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高一物理必修三10.4《电容器的电容》课时同步练习
一、选择题
1．某电容器的外壳上标有“2.0μF　16V”的字样。该参数表明（　　）
A．该电容器两端电压为8V时，其电容为1.0μF
B．该电容器两端电压由电容器本身决定，与电容器带电荷量无关
C．该电容器正常工作时所带电荷量不超过3.2×10-6C
D．给该电容器充电时，电压每升高1V，单个极板的电荷量增加2.0×10-6C
2．如图所示，水平放置平行板电容器A、B，长，两板间距，电容器的电容，两板间电势差，两板间的电场可视为匀强电场。一电子靠近A板水平射入电场，恰好能穿出平行板电容器。下列说法正确的是（　　）
A．A、B两板间的电场强度，方向竖直向下
B．A板的带电量
C．电子穿过平行板电容器的过程中，电势能增加12eV
D．电子进入电场时的初动能为12eV
3．在如图所示电路中，蓄电池的电动势，内阻，电阻，电容的平行板电容器水平放置且下极板接地。一带电油滴位于板间正中央点且恰好处于静止状态。下列说法正确的是（　　）
A．油滴带正电 B．上极板所带电荷量为
C．若将下极板缓慢上移少许，点的电势降低
D．若将上极板缓慢左移少许，油滴将向上移动
4．地球表面与大气电离层都是良导体，两者与其间的空气介质可视为一个大电容器，这个电容器储存的电荷量大致稳定，约为5×105C，其间的电场，称为大气电场。设大地电势为零，晴天的大气电场中，不同高度h处的电势φ的变化规律如图所示，不考虑水平方向电场的影响。根据以上信息，下列说法正确的是（　　）
A．这个大电容器所储能量约为1.5×1011J
B．高度h=5km处电场强度约为40V/m
C．高度h=5km处电场强度约为20V/m
D．一带正电尘埃下落过程中大气电场对其的静电力做负功
5．下列有关电容器的表述正确的是（　　）

A．图甲S接1电容器充电，充电过程中通过电流表的电流大小不变
B．图乙S由接1改为接2，电容器放电，放电时通过电流表的电流方向为从左到右
C．图丙为可变电容器，它是通过改变两极板之间的正对面积来改变电容大小的
D．图丁中的“400V，68μF”，说明该电容器只有两端加上400V的电压时电容才为68μF
6．平行板电容器与电动势为 E 的直流电源（内阻不计）连接，一带电油滴位于容器中的 P点且恰好处于静止状态。在其他条件不变的情况下，现将平行板电容器的两极非常缓慢地错开一些，那么在错开的过程中（　　）
A．电容器的电容 C增大 B．电容器的电荷量 Q增大
C．油滴将向下加速运动，电流计中的电流从 N流向 M
D．油滴静止不动，电流计中的电流从 N 流向 M
7．超级电容公交车通过车载电容驱动，不用油、无噪音、低污染，是一款清洁能源汽车，我国是唯一将超级电容公交车投入量产的国家。某同学按照图甲电路，用智能电源对一个车用电容器进行充、放电实验，检测出某段时间内通过电阻R的电流I随时间t变化的图像如图乙所示，已知t＝0时电容器不带电，下列说法正确的是（　　）
A．0~1s内电容器的电荷量随时间均匀增加 B．1s~2s内电容器的电压随时间均匀增大
C．2s~3s内电容器在放电 D．4s时电容器的电荷量为2.5C
8．如图所示，平行板电容器与电源连接，其中B板接地。开关S闭合后，在两板间C点有一个质量为m、电荷量为q的油滴恰好处于静止状态。下列说法正确的是（　　）
A．保持S闭合，将两板平行错开一些，电容器的电容增加
B．保持S闭合，将A板向上平移一小段距离，C点电势降低
C．若将S断开，再将两板平行错开一些，电容器带电量减少
D．若将S断开，再将A板向上平移一小段距离，油滴会向下运动
9．如图所示，一平行板电容器充电后与电源断开，正极板与静电计上端连接，负极板接地，静电计外壳也接地，正极板保持不动，将负极板缓慢向上平移一小段距离稳定后，下列说法正确的是（　　）
A．静电计指针张角变小 B．负极板接地后不带电
C．电容器的电容不变 D．两极板间的电场强度增大
10．如图所示，平行板电容器的电容为，正极板带电量为，负极板接地，两极板间距离为，今在距两极板间离负极板处放一正点电荷。已知静电力常数为，下列说法正确的是（ ）
A．由于负极板接地所以负极板带电荷量为零
B．所在处的电势是
C．点电荷所受电场力的大小为
D．点电荷所受电场力的大小为
11．“观察电容器的充、放电现象”的实验电路如图所示，电容器、完全相同且初始带电量均为零。t＝0时刻开关接通1，给电容器充电；时刻开关改接2，电容器开始放电。用I表示通过电路中P点的电流，U表示电容器极板间的电势差。下列图像中可能正确的是（　　）
A．B．
C． D．
12．某同学设计了如图甲所示电路研究电容器充放电过程中的能量转化问题，通过传感器得到的数据做出电容器两端电压U随电荷量Q变化的图像如图乙所示，电容器的电容为C，电源的电动势为E，R为定值电阻。下列说法正确的是（　　）
A．当电容器两端电压为U时，电容器存储的电能为
B．充电过程电源非静电力做功为
C．充电过程中，电压传感器的示数迅速增大后趋于稳定
D．放电过程中，电流传感器的示数均匀减小至零
二、解答题
13．物理小组的同学想要研究电容的性质。
(1)他们先研究了影响电容的因素。如图所示，平行板电容器已经充电，静电计的金属球与电容器的一个极板连接，外壳与另一个极板连接，静电计指针的偏转指示电容器两极板间的电势差。实验中保持极板上的电荷量不变。设电容器两极板正对面积为，极板间的距离为，静电计指针偏角为。
下列关于实验现象的描述正确的是______：
A．保持不变，增大，则变大 B．保持不变，减小，则不变
C．保持不变，减小，则变小
D．保持、不变，在两极间插入电介质，则变大
(2)随后他们做了“观察电容器的充放电”实验，采用的实验电路如右图所示。
①将开关先与“1”端闭合，电容器进行______（选填“充电”或“放电”），稍后再将开关与“2”端闭合。
在下列四个图像中，表示以上过程中，通过传感器的电流随时间变化的图像为______，电容器两极板间的电压随时间变化的图像为______。（填选项对应的字母）
A． B． C． D．
②该小组同学用同一电路分别给两个不同的电容器充电，电容器的电容，充电时通过传感器的电流随时间变化的图像如图中A、B所示，其中对应电容为的电容器充电过程I-t图像的是______（选填A或B）。
14．如图所示，MN是一对彼此绝缘，相距为d的平行金属带电极板组成的电容器，N板接地（电势为0），在两极板MN间的A点有一带电荷量为的小液滴，其质量为m，恰好处于静止状态，M板带电荷量的绝对值为Q。重力加速度为g，求：
(1)电容器的电容；
(2)上极板M的电势。
15．如图所示，平行板电容器的两个极板A、B分别接在电压为U=80V的恒压电源上，两极板间距为d=4cm，电容器带电荷量为Q=8×10-8C，A板接地（电势为零）。求：
(1)平行板电容器的电容和两板之间的电场强度；
(2)距A板为1cm的C点处的电势；
(3)若将电容器与电源断开后，将B板向下移动3cm，求此时两板间的电势差。
16．如图所示，平行板电容器的两个极板A、B分别接在恒压电源正、负两级上，电源电压为U=90V，电容器的电容为3×10-9F，两极板间距为d=6cm，P点到A板的垂直距离为d1=4cm，A极板接地。求：
（1）平行板电容器极板上所带的电荷量Q；
（2）平行板电容器两板之间的电场强度E；
（3）P点处的电势p。
17．如图所示，水平放置的带电金属平行板M、N相距，A点距M板，AB间距为，且与水平方向成角，将一带电荷量为的电荷由A点沿AB直线移到B点，电场力做功为。N板接地，电势为零。求：
（1）M板所带电荷的电性及M、N两板间的电势差U；
（2）电荷q在A点的电势能；
（3）若将N板在纸面内平行下移，如图所示，求B点的电势。

试卷第1页，共3页
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参考答案
1．D 2. D 3.C 4.C 5. C 6. D 7. B 8. B 9. D 10. B 11. B 12.C
13．(1)A (2)充电 A C A
【详解】（1）A．保持不变，增大，由公式得减小，则由可得增大，静电计偏角随极板间电压增大而增大，因此变大，故A正确； B．保持不变，减小，由公式得增大，则由可得减小，变小，故B错误； C．保持不变，减小，由公式得减小，则由可得增大，变大，故C错误； D．保持不变，插入电介质，介电常数增大，由公式得增大，则由可得减小，变小，故D错误。 故选A。
（2）[1]开关接“1”端时，电源给电容器储能，过程是充电。
[2]充电时电流方向为正，初始电流最大，充电完成后电流逐渐减为0；放电时电流方向与充电相反，放电电流从最大逐渐减为0。故选A。
[3]充电时电压从0逐渐升高，充满后电压等于电源电压、保持不变；放电时电压从电源电压逐渐降低到0，并且都是变化越来越慢，图像越来越平缓。故选C。
[4]图线与坐标轴围成的面积表示电容器充电的总电荷量，由，相同充电电压下，电容越小，带电量越小。已知，则，故对应电容为的电容器充电过程图线与坐标轴围成的面积更小。故选A。
14．(1) (2)
【详解】（1）小液滴处于静止状态，电场力与重力二力平衡
又因为， 联立可得，
（2）两极板之间的电势差为，N板接地 故
15．(1)1×10-9F，2000V/m (2)-20V (3)140V
【详解】（1）由电容器的定义式得
两极板间为匀强电场，场强大小为
（2）由题可知，A、C间距为 则A、C间的电势差为
又因为， 解得
（3）根据公式 可得
将电容器与电源断开后，将B板向下移动3cm时，板间电场强度不变，则AB间电势差为
16．（1）；（2）1500V/m；（3）
【详解】（1）平行板电容器极板上所带的电荷量
（2）平行板电容器两板之间的电场强度
（3）A板接地，P点处的电势
17．（1）正电，；（2）；（3）
【详解】（1）根据题意可知，正电荷由点沿直线移到点过程，电场力做正功，则电场强度方向垂直于极板向下，即M板所带电荷为正电，则有
解得 则M、N两板间的电势差
（2）由于A点距M板，则A点距N板的距离为
则点与板间电势差为
由于板接地，则板电势为0，可得点电势为
电荷q在A点的电势能
（3）若将N板在纸面内平行下移，由、和可得，M、N两板间的电场强度为
可知，M、N两板间的电场强度不变，由几何关系可知，N板在纸面内平行后，点到板的距离为板与点的电势差为
由于板接地，则板电势为0，可得点电势为
答案第1页，共2页
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