【創(chuàng)新設(shè)計(jì)】2020-2021學(xué)年高中物理魯科版選修3-1-對(duì)點(diǎn)練習(xí)：2.6-第二章-電勢(shì)能與電勢(shì)差

電容概念的理解1．關(guān)于已充上電的某個(gè)平行板電容器，下列說法不正確的是()A．兩極板上肯定帶異號(hào)電荷B．兩極板所帶的電荷量肯定相等C．充上的電量越多，其電容就越大D．充上的電量越多，兩極板間的電勢(shì)差就越大答案C解析給電容器充電，電容器兩極板分別帶上等量異號(hào)電荷，A、B正確；電容器的電容大小取決于它的結(jié)構(gòu)，與所帶電荷量的多少無關(guān)，C錯(cuò)誤；依據(jù)U＝eq\f(Q,C)，電容器的電荷量越大，兩極板間的電勢(shì)差越大，D正確．平行板電容器的兩類問題2．(2021·南京模擬)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(yuǎn)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(chǎng)強(qiáng)度E隨兩極板間距離d的變化關(guān)系，正確的是()答案C解析本題考查平行板電容器的規(guī)律，意在考查同學(xué)對(duì)平行板電容器的理解．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(chǎng)強(qiáng)度E＝eq\f(U,d)＝eq\f(Q,Cd)＝eq\f(4kπQ,εrS)，E隨兩極板間距離d的增大保持不變，C正確，A、B、D錯(cuò)誤．平行板電容器與力學(xué)綜合圖2－6－43．如圖2－6－4所示，平行板電容器與電動(dòng)勢(shì)為E的直流電源(內(nèi)阻不計(jì))連接，下極板接地．一帶電油滴位于電容器中的P點(diǎn)且恰好處于平衡狀態(tài)．現(xiàn)將平行板電容器的上極板豎直向上移動(dòng)一小段距離，則()A．帶電油滴將沿豎直方向向上運(yùn)動(dòng)B．P點(diǎn)的電勢(shì)將降低C．帶電油滴的電勢(shì)能將減小D．若電容器的電容減小，則極板帶電量將增大答案B解析上極板向上移動(dòng)一小段距離后，板間電壓不變，仍為E，故電場(chǎng)強(qiáng)度將減小，油滴所受電場(chǎng)力減小，故油滴將向下運(yùn)動(dòng)，A錯(cuò)；P點(diǎn)的電勢(shì)大于0，且P點(diǎn)與下極板間的電勢(shì)差減小，所以P點(diǎn)電勢(shì)減小，B對(duì)；油滴向下運(yùn)動(dòng)時(shí)電場(chǎng)力做負(fù)功，油滴的電勢(shì)能應(yīng)增加，C錯(cuò)；電容器的電容C＝eq\f(εrS,4πkd)，由于d增大，電容C應(yīng)減小，極板帶電量Q＝CU將減小，D錯(cuò).題組一對(duì)電容器與電容的理解1．關(guān)于電容器和電容的概念，下列說法正確的是()A．任何兩個(gè)彼此絕緣又相互靠近的導(dǎo)體都可以看成是一個(gè)電容器B．用電源對(duì)平行板電容器充電后，兩極板肯定帶有等量異種電荷C．某一電容器帶電荷量越多，它的電容就越大D．某一電容器兩板間的電壓越高，它的電容就越大答案AB解析電容器是盛電的容器，電容是描述電容器盛電本事大小的物理量．電容的大小與電容器帶電多少及兩極間電壓大小都無關(guān)．2．某電容器上標(biāo)有“25μF450V”字樣，下列對(duì)該電容器的說法中正確的是()A．要使該電容器兩極板之間電壓增加1V，所需電荷量為2.5×10－5CB．要使該電容器帶電荷量1C，兩極板之間需加電壓2.5×10－5VC．該電容器能夠容納的電荷量最多為2.5×10－5CD．該電容器能夠承受的最大電壓為450V答案A解析由電容器的定義式C＝eq\f(Q,U)可得C＝eq\f(ΔQ,ΔU)，所以ΔQ＝C·ΔU＝2.5×10－5×1C＝2.5×10－5C，A正確．若Q＝1C，則U＝eq\f(Q,C)＝4×104V，B錯(cuò)誤．當(dāng)電容器的電壓為450V時(shí)，電容器的電荷量最多，Q＝CU＝2.5×10－5×450C＝1.125×10－2C，C錯(cuò)誤.450V是電容器的額定電壓，低于擊穿電壓，D錯(cuò)誤．圖2－6－53．如圖2－6－5所示為某一電容器中所帶電量和兩端電壓之間的關(guān)系圖線，若將該電容器兩端的電壓從40V降低到36V，對(duì)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5.0×10－2F D．該電容器的電量變化量為0.20C答案B解析由Q＝CU知，U降低，Q減小，故為放電過程，A錯(cuò)B對(duì)；由C＝eq\f(Q,U)＝eq\f(0.2,40)F＝5×10－3F，可知C錯(cuò)；ΔQ＝CΔU＝5×10－3×4C＝0.02C，D錯(cuò)．4．有兩個(gè)平行板電容器，它們的電容之比為5∶4，它們的帶電荷量之比為5∶1，兩極板間距離之比為4∶3，則兩極板間電壓之比和電場(chǎng)強(qiáng)度之比分別為()A．4∶11∶3B．1∶43∶1C．4∶13∶1D．4∶14∶3答案C解析由U＝eq\f(Q,C)得：eq\f(U1,U2)＝eq\f(Q1C2,Q2C1)＝eq\f(5×4,5)＝eq\f(4,1)，又由E＝eq\f(U,d)＝eq\f(Q,Cd)得：eq\f(E1,E2)＝eq\f(Q1C2d2,Q2C1d1)＝eq\f(5×4×3,5×4)＝eq\f(3,1)，所以選項(xiàng)C正確．題組二對(duì)平行板電容器的兩類問題的推斷5．連接在電源兩極上的平行板電容器，當(dāng)兩極板間距離減小時(shí)()A．電容器的電容C變大B．電容器極板的帶電荷量變大C．電容器兩極板間的電勢(shì)差U變大D．電容器兩極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度E變大答案ABD解析電容器兩極板間距離減小，由C∝eq\f(εS,d)得其電容變大，所以A正確．由于電容器連在電源上，所以兩極板間的電壓保持不變，故C錯(cuò)誤．由Q＝CU得電容器所帶電荷量變大，所以B正確．由E＝eq\f(U,d)知，兩極板間的場(chǎng)強(qiáng)變大，所以D正確．6．一充電后的平行板電容器保持兩極板的正對(duì)面積、間距和電荷量不變，在兩極板間插入一電介質(zhì)，其電容C和兩極板間的電勢(shì)差U的變化狀況是()A．C和U均增大B．C增大，U減小C．C減小，U增大D．C和U均減小答案B解析由平行板電容器電容打算式C＝eq\f(εrS,4πkd)知，當(dāng)插入電介質(zhì)后，εr變大，則在S、d不變的狀況下C增大；由電容定義式C＝eq\f(Q,U)得U＝eq\f(Q,C)，又電荷量Q不變，故兩極板間的電勢(shì)差U減小，選項(xiàng)B正確．7．如圖2－6－6所示為“爭(zhēng)辯影響平行板電容器電容的因素”的試驗(yàn)裝置，以下說法正確的是()圖2－6－6A．A板與靜電計(jì)的指針帶的是異種電荷B．甲圖中將B板上移，靜電計(jì)的指針偏角增大C．乙圖中將B板左移，靜電計(jì)的指針偏角不變D．丙圖中將電介質(zhì)插入兩板之間，靜電計(jì)的指針偏角減小答案BD解析靜電計(jì)指針與A板連為一個(gè)導(dǎo)體，帶電性質(zhì)相同，A錯(cuò)誤；依據(jù)C＝eq\f(εrS,4πkd)，C＝eq\f(Q,U)，B板上移，S減小，C減小，Q不變，U增大，B正確；B板左移，d增大，C減小，U增大，C錯(cuò)誤；插入電介質(zhì)，εr增大，電容C增大，U減小，D正確．圖2－6－78．(2022·湖北八校聯(lián)考)兩塊大小、外形完全相同的金屬板正對(duì)著水平放置，構(gòu)成一個(gè)平行板電容器．將兩金屬板分別與電源兩極相連，如圖2－6－7所示，閉合開關(guān)S達(dá)到穩(wěn)定后，在兩板間有一帶電液滴P恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)，下列推斷正確的是()A．保持開關(guān)S閉合，減小兩板間的距離，液滴向上運(yùn)動(dòng)B．保持開關(guān)S閉合，減小兩板間的距離，液滴向下運(yùn)動(dòng)C．?dāng)嚅_開關(guān)S，減小兩板間的距離，液滴向上運(yùn)動(dòng)D．?dāng)嚅_開關(guān)S，減小兩板間的距離，液滴向下運(yùn)動(dòng)答案A解析由液滴靜止得mg＝Eq，保持開關(guān)S閉合，E＝eq\f(U,d)，U肯定，減小d，合力向上，故A正確，B錯(cuò)誤；斷開開關(guān)S，E＝eq\f(U,d)＝eq\f(Q,Cd)＝eq\f(4kπQ,εS)，Q肯定，減小d，E不變，合力仍為零，故C、D錯(cuò)誤．圖2－6－89．如圖2－6－8所示，平行板電容器兩極板A、B與電池兩極相連，一帶正電小球懸掛在電容器內(nèi)部．閉合開關(guān)S，充電完畢后懸線偏離豎直方向夾角為θ，則()A．保持S閉合，將A板向B板靠近，則θ增大B．保持S閉合，將A板向B板靠近，則θ不變C．?dāng)嚅_S，將A板向B板靠近，則θ增大D．?dāng)嚅_S，將A板向B板靠近，則θ不變答案AD解析保持開關(guān)S閉合，電容器兩端間的電勢(shì)差不變，帶正電的A板向B板靠近，極板間距離減小，電場(chǎng)強(qiáng)度E增大，小球所受的電場(chǎng)力變大，θ增大；故A正確，B錯(cuò)誤；斷開開關(guān)S，電容器所帶的電量不變，C＝eq\f(εrS,4πkd)，E＝eq\f(U,d)＝eq\f(Q,Cd)＝eq\f(4πkQ,εrS).知d變化，E不變，電場(chǎng)力不變，θ不變．故C錯(cuò)誤，D正確．題組三電容器的綜合應(yīng)用圖2－6－910．如圖2－6－9所示是一個(gè)平行板電容器，其電容為C，帶電荷量為Q，板間距離為d，上極板帶正電荷．現(xiàn)將一個(gè)摸索電荷q由兩極板間的A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)，A、B兩點(diǎn)間的距離為l，連線AB與極板間的夾角為30°，則電場(chǎng)力對(duì)摸索電荷q所做的功等于()A.eq\f(qCl,Qd)B.eq\f(qQl,Cd)C.eq\f(qQl,2Cd)D.eq\f(qCl,2Qd)答案C解析依據(jù)U＝eq\f(Q,C)，E＝eq\f(U,d)可得E＝eq\f(Q,Cd)，所以，A→B電場(chǎng)力做功，W＝qElsin30°＝eq\f(qQl,2Cd).圖2－6－1011．如圖2－6－10所示是測(cè)定液面高度h的電容式傳感器示意圖，E為電源，G為靈敏電流計(jì)，A為固定的導(dǎo)體芯，B為導(dǎo)體芯外面的一層絕緣物質(zhì)，C為導(dǎo)電液體．已知靈敏電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)方向與電流方向的關(guān)系為：電流從左邊接線柱流進(jìn)電流計(jì)，指針向左偏．假如在導(dǎo)電液體的深度h發(fā)生變化時(shí)觀看到指針正向左偏轉(zhuǎn)，則()A．導(dǎo)體芯A所帶電荷量在增加，液體的深度h在增大B．導(dǎo)體芯A所帶電荷量在減小，液體的深度h在增大C．導(dǎo)體芯A所帶電荷量在增加，液體的深度h在減小D．導(dǎo)體芯A所帶電荷量在減小，液體的深度h在減小答案D解析電流計(jì)指針向左偏轉(zhuǎn)，說明流過電流計(jì)G的電流由左→右，則導(dǎo)體芯A所帶電荷量在減小，由Q＝CU可知，由導(dǎo)體芯A與導(dǎo)電液體形成的電容器的電容在減小，則液體的深度h在減小，故D正確．圖2－6－1112．如圖2－6－11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(shì)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)每一板的帶電荷量；(2)一個(gè)電子在P點(diǎn)具有的電勢(shì)能；(3)一個(gè)電子從B板動(dòng)身到A板獲得的動(dòng)能；(4)兩板間的電場(chǎng)強(qiáng)度．答案(1)3.6×10－4C(2)－90eV(3)120eV(4)3×104N/C解析(1)由Q＝UC得Q＝120×3×10－6C＝3.6×10－4C.(2)EP＝－eφP＝－eeq\f(UAB,d)dPB＝－90eV.(3)由于電子從B板動(dòng)身到A板的過程中電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減小，動(dòng)能增加，所以由動(dòng)能定理得Ek－0＝－eUBA，Ek＝120eV.(4)E＝eq\f(U,d)＝3×104N/C.圖2－6－1213．如圖2－6－12所示，一平行板電容器跟一電源相接，當(dāng)S閉合時(shí)，平行板電容器極板A、B間的一帶電液滴恰好靜止．(1)若將兩板間距離增大為原來的兩倍，那么液滴的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)如何變化？(2)若先將S斷開，再將兩板間距離增大為原來的兩倍，液滴的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)又將如何變化？答案見解析解析帶電液滴靜止時(shí)，所受的電場(chǎng)力和重力平衡，液滴帶負(fù)電，由于液滴所受重力不變，液滴運(yùn)動(dòng)狀態(tài)隨電場(chǎng)力的變化而變化，由于電場(chǎng)力F＝Eq，因