高中物理第5节 科学探究:电容器课后测评

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A. 电容器外壳上标的是额定电压．(√)
B. 电解电容器使用时，正、负极不能接反．(√)
C. 平行板电容器间插入电介质时电容变大．(√)
D. 平行板电容器带电量为零时，其电容为零．
【答案】D
两平行金属板相距为d，电势差为U，一电子质量为m，电荷量为e，从O点沿垂直于极板的方向射出，最远到达A点，然后返回，如图所示，OA＝h，此电子具有的初动能是( )
A.eq \f(edh,U) B．edUh
C.eq \f(eU,dh) D．eq \f(eUh,d)
【解析】电子从O点到A点，因受电场力作用，速度逐渐减小。根据题意和图示判断，电子仅受电场力，不计重力。这样，我们可以用能量守恒定律来研究问题。即eq \f(1,2)mveq \\al(2,0)＝eUOA。因E＝eq \f(U,d)，UOA＝Eh＝eq \f(Uh,d)，故eq \f(1,2)mveq \\al(2,0)＝eq \f(eUh,d)，故选项D正确。
【答案】D
电容器A的电容比电容器B的电容大，这说明( )
A．A所带的电荷量比B多
B．A比B能容纳的电荷量多
C．A的体积比B的体积大
D．两个电容器的电压都改变1 V时，A的电荷量改变比B大
【解析】电容是电容器的固有属性，根据电容定义C＝eq \f(Q,U)，电容的物理意义是指电容器两极板间的电压每改变1 V时所改变的电荷量的多少，电容C不表示电容器容纳或已容纳电荷量的多少．
【答案】D
4．(多选)对于给定的电容器，下列是描述电容C、所带电荷量Q、电势差U之间的相互关系的图线，正确的是( )
【解析】在电容定义式C＝eq \f(Q,U)中，C由电容器结构决定，与Q、U无关，A正确，B、C均错误，Q与U成正比，D正确．
【答案】AD
5.静电计是在验电器的基础上制成的，用其指针张角的大小来定性显示其金属球与外壳之间的电势差大小。如图所示，A、B是平行板电容器的两个金属极板，G为静电计，极板B固定，A可移动，开始时开关S闭合，静电计指针张开一定角度，则下列说法正确的是( )
A．断开S后，将A向左移动少许，静电计指针张开的角度减小
B．断开S后，将A向上移动少许，静电计指针张开的角度增大
C．保持S闭合，在A、B间插入一电介质，静电计指针张开的角度增大
D．保持S闭合，在A、B间插入一电介质，静电计指针张开的角度减小
【解析】静电计的指针张开的角度与静电计金属球和外壳之间的电势差相对应，断开开关S后，将A向左移动少许，电容器的电荷量不变，由C＝eq \f(εrS,4πkd)知电容减小，由Q＝CU知电势差增大，静电计指针张开的角度增大，A错；同理，断开S后，将A向上移动少许，电容减小，电势差增大，静电计指针张开的角度增大，B对；保持S闭合，在A、B间插入一电介质，静电计金属球和外壳之间的电势差为电源电势差，静电计指针张开的角度不变，C、D错。
【答案】B
6．(多选)如图所示，两块平行带电金属板，带正电的极板接地，两板间P点处固定着一个负电荷(电荷量很小)．现让两板保持距离不变而水平错开一段距离，则( )
A．两板间电压变大，P点场强变大
B．两板间电压变小，P点场强变小
C．P点电势变大，负电荷的电势能变小
D．P点电势变小，负电荷的电势能变大
【解析】E＝eq \f(U,d)＝eq \f(Q/C,d)＝eq \f(\f(Q,εrS/4πkd),d)＝eq \f(4πkQ,εrS)，由S减小，致使E变大；根据－φP＝Ed，EP＝(－q)(－φP)负电荷在此电场中具有的电势能是正的．
【答案】AD
(多选)如图所示，平行板电容器A、B间有一带电油滴P正好静止在极板正中间，现将B极板匀速向下移动到虚线位置，其他条件不变。则在B极板移动的过程中( )
A．油滴将向下做匀加速运动
B．电流计中电流由b流向a
C．油滴运动的加速度逐渐变大
D．极板带的电荷量减少
【解析】由C＝eq \f(εrS,4πkd)可知，d增大，电容器电容C减小，由Q＝CU可知，电容器的电荷量减少，电容器放电，电流由a流向b，D正确，B错误；由E＝eq \f(U,d)可知，在B板下移过程中，两板间场强逐渐减小，由mg－Eq＝ma可知油滴运动的加速度逐渐变大，C正确，A错误。
【答案】CD
8．如图所示，平行板电容器与电压为U的直流电源连接，下极板接地．一带电油滴位于电容器中的P点且恰好处于平衡状态．现将平行板电容器的上极板竖直向上移动一小段距离( )
A．带电油滴将沿竖直方向向上运动
B．P点的电势将降低
C．带电油滴的电势能将减少
D．若电容器的电容减小，则极板带的电荷量将增大
【解析】电容器与电源相连，电压U不变，当上极板向上移动时，极板间距离d增大，电场强度E＝eq \f(U,d)减小，静电力减小，带电油滴将向下运动，选项A错误；由U＝Ed知，P点与下极板间电势差减小，P点电势降低，选项B正确；由Ep＝qφ知，油滴带负电，电势能增加，选项C错误；由C＝eq \f(Q,U)知C减小，U不变，Q将减小，选项D错误．
【答案】B
9.(多选)(2019·泰安模拟)如图甲所示，在两平行的金属板间加上如图乙所示的电压。在0～1 s内，一点电荷在两极板间处于静止状态，t＝2 s时电荷仍运动且未与极板接触，则在1～2 s内，点电荷(g取10 m/s2)( )
A．做匀加速直线运动，加速度大小为10 m/s2
B．做变加速直线运动，平均加速度大小为5 m/s2
C．做变加速直线运动，2 s末加速度大小为10 m/s2
D．2 s末速度大小为10 m/s
【解析】第1 s内电荷受重力和电场力作用处于平衡状态，故电场力向上，与重力平衡，第2 s内电压一直变大，故电场强度变大，电场力变大，且第2 s内合力随时间均匀增加，加速度随时间均匀增加，是变加速直线运动，故A错误；第2 s内加速度随时间均匀增加，第2 s末电场强度增加为第1 s末的2倍，故电场力变为2倍，合力向上，大小为mg，其加速度大小为g＝10 m/s2，故平均加速度为eq \x\t(a)＝eq \f(0＋10,2) m/s2＝5 m/s2，故B、C正确；2秒末速度大小为v2＝eq \x\t(a)t＝5×1 m/s＝5 m/s，故D错误。
【答案】BC
10．(多选)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(电荷量很小)固定在P点，如图1－8－9所示，以E表示两极板间的场强，U表示电容器的电压，Ep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，Ep变大
C．U变小，Ep不变 D．U不变，Ep不变
【解析】当平行板电容器充电后与电源断开时，每板上带电量Q不变．由E＝eq \f(U,d)，U＝eq \f(Q,C)，C＝eq \f(εrS,4πkd)可推得：E＝eq \f(4πk,εr)·eq \f(Q,S)即两极板间场强只与极板上单位面积的带电量(电荷的面密度)成正比．所以两板间场强E保持不变，由于板间距离d减小，据U＝Ed可知，电容器的电压U变小．
【答案】AC
11.(多选)一个空气平行板电容器，极板间距离为d，正对面积为S，充以电荷量Q后，两极板间电压为U，为使电容器的电容加倍，可采用的办法是( )
A．将电压变为U/2
B．将带电荷量变为2Q
C．将极板正对面积变为2S
D．将两极间充满介电常数为2的电介质
【解析】电容器的电容和电容器极板上的电荷量、电压无关，所以选项A、B不正确；根据公式C＝eq \f(εrS,4πkd)可知选项C、D正确．
【答案】CD