A.任何兩個(gè)彼此絕緣而又相互靠近的導(dǎo)體,就組成了電容器,跟這兩個(gè)導(dǎo)體是否帶電無(wú)關(guān)
B.電容器所帶的電荷量是指每個(gè)極板所帶電荷量的代數(shù)和
C.電容器的電容與電容器所帶電荷量成反比
D.一個(gè)電容器的電荷量增加ΔQ=1.0×10-6C時(shí),兩板間電壓升高10 V,則電容器的電容無(wú)法確定
解析:選A.電容器既然是儲(chǔ)存電荷的容器,它里面有無(wú)電荷不影響其儲(chǔ)存電荷的,A正確;電容器所帶的電荷量指任一極板電荷量的絕對(duì)值,B錯(cuò);電容器的電容由電容器結(jié)構(gòu)決定,不隨帶電量的變化而變化,C錯(cuò);C=QU=ΔQΔU可求電容器的電容,D錯(cuò).
2.對(duì)于給定的電容器,描述其電容C、電荷量Q、電壓U之間相應(yīng)關(guān)系的圖應(yīng)是下圖中的( )
圖1-8-6
解析:選B.電容是描述電容器儲(chǔ)存電荷特性的量,僅由電容器本身決定,對(duì)于給定的電容器,其電容C的大小與電荷量Q、電壓U均無(wú)關(guān).
3.(2010年北京理綜卷)用控制變量法,可以研究影響平行板電容器電容的因素(如圖1-8-7). 設(shè)兩極板正對(duì)面積為S,極板間的距離為d,靜電計(jì)指針偏角為θ.實(shí)驗(yàn)中,極板所帶電荷量不變,若( )
圖1-8-7
A.保持S不變,增大d,則θ變大
B.保持S不變,增大d,則θ變小
C.保持d不變,減小S,則θ變小
D.保持d不變,減小S,由θ不變
解析:選A.保持S不變,增大d,平行板電容器的電容減小 高中政治,由于電容器的電荷量不變,由Q=CU可以判斷極板間電勢(shì)差變大,靜電計(jì)指針偏角θ變大,選項(xiàng)A正確,B錯(cuò)誤;保持d不變,減小S,電容器電容變小,由Q=CU可以判斷極板間電勢(shì)差變大,選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤.新 課 標(biāo) 第 一 網(wǎng)
4.如圖1-8-8所示,平行板電容器的兩極板A、B接于電池兩極,一帶正電的小球懸掛在電容器內(nèi)部,閉合S,電容器充電,這時(shí)懸線偏離豎直方向的夾角為θ,下列說(shuō)法中正確的是( )
圖1-8-8
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_(kāi)S,將A板向B板靠近,則θ增大
D.?dāng)嚅_(kāi)S,將A板向B板靠近,則θ不變
解析:選AD.保持S閉合,則電容器兩極間的電壓不變,由E=Ud可知,當(dāng)A板向B板靠近時(shí),E增大,θ增大,A正確,B錯(cuò)誤;斷開(kāi)S,則兩板帶電荷量不變,則Q=CU=εrSU4πkd=εrS4πkE可知,將A板向B板靠近,并不改變板間電場(chǎng)強(qiáng)度,故Q不變,D正確,C錯(cuò)誤.
5.如圖1-8-9所示,有的計(jì)算機(jī)鍵盤(pán)的每一個(gè)鍵下面都連一小塊金屬片,與該金屬片隔有一定空氣間隙的是另一塊小的固定金屬片,這兩片金屬片組成一個(gè)小電容器,該電容器的電容C可用公式C=εSd計(jì)算,式中常量ε=9×10-12 F/ m,S表示金屬片的正對(duì)面積,d表示兩金屬片間的距離,當(dāng)鍵按下時(shí),此小電容器的電容發(fā)生變化,與之相連的電子線路就能檢測(cè)是哪個(gè)鍵被按下了,從而給出相應(yīng)的信號(hào),設(shè)每個(gè)金屬片的正對(duì)面積為50 mm2,鍵未按下時(shí)兩金屬片的距離為0.6 mm,如果電容變化0.25 pF,電子線路恰能檢測(cè)出必要的信號(hào),則鍵至少需要被按下多少 mm.
圖1-8-9
解析:設(shè)金屬片的原距離為d,金屬片被按下Δd時(shí)電容變化ΔC=0.25 pF,
此時(shí)金屬片間距為(d-Δd),
則C1=εSd,C2=εSd-Δd.
ΔC=C2-C1=εS(1d-Δd-1d),
代入數(shù)據(jù)得Δd=0.15 mm.
答案:0.15 mm
一、選擇題
1.某電容器的電容是30 μF,額定電壓為200 V,擊穿電壓為400 V,對(duì)于該電容器,下列說(shuō)法中正確的是( )
A.為使它的兩極板間的電壓增加1 V,所需要的電荷量是3×10-5 C
B.給電容器1 C的電荷量,兩極板間的電壓為3×10-5V
C.該電容器能容納的電荷量最多為6×10-3C
D.該電容器兩極板間能承受的最大電壓為200 V
解析:選A.由ΔQ=C•ΔU=30×10-6×1 C=3×10-5C,A對(duì);由U=QC=130×10-6V=3.3×104 V,電容器被擊穿 ,B錯(cuò);擊穿電壓為400 V表示能承受的最大電壓為400 V,最大電荷量Q=CU=3×10-5×400 C=1.2×10-2C,C、D錯(cuò).
2.一個(gè)電容器帶電荷量為Q時(shí),兩極板間電壓為U,若使其帶電荷量增加4.0×10-7 C時(shí),它兩極板間的電勢(shì)差增加20 V,則它的電容為( )
A.1.0×10-8 F B.2.0×10-8 F
C.4.0×10-8 F D.8.0×10-8 F
解析:選B.由于電容與電容器上帶電荷量和電勢(shì)差大小無(wú)關(guān),所以可根據(jù)電容的定義式推導(dǎo)出:C=ΔQΔU.因此電容C=4.0×10-720 F=2.0×10-8 F.
3.如圖1-8-10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.今在兩板間正中央放一帶電荷量為q的點(diǎn)電荷,則它所受到的電場(chǎng)力大小為( )
圖1-8-10
A.k2Qqd2 B.k4Qqd2
C.QqCd D.2QqCd
解析:選C.平行板電容器極板間電場(chǎng)為勻強(qiáng)電場(chǎng),其電場(chǎng)強(qiáng)度為E=QCd,因此點(diǎn)電荷q在其中所受到的電場(chǎng)力為F=Eq=QqCd.
4.如圖1-8-11所示,用電池對(duì)電容器充電,電路a、b之間接有一靈敏電流表,兩極板之間有一個(gè)電荷q處于靜止?fàn)顟B(tài).現(xiàn)將兩極板的間距變大,則( )
圖1-8-11
A.電荷將向上加速運(yùn)動(dòng)
B.電荷將向下加速運(yùn)動(dòng)
C.電流表中將有從a到b的電流
D.電流表中將有從b到a的電流
解析:選BD.板距增大,由于板間電壓不變,則E=Ud變小,所以電場(chǎng)力變小,電荷向下加速,A錯(cuò)B對(duì);由平行板電容公式可知,板間增大C變小,則Q=CU變小,電容器放電,C錯(cuò)D對(duì).
5.如圖1-8-12所示是一種通過(guò)測(cè)量電容器電容的變化來(lái)檢測(cè)液面高低的儀器原理圖.電容器的兩個(gè)電極分別用導(dǎo)線接到指示器上,指示器可顯示出電容的大。铝嘘P(guān)于該儀器的說(shuō)法正確的是( )
圖1-8-12
A.該儀器中電容器的電極分別是金屬芯柱和導(dǎo)電液體
B.金屬芯柱外套的絕緣層越厚,該電容器的電容越大
C.如果指示器顯示電容增大了,則說(shuō)明電容器中的液面升高了
D.如果指示器顯示電容減小了,則說(shuō)明電容器中的液面升高了
解析:選AC.類似于平行板電容器的結(jié)構(gòu),導(dǎo)體芯柱和導(dǎo)電液體構(gòu)成電容器的兩電極,導(dǎo)體芯柱的絕緣層就是兩極間的電介質(zhì),其厚度d相當(dāng)于兩平板間的距離,所以厚度d越大,電容器的電容越。畬(dǎo)電液體深度h越大,則S越大,C越大,C增大時(shí)就表明h變大.故A、C正確.
6. (2011年沈陽(yáng)質(zhì)檢)如圖1-8-13所示是一只利用電容器電容(C)測(cè)量角度(θ)的電容式傳感器的示意圖.當(dāng)動(dòng)片和定片之間的角度(θ)發(fā)生變化時(shí),電容(C)便發(fā)生變化,于是通過(guò)知道電容(C)的變化情況就可以知道角度(θ)的變化情況.下列圖象中,最能正確反映角度(θ)與電容(C)之間關(guān)系的是( )
圖1-8-13
圖1-8-14
解析:選B.兩極板正對(duì)面積S=12(π-θ)R2,則S∝(π-θ)
又因?yàn)镃∝S,所以C∝(π-θ)
令C=k(π-θ) ∴θ=π-Ck(k為常數(shù))
所以B正確.
7.某電容器上標(biāo)有“1.5 μF,9 V”的字樣,則( )
A.該電容器所帶電荷量不能超過(guò)1.5×10-6 C
B.該電容器所加電壓不能超過(guò)9 V
C.該電容器擊穿電壓為9 V
D.當(dāng)給該電容器加4.5 V的電壓時(shí),它的電容值變?yōu)?.75 μF
解析:選B.該標(biāo)示值為電容器電容和能允許加的最大電壓.加在該電容器上的電壓超過(guò)9 V就會(huì)擊穿它.能夠給它充的最大電荷量為Q=CU m=1.5 ×10-6×9 C=1.35×10-5C.電容器電容與所加電壓無(wú)關(guān),因此當(dāng)給電容器加4.5 V的電壓時(shí),其電容值仍為1.5 μF.故B正確.
8.如圖1-8-15所示,平行板電容器兩個(gè)極板為A、B,B板接地,A板帶電荷量+Q,板間電場(chǎng)內(nèi)有一固定點(diǎn)P.若將B板固定,A板下移一些,或者將A板固定,B板上移一些,在這兩種情況下,以下說(shuō)法正確的是( )
圖1-8-15
A.A板下移時(shí),P點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度不變,P點(diǎn)電勢(shì)不變
B.A板下移時(shí),P點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度不變,P點(diǎn)電勢(shì)升高
C.B板上移時(shí),P點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度不變,P點(diǎn)電勢(shì)降低
D.B板上移時(shí),P點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度減小,P點(diǎn)電勢(shì)降低
解析:選AC.A板下移,電荷密度不變,場(chǎng)強(qiáng)不變,又因P與B板距離不變,由UP=Ed知P點(diǎn)電勢(shì)不變,A對(duì),B錯(cuò),B板上移,場(chǎng)強(qiáng)同樣不變,但P與B板距離減小,故電勢(shì)降低C對(duì),D錯(cuò).
9.如圖1-8-16所示,兩塊水平放置的平行正對(duì)的金屬板a、b與電池相連,在距離兩板等距的M點(diǎn)有一個(gè)帶電液滴處于靜止?fàn)顟B(tài).若將a板向下平移一小段距離,但仍在M點(diǎn)上方,穩(wěn)定后,下列說(shuō)法中正確的是( )
圖1-8-16
A.液滴將向下加速運(yùn)動(dòng)
B.M點(diǎn)電勢(shì)升高,液滴在M點(diǎn)的電勢(shì)能將減小
C.M點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度變小了
D.在a板移動(dòng)前后兩種情況下,若將液滴從a板移到b板,電場(chǎng)力做功相同
解析:選BD.當(dāng)將a向下平移時(shí),板間場(chǎng)強(qiáng)增大,則液滴所受電場(chǎng)力增大,液滴將向上加速運(yùn)動(dòng),A、C錯(cuò)誤.由于b板接地且b與M間距未變,由U=Ed可知M點(diǎn)電勢(shì)將升高,液滴的電勢(shì)能將減小,B正確.由于前后兩種情況a與b板間電勢(shì)差不變,所以將液滴從a板移到b板電場(chǎng)力做功相同,D正確.
二、計(jì)算題
10.水平放置的平行板電容器的電容為C,板間距離為d,極板足夠長(zhǎng),當(dāng)其帶電荷量為Q時(shí),沿兩板中央水平射入的帶電荷量為q的微粒恰好做勻速直線運(yùn)動(dòng).若使電容器電量增大一倍,則該帶電微粒落到某一極板上所需時(shí)間為多少?
解析:利用平衡條件得mg=qE=qQCd.
根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有d2=at22,
由牛頓第二定律得,qE′-mg=ma,
又E′=2QCd,解得t=dg.
答案: dg
11.如圖1-8-17所示,一平行板電容器接在U=12 V的直流電源上,電容C=3.0×10-10 F,兩極板間距離d=1.20×10-3m,取g=10 m/s2,求:
圖1-8-17
(1)該電容器所帶電量.
(2)若板間有一帶電微粒,其質(zhì)量為m=2.0×10-3 kg,恰在板間處于靜止?fàn)顟B(tài),則該微粒帶電量為多少?帶何種電荷?
解析:(1)由公式C=QU得
Q=CU=3.0×10-10×12 C=3.6×10-9 C.
(2)若帶電微粒恰在極板間靜止,則qE=mg,而E=Ud
解得q=mgdU=2.0×10-3×10×1.20×10-312 C
=2.0×10-6 C
微粒帶負(fù)電荷.
答案:(1)3.6×10-9 C (2)2.0×10-6 C 負(fù)電荷
12.如圖1-8-18所示,水平放置的A、B兩平行板相距h,有一質(zhì)量為m,帶電量為q的小球在B板之下H處以初速度v0豎直向上進(jìn)入兩板間,小球恰好能打到A板,求A、B板間的電勢(shì)差.
圖1-8-18
解析:如果電場(chǎng)力做正功,由動(dòng)能定理得
qU-mg(h+H)=0-mv20/2,
解得U=m[2gh+H-v20]2q,
如果電場(chǎng)力做負(fù)功, 則有
-qU-mg(h+H)=0-mv20/2,
解得U=m[v20-2gh+H]2q.
答案:見(jiàn)解析
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