2017-2018學(xué)年度高中物理 第一章 靜電場 第6節(jié) 電容器和電容 第7節(jié) 靜電的應(yīng)用及危害課時訓(xùn)練【含解析】教科版選修3-1

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1、 第6節(jié)　電容器和電容 第7節(jié)　靜電的應(yīng)用及危害 【測控導(dǎo)航】 知識點(diǎn) 題號 1. C=QU和C=εrS4πkd的理解與計算 1(易),2(易),3(易), 5(易),6(易),9(中),10(中) 2.平行板電容器的動態(tài)分析 4(易) 3.靜電的應(yīng)用及危害 7(中) 4.平行板電容器與力學(xué)綜合 8(中),11(難) 1.根據(jù)電容的定義式C=QU知(　D　) A.電容器的電容越大,則電容器所帶電荷量越多 B.電容器兩極板間電壓越大,電容越大 C.電容器與所帶電荷量成正比,與電壓成反比 D.電容器的電容不隨帶電荷量及兩極板間電壓的變化而變化 解析:

2、電容器的電容是由電容器本身決定,與所帶電荷量、兩極板間的電壓無關(guān).公式C=QU是定義式,它可以適用于任何電容器,但絕不能說C與Q成正比,或C與U成反比. 2.(多選)一個空氣平行板電容器,極板間距離為d,正對面積為S,充以電荷量Q后,兩極板間電壓為U,為使電容器的電容加倍,可采用的辦法是(　CD　) A.將電壓變?yōu)閁/2 B.將帶電荷量變?yōu)?Q C.將極板正對面積變?yōu)?S D.將兩極間充滿介電常數(shù)為2的電介質(zhì) 解析:電容器的電容和電容器極板上的電荷量、電壓無關(guān),所以選項(xiàng)A,B不正確;根據(jù)C=εrS4πkd,可知選項(xiàng)C,D正確. 3.如圖所示為某一電容器中所帶電荷量和兩端電壓之間的

3、關(guān)系圖線,若將該電容器兩端的電壓從40 V降低到36 V,對電容器來說正確的是(　B　) A.是充電過程 B.是放電過程 C.該電容器的電容為5.010-2 F D.電容器的電荷量變化量為0.20 C 解析:由Q=CU知U降低,Q減小,故為放電過程,選項(xiàng)A錯誤,B正確;由C=QU=0.240 F=510-3 F可知,選項(xiàng)C錯誤;ΔQ=CΔU=510-34 C= 0.02 C,選項(xiàng)D錯誤. 4.(多選)如圖所示,金屬板組成的電容器充電后與靜電計相連,要使靜電計指針的張角變大,下列措施中可行的是(　AB　) A.A板向上移動 B.A板向左移動 C.電容器之間充

4、滿介質(zhì) D.電容器放走部分電荷 解析:電容器上的電荷量不變,要使靜電計指針的張角變大,A,B兩板間的電壓要變大,當(dāng)A板上移時,兩極板的正對面積變小,電容器的電容變小,所以兩極板間的電勢差變大,靜電計指針的張角變大,選項(xiàng)A正確;A板向左移動,極板間的距離變大,電容器的電容變小,所以兩極板間的電勢差變大,選項(xiàng)B正確;電容器間充滿介質(zhì),電容器的電容變大,所以兩極板間的電勢差變小,靜電計指針的張角變小,選項(xiàng)C錯誤;電容器放掉部分電荷,電容器的電容不變,所以兩極板間的電勢差變小,選項(xiàng)D錯誤. 5.(2017日照高二檢測)如圖所示,平行板電容器的電容為C,極板帶電荷量為Q,極板間距為d,若在兩極板間正

5、中央放一帶電荷量為q的點(diǎn)電荷,則它所受到的電場力大小為(　C　) A.k2Qqd2 B.k4Qqd2 C.QqCd D.2QqCd 解析:平行板間電壓U=QC,所以兩板間的場強(qiáng)E=Ud=QCd,電場力大小F=qE=QqCd,選項(xiàng)C正確. 6.(多選)如圖所示,將平行板電容器與電池組相連,兩板間的帶電塵埃恰好處于靜止?fàn)顟B(tài).若將兩板緩慢地錯開一些,其他條件不變,則(　BC　) A.電容器帶電荷量不變 B.塵埃仍靜止 C.電流表中有a→b的電流 D.電流表中有b→a的電流 解析:將兩板緩慢地錯開一些,兩板正對面積減小,根據(jù)電容的決定式C=εrS4πkd得知,電

6、容減小,而電壓不變,由C=QU可知,電容器帶電荷量減小,故選項(xiàng)A錯誤.由于板間電壓和板間距離不變,則板間場強(qiáng)不變,塵埃所受靜電力不變,仍處于靜止?fàn)顟B(tài),故選項(xiàng)B正確.電容器所帶電荷量減小,處于放電狀態(tài),而電容器上極板帶正電,下極板帶負(fù)電,電路中形成逆時針方向的電流,則電流表中有a→b的電流,故選項(xiàng)C正確,D錯誤. 7.(多選)如圖所示,在玻璃管中心軸上安裝一根直導(dǎo)線,玻璃管外繞有線圈,直導(dǎo)線的一端和線圈的一端分別跟感應(yīng)圈的兩放電柱相連.開始,感應(yīng)圈未接通電源,點(diǎn)燃蚊香,讓煙通過玻璃管冒出.當(dāng)感應(yīng)圈電源接通時,玻璃管中的導(dǎo)線和管外線圈間就會加上高電壓,立即可以看到不再有煙從玻璃管中冒出來了.過一

7、會兒還可以看到管壁吸附了一層煙塵,這是因?yàn)?　AC　) A.煙塵在高壓電場作用下帶上了負(fù)電 B.煙塵在高壓電場作用下帶上了正電 C.帶負(fù)電的煙塵吸附在線圈上,因此看不到有煙冒出 D.帶正電的煙塵吸附在直導(dǎo)線上,因此看不到有煙冒出 解析:煙塵在直導(dǎo)線和管外線圈形成的高壓電場作用下,帶上了負(fù)電.帶負(fù)電的煙塵顆粒被吸附到了帶正電的線圈上,因此看不到有煙冒出,選項(xiàng)A,C正確. 8.如圖所示是一個由電池、電阻R、開關(guān)S與平行板電容器組成的串聯(lián)電路,開關(guān)S閉合.一帶電液滴懸浮在兩板間P點(diǎn)不動,下列說法正確的是(　D　) A.帶電液滴可能帶正電 B.增大兩極板距離的過程中,電阻R

8、中有從b到a的電流 C.斷開S,減小兩極板正對面積的過程中,液滴將加速下降 D.斷開S,減小兩極板距離的過程中,液滴靜止不動 解析:帶電液滴在重力和電場力作用下處于平衡狀態(tài),電場力方向向上,電場方向向下,故液滴帶負(fù)電,選項(xiàng)A錯誤;當(dāng)兩極板間距離增大的過程中,C變小,所以Q變小,因此電容器放電,放電電流的方向從a到b,選項(xiàng)B錯誤;斷開S,Q不變,減小S,C變小,U變大,d不變,所以E增大,電場力大于重力,液滴加速上升,選項(xiàng)C錯誤;由E=4πkQεrS知,Q不變,d減小,E不變,液滴靜止不動,選項(xiàng)D正確. 9.(2017濟(jì)寧高三模擬)(多選)如圖所示,C為中間插有電介質(zhì)的電容器,a和b為其

9、兩極板,a板接地.P和Q為兩豎直放置的平行金屬板,在兩板間用絕緣線懸掛一帶電小球.P板與b板用導(dǎo)線相連,Q板接地.開始時懸線靜止在豎直方向,在b板帶電后,懸線偏轉(zhuǎn)了角度α.在以下方法中,能使懸線的偏角α變大的是(　BC　) A.縮小a,b間的距離 B.加大a,b間的距離 C.取出a,b兩極板間的電介質(zhì) D.換一塊形狀大小相同、相對介電常數(shù)更大的電介質(zhì) 解析:由題意可知,偏角變大,電場力變大,場強(qiáng)變大,P,Q兩板間的電勢差必變大.由UPQ=Uba和U=4πkdQεrS,可知,增大兩極板間的距離,減小極板正對面積、取出極板間的電介質(zhì),都可以滿足題意,選項(xiàng)B,C正確,A,D錯誤. 1

10、0.如圖所示,平行板電容器的兩個極板A,B分別接在電壓為60 V的恒壓電源上,兩極板間距為3 cm,電容器帶電荷量為610-8 C,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強(qiáng)度; (3)距B板為2 cm的C點(diǎn)處的電勢. 解析:(1)由電容定義式得 C=QU=610-860 F=110-9 F. (2)兩極板之間為勻強(qiáng)電場 E=Ud=60310-2 V/m=2103 V/m 方向豎直向下. (3)C點(diǎn)距A板間距離為dAC=d-dBC=1 cm, A與C間電勢差UAC=EdAC=20 V, 又UAC=A-C, A=0,可得C=-20

11、V. 答案:(1)110-9 F　(2)2103 V/m　方向豎直向下 (3)-20 V 11.如圖所示,充電后的平行板電容器水平放置,電容為C,極板間距離為d,上極板正中有一小孔.質(zhì)量為m、電荷量為+q 的小球從小孔正上方高h(yuǎn)處由靜止開始下落,穿過小孔到達(dá)下極板處速度恰為零(空氣阻力忽略不計,極板間電場可視為勻強(qiáng)電場,重力加速度為g).求: (1)小球到達(dá)小孔處的速度; (2)極板間電場強(qiáng)度大小和電容器所帶電荷量; (3)小球從開始下落運(yùn)動到下極板處的時間. 解析:(1)由v2=2gh,得v=2gh. (2)在極板間帶電小球受重力和電場力作用,由牛頓運(yùn)動定律知mg-qE=ma 由運(yùn)動學(xué)公式知0-v2=2ad 整理得電場強(qiáng)度E=mg(h+d)qd, 由U=Ed,Q=CU,得電容器所帶電荷量Q=Cmg(h+d)q. (3)由h=12gt12,0=v+at2,t=t1+t2 整理得t=h+dh2hg. 答案:(1)2gh　(2)mg(h+d)qd　Cmg(h+d)q (3)h+dh2hg 5