高中物理人教版 (2019)必修 第三册4 电容器的电容课时训练

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第三册4 电容器的电容课时训练，共20页。试卷主要包含了4电容器的电容同步训练3，5×10-4 150等内容，欢迎下载使用。

1．目前家庭智能锁常用的是指纹解锁功能，用的指纹识别传感器是电容式传感器，当手指贴在传感器上时，传感器上的小极板和正对的指纹的凸起部分和凹下部分就形成电容大小不同的电容器。在如图所示电路中，关于电容器的知识下列说法正确的是（ ）
A．指纹凸起部分对应的板间距离小，电容器的电容大
B．指纹凹下部分对应的板间距离大，电容器的电容大
C．开关处于闭合状态，当A板下移时流过电流表的电流方向是M→N
D．开关处于断开状态，当A板下移时P点的电势升高
2．如图，一水平放置的平行板电容器充电后，一带电粒子以初速度v0水平飞入电场，落在下极板的P点。在下列情况下，此带电小球仍以v0从原处飞入，（不计重力）下列说法正确的是（ ）
A．若在断开电源后将上极板下移一些以减小两板间距离（下极板不动），带电粒子仍落在P点
B．若在断开电源后将上极板下移一些以减小两板间距离（下极板不动），带电粒子落在P点右侧
C．若极板仍与电源相连，将上极板下移一些以减小两板间距离（下极板不动），带电粒子落在P点右侧
D．若极板仍与电源相连，将上极板下移一些以减小两板间距离（下极板不动），带电粒子落在P点
3．把被测的力学量（如位移、力、速度等）转换成电容变化进而转变成电信号变化的传感器称为电容传感器。图1、图2分别是电容式位移、压力传感器的简化模型图。下列分析正确的是（ ）
A．图1所示，被测物体向左移动时，电容减小
B．图1所示，被测物体向左移动时，θ增大
C．图2所示，当F向上压膜片电极时，电容将减小
D．图2所示，当F向上压膜片电极时，极板间的电压减小
4．小东发现不少物理量均采用了比值定义法，于是进行了整理。下列不属于比值定义法的（ ）
A．B．C．D．
5．对于水平放置的平行金属板电容器，下列说法正确的是（ ）
A．将两极板间的间距增大，电容将增大
B．在两平行金属板间平行插入一面积和极板面积相等。厚度小于极板间距的铝板时，电容将增大
C．将两极板平行错开一小段距离，使正对面积减小，电容将增大
D．在两平行金属板间平行插入一面积和极板面积相等。厚度小于极板间距的陶瓷板时，电容将减小
6．如图所示的电路，闭合开关S后，当滑动变阻器的滑片由a向b滑动时，平行板电容器的 （ ）
A．板间电场强度增大
B．电容器所带电荷量不变
C．板间电压增大
D．电容增大
7．如图所示，彼此绝缘的同轴金属圆管和圆柱分别带上等量的异种电荷Q后，两导体间的电势差为U，若两导体分别带上+2Q和-2Q的电荷，则它们间的电势差为（ ）
A．2UB．4U
C．8UD．16U
8．图为研究电容器充、放电的实验电路图。实验时，先使开关S掷向1端，电源E对电容器C充电；经过一段时间，把开关S掷向2端，电容器C与电阻R相连，电容器放电。在开关S接通1端后的极短时间内，下列说法正确的是（ ）
A．电容器带电量增大，两板间电压减小
B．电容器带电量减小，两板间电压增大
C．电容器带电量和两板间电压都增大
D．电容器带电量和两板间电压都减小
9．如图所示，平行板电容器与直流电源连接，下极板接地，一带电油滴位于电容器中的P点且处于静止状态，现将上极板竖直向上移动一小段距离，则（ ）
A．油滴带正电
B．带电油滴将竖直向上运动
C．若油滴固定，其电势能不变
D．电容器电容减小，极板带电荷量减小
10．某物理兴趣小组，利用所学物理知识，设计一套自动闪光装置，设计电路如图（相关电子元件数据已经标注在电路图上），开始时电源E（内阻不计）对电容器C充电，当C两端电压达到80V时，闪光灯瞬间导通并发光，同时C开始放电。放电后，闪光灯断开并熄灭，电源再次对C充电。这样不断地充电和放电，灯就周期性地发光，达到闪光的效果，该电路（ ）
A．电容器充电时，流过R的电流恒定不变
B．若将R换成阻值较大的电阻，则闪光灯闪光频率变小
C．若将C换成电容较大的电容器，则闪光灯闪光一次通过R的电荷量减小
D．若将E换成电动势为85V的电源，闪光灯闪光一次通过的电荷量减小
11．如图所示的电路中，电键、、、均闭合，是极板水平放置的平行板电容器，板间悬浮着一油滴，断开哪一个电键后会向下运动（ ）
A．B．C．D．
12．在如图所示的4种情况中，a、b两点的场强相同，电势相同的（ ）
A．带电平行板电容器两极板间的a、b两点
B．离点电荷等距的a、b两点
C．达到静电平衡时导体内部的a、b两点
D．两个等量异种电荷连线上，与连线中点O等距的a、b两点
13．如图所示，平行板电容器通过一滑动变阻器R与直流电源连接，G为一零刻度在表盘中央的灵敏电流计，闭合开关S后，下列说法正确的是（ ）
A．若只在两板间插入电介质，电容器的两板间电压将增大
B．若只在两板间插入电介质，电容器的电容将保持减小
C．若只将滑动变阻器滑片P向上移动，电容器储存的电量将减小
D．若只将电容器下极板向下移动一小段距离，此过程电流计中有从b到a方向的电流
14．如图所示是一种通过测量电容器电容的变化，检测液面高低的仪器原理图，电容器的两个电极分别用导线接到指示器上，指示器可显示出电容的大小，下列关于该仪器的说法中正确的是（ ）
A．金属芯线粗细决定电容的大小
B．芯柱外套的绝缘管越厚，该电容器的电容越大
C．该仪器中电容的两个电极分别是芯柱和电介质
D．指示器显示出电容增大了，则电容器中液面升高了
15．如图所示，把一个平行板电容器接在电压的电源上。现进行下列四步操作：(1)合上；(2)在两板中央插入厚为的金属板；(3)断开；(4)抽出金属板，则此时电容器两板间的电势差为（ ）
A．0B．10VC．5VD．20V
16．如图所示，两个相同的平行板电容器C1、C2用导线相连，开始都不带电。现将开关S闭合给两个电容器充电，待充电完毕后，电容器C1两板间有一带电微粒恰好处于平衡状态。再将开关S断开，把电容器C2两板稍错开一些（两板间距离保持不变），重新平衡后，下列判断错误的（ ）
A．电容器C1两板间电压减小
B．电容器C2两板间电压增大
C．带电微粒将加速上升
D．电容器C1所带电荷量增大
17．世界智博会于2020年9月15日至17日在重庆礼嘉智慧公园举行，如图所示为大会展示的超级平行板电容器，相距为d的两极板M、N分别与电压为U的恒定电源两极连接，极板M带正电。现有一质量为m的带电油滴在极板中央处于静止状态，且此时极板带电荷量与油滴带电荷量的比值为k，则（ ）
A．油滴带正电
B．油滴带电荷量为
C．电容器的电容为
D．将极板N向下缓慢移动一小段距离，油滴将向下运动
18．如图所示，先将单刀双掷开关S与1接通，电路稳定后，将开关S改接2并开始计时为，则流过电路P点的电流I随时间t变化的图像（规定电流沿顺时针为正方向）及电容两极板的电势差随时间t变化的图像可能正确的是（ ）

A． B．

C． D．

19．如图所示，平行板电容器带有等量异种电荷，与静电计相连，静电计金属外壳和电容器下极板都接地，在两极板间有一点电荷在P点静止，表示静电计指针的偏角。若保持下极板不动，将上极板向下移动一小段距离至图中虚线位置，则（ ）
A．电容器的电容变小B．点电荷一定带负电
C．变小D．点电荷仍然静止
20．如图所示，平行板电容器中间充有电介质，要让电容器的电容减小，下列措施中正确的（ ）
A．减小两极板间的距离
B．增大两极板间的距离
C．增大两极板间的正对面积
D．将电介质从电容器中抽出
21．有一充电的平行板电容器，两板间电压为3V，现使它的电荷量减少3×10-4C，于是电容器两极板间电压降为原来的，此电容器的电容是______，电容器原来的带电荷量是______C，若电容器极板上的电荷全部放掉，电容器的电容是______。
22．如图所示，平行板电容器带有等量异种电荷，与静电计相连，静电计金属外壳和电容器下极板都接地。在两极板间有一个固定在点的点电荷，以表示两板间的电场强度，表示点电荷在点的电势能，表示静电计指针的偏角。若保持下极板不动，将上极板向下移动一小段距离至图中虚线位置，则将______，将______，将______（填增大、减小或不变）。
23．如图甲所示的实验装置可用来探究影响平行板电容器电容的因素，其中电容器左侧极板和静电计外壳均接地，电容器右侧极板与静电计金属球相连，使电容器带电后与电源断开。
(1)下列关于实验中使用静电计的说法正确的是有_________
A．使用静电计的目的是观察电容器电量的变化情况
B．使用静电计的目的是测量电容器电压的变化情况
C．静电计可以用电压表替代
D．静电计可以用电流表替代
(2)某位同学用如图乙所示研究电容器电容与哪些因素有关。A、B为平行板电容器的金属板，G为静电计，开始时开关S闭合，静电计指针张开一定角度；若保持开关S闭合，将A、B两极板间距变小些，指针张开角度将________；若断开开关S后，将A、B两极板分开一些，指针张开角度将__________。（以上均选填“变大”、“变小”或“不变”）。
参考答案
1．A
【详解】
AB．根据
知指纹凸起部分对应的板间距离小，电容大，指纹凹下部分对应的板间距离大，电容小，A正确，B错误。
C．开关处于闭合状态，当A板下移时，d减小则C变大，由
知U不变，Q变大，需要给电容器充电，所以流过电流表的电流方向应该是N→M，C错误。
D．开关处于断开状态，当A板下移时，由
知E不变，由
已知电场强度不变，P与下极板的距离不变，故P点的电势不变，D错误。
故选A。
2．A
【详解】
AB．断开电源后，电容器带电量不变，根据公式
得
当将上极板下移一些以减小两板间距离（下极板不动），电场强度不变，带电粒子受力不变，运动情况不变，仍落在P点。A正确，B错误；
CD．极板仍与电源相连，极板电压不变，将上极板下移一些以减小两板间距离（下极板不动），场强增大，电场力增大，落到下极板时的时间变短，所以水平位移变小，将落到P点左边，CD错误。
故选A。
3．D
【详解】
AB．由电容的决定式
可知当被测物体带动电介质板向左移动时，导致两极板间电介质的εr变大，则电容C增大，由公式
可知，电荷量Q不变时，U减小，则θ减小，故A、B错误；
CD．由电容的决定式
可知当F向上压膜片电极时，导致两极板间距离d减小，则电容C增大，由公式
可知，电荷量Q不变时，U减小，故C错误、D正确。
故选D。
4．D
【详解】
A．电势与放入电场中的电荷无关，所以属于比值定义法，A错误；
B．电场强度与放入电场中的电荷无关，所以属于比值定义法，B错误；
C．电容C由本身的性质决定，与所带的电荷量及两端间的电势差无关，所以属于比值定义法，C错误；
D．不是电流的定义，电流的定义是，所以不属于比值定义法，D正确。
故选D。
5．B
【详解】
A．根据电容的决定式可知, 将两极板间的间距增大，电容将减小，故A错误；
B．根据电容的决定式可知, 在两平行金属板间平行插入一面积和极板面积相等。厚度小于极板间距的铝板时，电容将增大，故B正确；
C．根据电容的决定式可知, 将两极板平行错开一小段距离，使正对面积减小，电容将减小，故C错误；
D．根据电容的决定式可知，在两平行金属板间平行插入一面积和极板面积相等。厚度小于极板间距的陶瓷板时，电容将增大，故D错误。
故选B。
6．B
【详解】
AC．闭合开关后，当滑动变阻器的滑片由a向b滑动时，平行板电容器板间电压等于电源的电动势，保持不变；由
分析可知板间电场强度不变，故AC均错误；
BD．电容器的电容不变，由
得知，电量不变，故D错误，B正确。
故选B。
7．A
【详解】
电容器所带的电荷量发生变化，可电容器的电容不变，由可知，电容器所带电量变为原来的2倍，则电势差也变为原来的2倍，即电势差为2U，因此A正确，BCD错误。
故选A。
8．C
【详解】
在开关S接通1端后的极短时间内，电容器要充电，电量增加，根据
Q=CU
可知，两板电压变大。
故选C。
9．D
【详解】
A．电容器上极板与电源正极连接带正电，而液滴处于静止状态，电场力向上，一定带负电，A错误；
B．电容器与电源连接，由于电压U保持不变，根据
可知电场强度减小，此时电场力小于重力，带电油滴将竖直向下运动，B错误；
C．若油滴固定，设P点到下极板距离为h，则
，
由于电场强的减小，因此P点电势减小，带负电的油滴的电势能增加，C错误；
D．根据电容器的定义式
上极板竖直向上移动，d增大，C减小；又由于
可知电压保持不变，电容减小，因此极板带电荷量减小，D正确。
故选D。
10．B
【详解】
A．电容器充电时，电容器两端电压不断增大，由可知充电电流变小，选项A错误；
B．当电阻R增大时，充电电流变小，电容器所充电荷量不变的情况下，充电时间变长，而放电时间不变，故闪光周期变长，闪光频率变小，选项B正确；
C．若电容C增大时，根据，电容器的带电荷量增大，则闪光灯闪光一次通过R的电荷量增大，选项C错误；
D．当电源电动势为85V时，电源给电容器充电压80V，所以闪光灯仍然发光，闪光一次通过的电荷量不变，选项D错误。
故选B。
11．C
【详解】
A．断开，电容器两板间的电压不变，场强不变，油滴所受的电场力不变，油滴仍处于平衡状态，故悬浮不动，故A错误；
B．断开，电容器两板间的电压增大，稳定时，其电压等于电源的电动势，板间场强增大，油滴所受的电场力增大，油滴将向上运动，故B错误；
C．断开，电容器通过电阻放电，板间场强逐渐减小，油滴所受的电场力减小，油滴将向下加速运动，故C正确；
D．断开，电容器的电量不变，板间场强不变，油滴仍处于悬浮不动状态，故D错误。
故选C。
12．C
【详解】
A．a、b处于匀强电场中，场强相同，电势不同，a点电势高于b点电势，故A错误；
B．a、b处于同一等势面上，电势相等，而电场强度方向不同，故B错误；
C．处于静电平衡状态下的金属内部a，b两点，电场强度均为零，整个导体是等势体，电势相等，故C正确；
D．根据电场线的分布情况可知a、b两点场强相同，a、b间的电场线从正电荷到负电荷，沿着电场线电势逐渐降低，故a、b两点电势不等，故D错误。
故选C。
13．D
【详解】
AB．闭合开关S后，电容器板间电压等于变阻器下部分电阻的电压，保持不变，若只在两板间插入电介质， ，电容器的电容将增大。故AB错误；
C．若只将滑动变阻器滑片P向上移动，电容器极板间电压增大，则电容器所带电荷增多，故C错误；
D．若只将电容器下极板向下移动一小段距离，板间距离增大，电容减小，而电压不变，则电容器所带电量减小，电容器放电。由于上极板带正电，所以此过程电流计中有从b到a方向的电流，故D正确；
故选D。
14．D
【详解】
ABC．电容器的两个电极是可以导电的，分别是金属芯柱和导电液，芯柱外套的绝缘层越厚，金属芯柱和导电液之间距离越大，电容减小，故ABC错误。
D．指示器显示出电容增大了，金属芯柱和导电液正对面积增大了，说明容器中液面升高了，故D正确。
故选D。
15．B
【详解】
步骤(1)中合上开关时，电压为5V；步骤(2)加入金属板时，电势差仍然为U=5V；打开S后，电量不变，抽出金属板可以等效为极板间距增加为2倍，根据公式
电容减小为原来的；由Q =CU可知电压增加为2倍，即
U′=2U=10V
故B正确，ACD错误。
故选B。
16．A
【详解】
AB．充电完毕后电容器C1、C2并联，且两端电压相等，都等于电源电动势E，断开S后，电容器C2两板稍错开一些，即两板正对面积S减小，则电容减小，根据
可知，两板间电压U′增大，此时，则电容器C2又开始给C1充电，直到两电容器电压再次相等，此时两者两端的电压比原来的电压都增大，A错误B正确；
D．根据
电容器C1所带电荷量增大，D正确；
C．电容器C1两端的电压增大，根据
可知，C1两板间电场强度增大，则带电微粒受到的电场力增大，将加速向上运动，C正确。
故选A。
17．CD
【详解】
A．带电油滴静止在两极板间，重力与电场力等大、反向，电场力竖直向上，电容器上极板与电源正极相连为正极板，两板间电场方向竖直向下，所以带电油滴带负电，故A错误；
B．根据平衡条件可知
解得
故B错误；
C．电容器带电荷量为
由电容的定义式可得
故C正确；
D．电容器与电源保持连接，两板间电势差不变，N板向下移动，板间距离变大，由
可得油滴所受电场力减小，合力变成向下，则油滴向下做加速运动，故D正确。
故选CD。
18．BC
【详解】
单刀双掷开关S原来跟1接通，电容器充电，从时刻开始，开关改接2，即电容器放电过程，电流方向为逆时针，因此电流越来越小，电容器两端电压越来越小。
故选BC。
19．CD
【详解】
A．电容器与电源断开，故电量不变；上极板向下移动时，两板间的距离减小，根据
可知，电容C增大，A错误；
B．点电荷在P点静止，则电场力方向向上，但电场线方向不确定，所以不确定小球的电性，B错误；
C．根据
电容C增大，电压U减小；故静电计指针偏角减小，C正确；
D．根据
平行板电容器两极板间场强
平行板电容器两极板间场强不变，根据
小球受到的电场力不变，点电荷仍然静止，D正确。
故选CD。
20．BD
【详解】
由平行板电容器的决定式
可知，电容与极板间的距离成反比，与正对面积成正比，抽出电介质，电容减小，所以要让电容器的电容减小，可增大两极板间的距离、减小正对面积或在将电介质从极板间抽出。
故选BD。
21．150 4.5×10-4 150
【详解】
[1]由电容的定式可得
[2]由电容的定义式，变形可得
[3]电容器电容的大小是由本身结构决定的，与带电量的多少无关，因此将电容器极板上的电荷全部放掉，电容器的电容仍是。
22．减小 不变 不变
【详解】
[1]电容器与电源断开，故电量不变；上极板向下移动时，两板间的距离减小，根据
可知电容增大，根据
可知电压减小，故静电计指针偏角减小；
[2]两板间的电场强度
即电场强度与板间距无关，因此电场强度不变；
[3]设与下极板距离为，则点的电势
电势能
因此电荷在点的电势能保持不变。
23．B 不变 变大
【详解】
(1)[1]AB．静电计可测量电势差，根据指针张角的大小，观察电容器电压的变化情况，无法判断电量的变化情况，故B正确，A错误；
CD．静电计与电压表、电流表的原理不同，不能替代，电流表、电压表线圈中必须有电流通过时，指针才偏转，而静电计是根据“同种电荷相排斥”制成的，静电计不可以用电压表替代，故CD错误。
故选B。
(2)[2]若保持开关S闭合，则两板间电压U一定，则指针张开角度将不变。
[3]若断开开关S后，Q一定，将A、B两极板分开一些，根据
可知C变小，根据
可知，U增大，则指针张开角度将变大。