2021-2022学年度高二物理第十章静电场中的能量第四节电容器的电容（暑期衔接练习一）（人教版2019）

这是一份2021-2022学年度高二物理第十章静电场中的能量第四节电容器的电容（暑期衔接练习一）（人教版2019），共16页。试卷主要包含了单选题，多选题，填空题，解答题等内容，欢迎下载使用。

一、单选题
1．.如图所示的电路可将声音信号转化为电信号，该电路中，b是固定不动的金属板，a是能在声波驱动下沿水平方向振动的镀有金属层的振动膜，构成了一个电容器，且通过导线与恒定电源两极相接，若声源S做简谐运动，则（ ）
A．a振动过程中，板之间的电场强度不变
B．a振动过程中，板所带的电荷量不变
C．a振动过程中，电路中始终有方向不变的电流
D．a板向右位移最大时，电容器的电容最大
2．如图所示，电容式触摸屏的构造主要是在玻璃屏幕上镀一层透明的薄膜导体层，再在导体层外加上一块保护玻璃，电容式触摸屏在触摸屏四边均镀上狭长的电极，在导体层内形成一个低电压交流电场。在触摸屏幕时，由于人体是导体，手指与内部导体层间会形成一个特殊电容（耦合电容），四边电极发出的电流会流向触点，而电流强弱与手指到电极的距离成正比，位于触摸屏后的控制器便会计算电流的比例及强弱，准确算出触摸点的位置。由以上信息可知（ ）
A．电容式触摸屏的内部有两个电容器的电极板
B．当用手触摸屏幕时，手指与屏的接触面积越大，电容越大
C．当用手触摸屏幕时，手指与屏的接触面积越大，电容越小
D．如果用戴了手套的手触摸屏幕，照样能引起触摸屏动作
3．如图所示，平行板电容器两极板A，B间有一个带电油滴P，正好静止在两极板正中间。现将两极板稍拉开一些，其它条件不变（拉开时间忽略），则（ ）
A．油滴将向上加速
B．油滴将向下加速
C．电流计中电流由b流向a
D．电流计中始终无电流流过
4．下面是某同学对电场中的一些概念及公式的理解，其中正确的是（ ）
A．根据电场强度的定义式可知，电场中某点的电场强度与试探电荷所受的电场力成正比
B．根据电容的定义式可知，电容器的电容与其所带电荷量成正比，与两极板间的电压成反比
C．根据真空中点电荷的场强公式可知，电场中某点的场强与场源电荷所带电荷量成正比
D．根据电势差的定义式可知，如果将一个正点电荷从A点移动到B点，电场力做功为1J，则A、B两点间的电势差为1V
5．如图所示的实验装置中，极板A接地，平行板电容器的极板B与一个灵敏的静电计相接将A极板向左移动，增大电容器两极板间的距离时，电容器所带的电荷量Q、电容C、两极间的电压U，电容器两极板间的场强E的变化情况是（ ）
A．Q变小，C不变，U不变，E变小
B．Q变小，C变小，U不变，E不变
C．Q几乎不变，C变小，U变大，E不变
D．Q几乎不变，C变小，U变大，E变小
6．如图所示，平行板电容器经开关S与电池连接，a处有一电荷量非常小的点电荷，S是闭合的，表示a点的电势，F表示点电荷受到的电场力。现将电容器的B板向上稍微移动，使两板间的距离减小，则（ ）
A．变大，F变大B．变大，F变小
C．变小，F变大D．变小，F不变
7．两块彼此绝缘又相距很近的平行金属板就组成了最简单的电容器—“平行板电容器”．现分别用d、U、E和Q表示两极板之间的距离、电压、电场强度和极板所带的电荷．则下列说法正确的是（ ）
A．保持d不变，将Q变为原来的一半，则E变为原来的一半
B．保持d不变，将Q变为原来的两倍，则U变为原来的一半
C．保持U不变，将d变为原来的两倍，则E变为原来的两倍
D．保持E不变，将d变为原来的一半，则U变为原来的两倍
二、多选题
8．如图所示，、两金属板平行放置，在时将电子从板附近由静止释放（电子的重力忽略不计）。下列选项中、两板间所加的电压一定能使电子到达板的是（ ）
A．B．C．D．
9．如图所示，两块平行金属板正对着水平放置，两板分别与电源正、负极相连．当开关闭合时，一带电液滴恰好静止在两板间的M点．则( )
A．当开关S闭合时，若减小两板间距，液滴仍静止
B．当开关S闭合时，若增大两板间距，液滴将下降
C．开关S再断开后，若减小两板间距，液滴仍静止
D．开关S再断开后，若增大两板间距，液滴将下降
10．一平行板电容器充电后与电源断开，负极板接地，在两极板间有一正电荷(电量很小)固定在P点，如图所示。以E表示两极板间的场强，U表示电容器的电压，ε表示正电荷在P点的电势能，若保持负极板不动，将正极板移到图中虚线所示的位置，则（ ）
A．U变小，E不变B．E变大，ε变大C．U变小，ε不变D．U不变，ε不变
11．如图所示，将平行板电容器与电池组相连，两极板间的带电尘埃保持静止状态。若将两极板缓慢地错开一些，其他条件不变，则（ ）
A．电容器的带电荷量不变
B．尘埃仍保持静止状态
C．电流计G 中有a到b方向的短时电流
D．电流计G 中有b到a 方向的短时电流
12．如图所示，平行板电容器的两极板A、B接在电池两极，一带负电的小球悬挂在电容器内部，闭合S，电容器充电，这时悬线偏离竖直方向的夹角为，下列说法正确的是（ ）
A．保持S闭合，将A板向B板靠近，则增大
B．保持S闭合，将A板向B板靠近，则不变
C．断开S，略向上移动A板，则增大
D．断开S，略向上移动A板，则不变
三、填空题
13．国际单位制中，电荷量的单位是________________，电场强度的单位是________________．
14．如图所示，静电计的指针和外壳分别与两块平行金属板相连接，使两块金属板带上等量的异种电荷，则：
①当向两板间插入电介质时，静电计指针张角变________；
②当两板间距离增大时，静电计指针张角变________；
③当两板互相平行地错开时，静电计指针张角变________．
15．电容式位移传感器，其工作原理如图所示．当被测物体在左右方向发生位移时，电介质板随之在电容器两极板之间移动．如果测出了电容的变化，就能知道物体位置的变化．电容式位移传感是把____这个力学量转化为电容这个电学量的．在某次测量中，电容增大了，则被测物体向_____（填“左”或“右”）移动．
16．如图所示为一个已经充电的平行板电容器，右极板用绝缘杆固定在铁架台上，左极板通过绝缘杆由手持握．（以下四空均选填“变大”、“变小”或“不变”）
（1）如图甲，若仅将左极板向上移至虚线位置，则板间的电场强度_____；
（2）如图乙，若仅将左极板向左移至虚线位置，板间的电场强度_____；
（3）如图丙，若仅在两极板间插入一块厚石蜡片，则板间的电压_____。
四、解答题
17．一个 LC 电路产生电磁振荡。以横坐标轴表示时间，纵坐标轴既表示电流又表示电压，在同一坐标系内画出的该电路中电流和电容器两极板间电压随时间变化的 i−t 图像和 u−t 图像。在图像中的一周期内，哪段时间电场能在增大？电场能最大时电流和电压的大小有什么特点？哪段时间磁场能在增大，磁场能最大时电流和电压的大小有什么特点？
18．有一充电的平行板电容器，两板间电势差为3V，现使它的电荷量减少，于是电容器两板间的电势差降为原来的，则此电容器的电容是多大？电容器原来带的电荷量是多少？若将电容器极板上的电荷量全部放掉，电容器的电容是多大？
19．如图所示，一水平放置的平行板电容器接在U=12V的直流电源上，电容C=4.0×10-10F，两极板间距离d=1.20×10-3m，取g=10m/s2，求：
（1）该电容器所带电量．
（2）若板间有一带电微粒，其质量为m=2.0×10-3 kg，恰在板间处于静止状态，则该微粒带电量为多少？带何种电荷？
（3）若增大两板间的距离，试说明该带电微粒将做什么运动？并简要说明原因．
20．平行的带电金属板A、B间是匀强电场，如图所示，两板间距离是5cm，两板间的电压是60V，则

(1)两板间的场强是多大？
(2)电场中有P1和P2两点，P1点离A板0.5cm，P2点离B板也是0.5cm，P1和P2两点间的电势差多大？
(3)若B板接地，P1和P2两点的电势各是多少？
参考答案
1．D
【详解】
A．a振动过程中，两板间距d发生变化，电源始终与电容器相连，两板间电压U不变，由可知E变化，A错误；
B．由可知，d变化，Q变化，选项B错误；
C．a振动方向不确定，d可增可减，故电流方向不确定，选项C错误；
D．当a板向右位移最大时，由可知，d最小，C最大，选项D正确；
故选D。
2．B
【详解】
A.电容触摸屏在原理上把人体当作电容器元件的一个极板，把导体层当作另一个极板，选项A错误；
BC.手指与屏的接触面积越大，即电容器两个极板的正对面积越大，故电容越大，选项B正确，选项C错误；
D.如果戴了手套或手持不导电的物体触摸时没有反应，这是因为手与导体层的距离较大，不能引起导体层电场的变化，选项D错误。
故选B。
3．B
【详解】
AB．将两极板的距离拉开一些，由于电势差不变，d变大，则根据
知，电场强度变小，电场力减小，油滴向下加速，故A错误，B正确；
CD．根据
得，d变大，则电容变小，U不变，根据
Q=CU
知，电荷量减小，则电流计中的电流由a流向b，故CD错误。
故选B。
4．C
【详解】
A. 电场强度由电场本身决定，与试探电荷受到的电场力和电荷量都无关，选项A错误；
B. 电容器的电容由电容器本身结构决定，与电容器所带的电荷量和两板之间的电压无关，选项B错误；
C. 公式是真空中点电荷产生场强的决定式，即电场中某点的场强与场源电荷所带电荷量成正比，与该点到场源电荷的距离的平方成反比，选项C正确；
D. 根据电势差的定义式可知，如果将一个电荷量为1C的正点电荷从A点移动到B点，电场力做功为1J，则A、B两点间的电势差为1V，即表述中少了“电荷量为1C” 的条件，选项D错误。
故选C。
5．C
【详解】
平行板电容器与静电计并联，电容器所带电量不变。增大电容器两极板间的距离d时，由电容的决定式知，电容C变小；Q不变，则根据电容的定义式知，电容C变小，Q不变，则U变大；根据，电场强度不变；故选C。
6．C
【详解】
由于开关S闭合，且电容器两极板始终与电源的两极相连，故电容器两极板之间的电压UAB保持不变，随B极板上移两极板之间的距离减小，根据
可知两极板之间的电场强度E增大，由于
由于电场强度E增大，故增大，由于
所以UaB减小，由题图可知电源的负极接地，故B极板接地，所以B板的电势为0，即，又
所以减小．而点电荷在a点所受的电场力
由于E增大，所以电场力F增大，故C正确，ABD错误。
故选C。
7．A
【详解】
A ．由
可知保持d不变，Q变为原来一半，则E变为原来一半，故A正确；
B．由，可知保持d不变，则电容不变，由可知Q加倍，则U加倍，故B错误；
CD．由，可知保持U不变，将变为原来的两倍，则E变为原来的一半；保持E不变，将d变为原来一半，则U变为原来一半，故CD错误；
故选A．
8．ACD
【详解】
A．加A选项所示电压，电子从板开始向板做匀加速直线运动，电子一定能到达板；故A正确；
B．加B选项所示电压，电子开始向板做匀加速运动，再做加速度大小相等的匀减速运动，速度减为零后做反向匀加速运动及匀减速运动，由对称性可知，电子将做周期性往复运动，所以电子有可能到不了板，故B错误；
C．加C选项所示电压，电子先匀加速，再匀减速到静止，完成一个周期的运动，所以电子一直向板运动，即电子一定能到达板，故C正确；
D．加D选项所示电压，电子的运动与加C选项所示电压的运动情形相同，只是加速度变化，所以电子也一直向板运动，即电子一定能到达板。故D正确。
故选ACD。
9．BC
【详解】
试题分析：开始时，液滴静止，故mg=Eq，电场力向上；当开关闭合时，两板间的电势差不变，则减小两板间距离时，由U=Ed可知E增大，液滴所受电场力增大，合力向上，故液滴将向上运动，故A错误；当开关闭合时，两板间的电势差不变，则增大两板间距离时，由U=Ed可知E减小，液滴所受电场力减小，合力向下，故液滴将向下运动，故B正确；而通电后断开开关，无论如何改变两板间的距离，板间的电场强度均不发生变化，故电场力不变，故粒子仍能受力平衡，故C正确而D错误；故选BC．
考点：电场强度；物体的平衡
【名师点睛】若通电后断开开关，则若只改变两板间的距离时极板间的电场强度是保持不变的，本结论应熟记并能灵活应用．
10．AC
【详解】
平行板电容器充电后与电源断开后，电量不变，将正极板移到图中虚线所示的位置时，减小，根据
知电容增大，根据
则电势差减小，根据
可知电场强度不变，则P与负极板间的电势差不变，P点的电势不变，正电荷在P点的电势能不变，故AC正确，BD错误。
故选AC。
11．BC
【详解】
A.将两板缓慢地错开一些，两板正对面积减小，根据电容的决定式可知电容减小，而平行板电容器与电池组相连电压不变，则根据知电容器带电量减小，选项A错误；
B.由于板间电压和距离不变，则由U=Ed可知，板间场强不变，所以尘埃所受电场力不变，仍处于静止状态，选项B正确；
CD.因电量减小，电容器放电，故电流计G中有a到b方向的短时电流，选项C正确，D错误。
故选BC。
12．AC
【详解】
AB．保持S闭合，则电容器两极板间的电压不变，由可知，当A板向B板靠近时，E增大，小球所受电场力增大，增大，故A正确，B错误；
CD．断开S，则两板带电荷量不变，由可知，略向上移动A板，则正对面积S减小，E变大，电场力变大，则增大，故C正确，D错误。
故选AC。
13．C N/C
【详解】
[1][2]电荷量的单位是C，电场强度的单位是N/C。
14．小 大 大
【分析】
平行板电容器电量保持不变，根据电容的变化判断电势差的变化，从而得出指针偏角的变化．
【详解】
静电计和电容器相连，有少量的电荷转移到静电计上，在忽略电荷的减少时当成电容器的电荷量不变,静电计的张角反映电容器的电压大小；电容器的电容决定式，电容的定义式.
①当向两板间插入电介质时，两板间的电势差减小，静电计指针张角变小；
②当两板间距离增大时，两极板间电压增大，静电计指针张角变大；
③当两板互相平行地错开时，两极板间电压变大，静电计指针张角变大．
【点睛】
本题考查了判断静电计指针夹角变化情况，应用平行板电容器的电容决定式、电容的定义式结合两类不变量解题．
15．位移 左
【详解】
被测物体运动时，电介质在极板间长度不同会影响电容器的电容，电容式位移传感是把位移这个力学量转化为电容这个电学量的，在某次测量中，电容增大了，根据，可知介电常数变大了，即被测物体向左运动了
故答案为位移，左
16．变大 不变 变小
【详解】
电容器带电量Q一定，根据
联立可得
(1)[1]若仅将左极板向上移至虚线位置，S减小，则板间的电场强度E变大；
(2)[2]若仅将左极板向左移至虚线位置，板间的电场强度不变；
(3)[3]若仅在两极板间插入一块厚石蜡片，根据
可得电容器的电容C增大，根据
可知，电量Q不变，板间的电压U减小。
17．见详解
【详解】
在同一坐标系内画出的该电路中电流和电容器两极板间电压随时间变化的 i−t 图像和 u−t 图像。
t1-t2、t3-t4电场能增大，电场能最大时电流为零和电压最大；0-t1、t2-t3磁场能增大，磁场能最大时电流最大和电压为零。
18．150μF；4.5×10－4C；150μF
【详解】
电容器两极板间电势差的变化量为
由
可得
设电容器原来带的电荷量为Q，则
Q＝CU＝1.5×10－4×3C＝4.5×10－4C
电容器的电容是由其本身决定的，与是否带电无关，所以电容器极板上的电荷量全部放掉后，电容仍然是150μF。
19．(1) 4.8×10-9C (2) 2×10-6C ，带负电 （3）粒子向下做匀加速直线运动
【解析】
【详解】
（1）由电容的定义式得，电容器所带电量=4.0×10﹣10×12C=4.8×10﹣9C；
（2）由得，板间电场强度=104V/m；
对于带电微粒，由平衡条件得：
则 =2×10﹣6C；
由于电容器上板带正电，场强方向向下，微粒所受电场力方向竖直向上，则该电荷带负电；
（3）若增大两板间的距离，根据电场强度与电势差的关系：
可知电场强度将随d的增大而减小，所以电场力减小；由于电场力减小，小于重力，所以粒子受到的合力的方向向下，粒子向下做匀加速直线运动．
【点睛】
（1）平行板电容器接在U=12V的直流电源上，板间电压U等于电源的电压．由电容的定义式求解电容器所带电量；
（2）平行板电容器建立匀强电场，由求出板间电场强度E；带电微粒在板间处于静止状态时，重力与电场力平衡，由平衡条件求出微粒的带电量，判断出电性；
（3）若增大两板间的距离，结合电场强度与电势差的关系判断出电场力的变化，然后结合受力说明该带电微粒将做什么运动．
20．(1)1200V/m；(2)48V；(3)54V，6V
【详解】
(1)两板间是匀强电场，由
求解两板间的场强
(2)P1、P2两点沿场强方向的距离
则
(3)B板接地，即B板电势为零，则
电场中某点的电势就等于这点与B板的电势差。所以
则P1和P2两点的电势分别为54V、6V。