中通過電容器的放電電荷量,再由電容器放電瞬間電壓與電源電壓相等,依據(jù)U=答案BCD4.如圖所示,已知平行板電容器兩極板間距離d=4mm,充電后兩極板電勢差為120V。A板帶正電,若它的電容為3μF,且P到A板距離為1mm。求:(1)每個極板的帶電荷量。(2)一個電子在P點具有的電勢能。(3)一個電子從B板動身到A板獲得的動能。(4)兩極板間的電場強度。解析(1)由Q=UC得Q=120×3×10-6C=3.6×10-4C。(2)EP=-eφP=