2022年高考物理總復習 第7章 第4課時 電容與電容器課時作業(yè)(含解析)

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1、2022年高考物理總復習 第7章 第4課時 電容與電容器課時作業(yè)(含解析) 一、單項選擇題 1.如圖1所示的電容式鍵盤,是通過改變電容器的哪個因素來改變電容的(  ) 圖1 A.兩板間的距離 B.兩板間的電壓 C.兩板間的電介質(zhì) D.兩板的正對面積 【答案】A 【解析】本題考查電容器電容大小的決定因素.當敲擊鍵盤時由公式C=可知改變了極板間距離,故選A. 2.如圖2所示,平行板電容器與電動勢為E的直流電源(內(nèi)阻不計)連接,下極板接地.一帶電油滴位于電容器中的P點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一小段距離,則(  ) 圖2 A.帶電油滴將沿豎直

2、方向向上運動 B.P點的電勢將降低 C.帶電油滴的電勢能將減小 D.若電容器的電容減小,則極板帶電荷量將增大 【答案】B 【解析】上極板向上移動一小段距離后,板間電壓不變,仍為E,故電場強度將減小,油滴所受電場力減小,故油滴將向下運動,A錯;P點的電勢大于0,且P點與下極板間的電勢差減小,所以P點的電勢降低,B對;兩極板間電場方向豎直向下,所以P點的油滴應帶負電,當P點電勢減小時,油滴的電勢能應增加,C錯;電容器的電容C=,由于d增大,電容C應減小,極板帶電荷量Q=CE將減小,D錯. 3.如圖3所示是測定液面高度h的電容式傳感器示意圖,E為電源,G為靈敏電流計,A為固定的導體芯,B

3、為導體芯外面的一層絕緣物質(zhì),C為導電液體.已知靈敏電流計指針偏轉(zhuǎn)方向與電流方向的關(guān)系為:電流從左邊接線柱流進電流計,指針向左偏.如果在導電液體的深度h發(fā)生變化時觀察到指針正向左偏轉(zhuǎn),則(  ) 圖3 A.導體芯A所帶電荷量在增加,液體的深度h在增大 B.導體芯A所帶電荷量在減小,液體的深度h在增大 C.導體芯A所帶電荷量在增加,液體的深度h在減小 D.導體芯A所帶電荷量在減小,液體的深度h在減小 【答案】D 【解析】電流計指針向左偏轉(zhuǎn),說明流過電流計G的電流由左→右,則導體芯A所帶電荷量在減小,由Q=CU可知,芯A與液體形成的電容器的電容減小,則液體的深度h在減小,故D正確.

4、 4.(xx·汕頭模擬)一充電后的平行板電容器保持兩極板的正對面積、間距和電荷量不變,在兩極板間插入一電介質(zhì),其電容C和兩極板間的電勢差U的變化情況是(  ) 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】根據(jù)平行板電容器電容公式C=,在兩板間插入電介質(zhì)后,電容C增大,因電容器所帶電荷量Q不變,由C=可知,U=減小,B正確. 5.靜電計是在驗電器的基礎(chǔ)上制成的,用其指針張角的大小來定性顯示其金屬球與外殼之間的電勢差大小.如圖4所示,A、B是平行板電容器的兩個金屬板,G為靜電計.開始時開關(guān)S閉合,靜電計指針張開一定角度,為了使指針張開

5、的角度增大些,下列采取的措施可行的是(  ) 圖4 A.斷開開關(guān)S后,將A、B分開些 B.保持開關(guān)S閉合,將A、B兩極板分開些 C.保持開關(guān)S閉合,將A、B兩極板靠近些 D.保持開關(guān)S閉合,將滑動變阻器滑動觸頭向右移動 【答案】A 【解析】要使靜電計的指針張開角度增大些,必須使靜電計金屬球和外殼之間的電勢差增大,斷開開關(guān)S后,將A、B分開些,電容器的帶電荷量不變,電容減小,電勢差增大,A正確;保持開關(guān)S閉合,將A、B兩極板分開或靠近些,靜電計金屬球和外殼之間的電勢差不變,B、C錯誤;保持開關(guān)S閉合,將滑動變阻器滑動觸頭向右或向左移動,靜電計金屬球和外殼之間的電勢差不變,D錯誤

6、. 二、雙項選擇題 6.如圖5所示,兩塊較大的金屬板A、B相距為d,平行放置并與一電源相連,S閉合后,兩板間恰好有一質(zhì)量為m、帶電荷量為q的油滴處于靜止狀態(tài),以下說法正確的是(  ) 圖5 A.若將S斷開,則油滴將做自由落體運動,G表中無電流 B.若將A向左平移一小段距離,則油滴仍然靜止,G表中有b→a的電流 C.若將A向上平移一小段距離,則油滴向下加速運動,G表中有b→a的電流 D.若將A向下平移一小段距離,則油滴向上加速運動,G表中有b→a的電流 【答案】BC 【解析】將S斷開,電容器電荷量不變,板間場強不變,故油滴仍處于靜止狀態(tài),A錯誤;若S閉合,將A板左移,由E=

7、可知,E不變,油滴仍靜止,但因C變小,電容器極板電荷量變小,因此有由b→a的電流,B正確;將A板上移,由E=可知,E變小,油滴應向下加速運動,因C變小,電容器要放電,因此有由b→a的電流流過G,C正確;將A板下移時,板間電場強度增大,油滴受的電場力增加,油滴向上加速運動,但因C增大,電容器要充電,因此有由a→b的電流流過G,故D錯誤. 7.下列關(guān)于電容器的說法中正確的是(  ) A.電容器是儲存電荷和電能的器件 B.互相絕緣、相互靠近的兩個導體構(gòu)成電容器的電極,電容跟這兩個導體是否帶電有關(guān) C.電容器所帶電荷量是指每個極板所帶電荷量 D.電容器的充電過程是將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電場能的

8、過程,電容器的放電過程是將電場能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的過程 【答案】AD 【解析】電容器不僅能儲存電荷,也能儲存電能,A正確;每個極板所帶電荷量的絕對值才是電容器的所帶電荷量,C錯誤;由電容器的定義知D正確,B錯誤. 8.(xx·普寧模擬)如圖6,平行板電容器的兩個極板與水平地面成一角度,兩極板與一直流電源相連.若一帶電粒子恰能沿圖中所示水平直線通過電容器,則在此過程中,該粒子(   ) 圖6 A.所受重力與電場力平衡 B.電勢能逐漸增加 C.動能逐漸增加 D.做勻變速直線運動 【答案】BD 【解析】粒子做直線運動,其重力和電場力的合力應與速度共線,如圖所示.重力與電場力不共

9、線,不可能平衡,選項A錯誤;粒子運動過程中電場力做負功,因而電勢能增加,選項B正確;合力做負功,動能減小,選項C錯誤;電容器的極板與直流電源相連,即其電壓、板間的場強不變,則電場力不變,合力恒定,因而粒子做勻變速直線運動,選項D正確. 9.如圖7所示,平行板電容器與電動勢為E的直流電源(內(nèi)阻不計)連接,下極板接地.一帶電油滴位于容器中的P點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一小段距離(  ) 圖7 A.帶電油滴將沿豎直方向向上運動 B.P點的電勢將降低 C.帶電油滴的電勢能將增加 D.若電容器的電容減小,則極板帶電荷量將增大 【答案】BC 【解析】上極

10、板向上移動一小段距離后,板間電壓不變,故電場強度將減小,油滴所受電場力減小,故油滴將向下運動,A錯;P點的電勢大于0,且P點與下極板間的電勢差減小,因下極板接地,故P點的電勢將降低,B對;油滴向下運動時電場力做負功,油滴的電勢能增加,C對;電容器的電容C=,由于d增大,電容C減小,極板帶電荷量Q=CU將減小,D錯. 10.如圖8所示的電路,水平放置的平行板電容器中有一個帶電液滴正好處于靜止狀態(tài).為了使液滴豎直向上運動,下列操作可行的是(  ) 圖8 A.斷開開關(guān),將兩板間的距離拉大一些 B.斷開開關(guān),將兩板水平地向相反方向移開一些 C.保持開關(guān)閉合,將兩板間的距離減小一些 D.

11、保持開關(guān)閉合,以兩板各自的左側(cè)板沿為軸,同時向上(即逆時針方向)轉(zhuǎn)過一個小角度 【答案】BC 【解析】斷開開關(guān)時,電容器所帶電荷量不變,由Q=CU、U=Ed及C=知A項中場強不變,B項中場強變大,A項錯誤,B項正確;保持開關(guān)閉合時,電容器兩極板間電壓不變,由U=Ed可判定C項正確,在D項中,如圖所示,當極板間距離減小為dcos θ時,電場力在豎直方向上的分力為qE′cos θ=q·cos θ=q仍不變,此時液滴沿水平方向向左做加速運動,D錯誤. 三、非選擇題 11. (xx·沈陽月考)如圖9所示,水平放置的兩平行金屬板A、B接在U=4 000 V的直流電源上,兩極板間距離為2 cm

12、,A極板接地,電場中a點距B極板1 cm,b點和c點均距A極板0.5 cm,求: 圖9 (1)a點的電場強度; (2)a、c之間的電勢差; (3)電子在b點的電勢能; (4)電子從a點運動到c點,電場力做的功. 【答案】(1)2×105 V/m (2)-1 000 V (3)1.6×10-16 J (4)1.6×10-16 J 【解析】(1)a點的電場強度為 E== V/m=2×105 V/m. (2)a、c兩點間的電勢差為 Uac=-Uca=-Edca=-2×105×(2-1-0.5)×10-2 V=-1 000 V. (3)b點的電勢為 φb=-UAb=-Ed

13、Ab=-2×105×0.5×10-2 V=-1 000 V 電子在b點的電勢能為 Epb=eφb=-1.6×10-19×(-1 000) J =1.6×10-16 J. (4)電子從a點運動到c點,電場力做的功為 W=eUac=-1.6×10-19×(-1 000) J =1.6×10-16 J. 12.如圖10所示,一平行板電容器水平放置,板間距離為d,上極板開有一小孔,質(zhì)量均為m,帶電荷量均為+q的兩個帶電小球(視為質(zhì)點),其間用長為L的絕緣輕桿相連,處于豎直狀態(tài),已知d=2L,今使下端小球恰好位于小孔中,由靜止釋放,讓兩球豎直下落.當下端的小球到達下極板時,速度剛好為零.試求: 圖10 (1)兩極板間勻強電場的電場強度; (2)兩球運動過程中的最大速度. 【答案】(1) (2) 【解析】(1)兩球由靜止開始下落到下端的小球到達下極板的過程中,由動能定理得 2mgd-Eqd-Eq(d-L)=0 解得E=. (2)兩球由靜止開始下落至上端小球恰好進入小孔時兩球達到最大速度,此過程利用動能定理得 2mgL-EqL=×2mv2 解得v= .

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