沪科版 (2019)必修 第三册5.4 电磁波复习练习题

【优编】第4节电容器电容-1优选练习

一.填空题

1．如图甲，是利用电流传感器系统研究电容器充电情况的电路图。将电容器接入电路检查无误后进行了如下操作：

将S拨至1，并接通足够长的时间

将S拨至2

观察并保存计算机屏幕上的I-t图，得到图线Ⅰ（图乙Ⅰ）

换上电容器重复前面的操作，得到图线Ⅱ（图乙Ⅱ）

(1)操作的作用是_______________________。

(2)由图线可以分析出，两个电容器充电结束后，的电量________（填“大于”“小于”或“等于”）的电量。

(3)两个电容器相比较，的电容________（填“较大”“较小”或“相等”）。

2．把一个电容器．电流传感器．电阻．电源．单刀双掷开关按图甲所连接．先使开关S与1端相连，电源向电容器充电；然后把开关S掷向2端，电器放电．与电流传感器相连接的计算机(图中未画出)可记录电流随时间变化I-t曲线，逆时针的电流流向为正值．

图乙是某次实验中电流传感器所记录的i-t曲线，请判断该曲线记录的是电容器的_______过程(选填:“充电”或“放电”)．请你用语言描述电容器在此过程中电流随时间如何变化:____________

3．某兴趣小组的同学欲探究电势差与电容器带电量的关系，设计了如图甲所示的电路图，电池的电动势E=3V，R为滑动变阻器，C1．C2均为额定电压为2.5V的相同电容器，R1为阻值较大的定值电阻，为微安表，为内阻很大的数字式电压表，S1为单刀单掷开关，S2为单刀三掷开关。初始时S1断开，S2拨到位置1，两电容器均不带电。请回答下列问题：

（1）开关S1在闭合前，滑动变阻器的滑片P应先滑至__________（选填“a”或“b”）端，再闭合S1，调节滑片P，使电压表示数为1.80V，将S2拨到位置2，每间隔5s读一次微安表示数，作出的电流随时间变化关系i－t图像如图乙所示，则电容器的电容为_________F；

（2）定值电阻R的主要作用是__________；

（3）保持S1闭合，滑片P的位置不变，将S2先由位置2拨回位置1，电压表示数稳定后再将S2拨到位置3，则当S2拨到位置3后的一小段时间内，电压表示数应为__________V。

4．某同学利用如图所示的装置来研究平行板电容器电容的影响因素。

（1）对该装置理解正确的是（        ）

A．操作过程中，可认为A．B两板间的电压始终不变

B．操作过程中，可认为A．B两板间的场强始终不变

C．操作过程中，可认为A．B两板间的带电量始终不变

D．操作过程中，可认为电容器的电容始终不变

（2）当手持绝缘柄将A板向左平移时，静电计指针张角将___________；将A板向上平移时，静电计指针张角将___________选填“变大”．“变小”或“不变”

5．用下列器材测量电容器的电容：一块多用电表，一台直流稳压电源，一个待测电容器（额定电压16V），定值电阻R1=100Ω，定值电阻R2=150Ω，电流传感器．数据采集器和计算机，单刀双掷开关S，导线若干。实验过程如下：

请完成下列问题：

(1)第1次实验中，电阻R1两端的最大电压U=_______ V。利用计算机软件测得i-t曲线和两坐标轴所围的面积为90 mA·s，已知电容器放电时其内阻可以忽略不计，则电容器的电容为C=_______ F。

(2)第2次实验中，电流随时间变化的i-t曲线应该是图丙中的虚线___________（选填“b”“c”或“d”），判断依据是_______。

6．一个平行板电容器，当其电荷量增加ΔQ＝1.0×10-6C时，两板间的电压升高ΔU＝10 V，则此电容器的电容C＝_____F。若两板间电压为0，此时电容器的电容C＝____F。

7．两个电容器的标称值分别为（，）．（，），则将两个电容器串联时的耐压值为___________。

8．如图所示是测定压力的电容式传感器，当待测压力F作用于可动膜片电极上时，可使膜片产生形变，从而引起电容的变化。如果将电容器与灵敏电流计．电源串联，组成闭合电路。当F向上压膜片电极时，电容器的电容将增大，电流计______示数。（选填“有”或“无”）

9．某同学利用如图甲所示电路观察电容器的充．放电现象，电流传感器与计算机相连，可以显示出电流I随时间t变化的图像。

(1)为使电源向电容器充电，应将开关S与_______（填“1” 或“2”）端相连；

(2)在充电过程中，测绘的充电电流I随时间t的图像可能是图乙中的 _________；

(3)图丙为传感器中电容器放电时的电流I随时间t的图像，图中每一小方格面积相同。根据图像估算电容器在t0~2t0时间内，释放电荷量的表达式为_______（用I0．t0表示）。

(4)图丁中实线是实验得到的放电时的I-t图像，如果不改变电路的其他参数，只减小阻箱R的阻值，则得到的I-t图线是图丁中的_________（选填“①”．“②”或“③”），理由是________。

10．下图是某物理实验小组定性探究平行板电容器的电容的影响因素的装置图。充电后与电源断开的平行板电容器的板与静电计金属板相连，板和静电计金属壳都接地，板通过绝缘柄固定在铁架台上，人手通过绝缘柄控制板的移动。请回答下列问题：

(1)在该实验中，静电计的作用是______。

A．测定该电容器的电荷量       

B．测定该电容器两极的电势差       

C．测定该电容器的电容

(2)在实验中从观察到的现象总结出的结论是______。

A．甲图中的手水平向左移动时，说明两板距离增大，电容减小

B．乙图中的手竖直向上移动时，说明两板正对面积减小，电容增大

C．丙图中向两板间插入陶瓷片时，说明电介质常量增大，电容减小

11．在如图所示的实验装置中，充电后的平行板电容器与电源断开，极板A与静电计相连，极板B接地。若将极板B向左平行移动一小段距离，则将观察到静电计指针偏角增大，说明平行板电容器的电容随板间距离d增大而_______；B极板向左移动后，A．B间的电场强度______（均选填“增大”或“减小”或“不变”）。

12．图示是“研究平行板电容器的电容与哪些因素有关”的实验装置。两块相互靠近的等大正对平行金属平板M．N组成电容器，板N固定在绝缘座上并通过导线与静电计中心杆相接，板M和静电计的金属壳都通过导线接地，板M上装有绝缘手柄，可以执手柄控制板M的位置。

(1)初步分析影响因素可能有两板间距大小．极板正对面积大小．电介质的介电常数的大小等，所以本实验所用的科学探究方法是_________（选填“理想实验法”．“建立物理模型法”或“控制变量法”）

(2)使电容器带电后与电源断开，此时静电计指针张开一定角度。再进行以下实验（每次保证其他条件不变化，以下空格均选填“变大”．“变小”或“不变”）

若仅将M极适当左移，则静电计指针的偏角将______；

若仅将N板适当上移，则静电计指针的偏角将________；

若在两板板间插入云母片，则静电计指针的偏角将______；

(3)下列关于实验中使用静电计的说法正确的是（________）

A．静电计可以用电压表代替

B．静电计可以用电流表代替

C．使用静电计的目的是测测量电容器电荷量的变化情况

D．使用静电计的目的是观察电容器电压的变化情况

13．如图甲为探究影响平行板电容器电容大小的因素的实验装置，相互靠近的等大正对平行金属板A．B组成电容器，B板固定在绝缘支座上并通过导线与静电计中心杆相接，板A和静电计的金属壳都通过导线接地，A板可在水平面和竖直平面内自由移动，给电容器充上一定的电荷，使实验时保持电容器极板所带的电量不变，此时静电计指针张开一定角度．

（1）下列关于实验中使用静电计的说法中正确的有_________.

A．使用静电计可观察电容器的电容变化情况

B．使用静电计可测量电容器极板间的电压变化情况

C．使用静电计可测量电容器极板上的电荷量变化情况

D．静电计可以用电压表替代

（2）图甲中，若将A板向右平移，静电计指针张角将__________；将A板竖直向下平移，则静电计指针张角将_________；在A．B板间插入电介质，则静电计指针张角将________．（填“变大”．“变小”或“不变”）

（3）图乙中，若将电容器水平放置，有一质量为m，电荷量为Q的带点液滴静止在电容器内部，现将电容器A板向上平移一小段距离，则液滴将__________.（填“静止不动”．“向下运动”．“向上运动”）

14．如图所示，用静电计可以测量已充电的平行板电容器两极板间的电势差U，现使B板带正电，实验中，电荷量不变。

(1)如果增大两极板之间的距离，静电计指针张角将_____________（填变大．变小．不变）

(2)如果将A板稍微上移，静电计指针张角将__________（填变大．变小．不变）

(3)如果将玻璃板插入两板之间，则静电计指针张角将_________（填变大．变小．不变）

15．一平行板电容器电压是10 V时，所带的电荷量为200 C，则该电容器的电容大小是_______F；若将电容器放电至电荷量为零，则电容大小_______（“变”或“不变”）

16．小明做“探究电荷间作用力的大小跟距离．电荷量的关系”实验如下：

(1)探究电荷间作用力的大小跟距离的关系：

①探究电荷间作用力的大小跟距离的关系：保持电荷的电荷量不变，距离增大时，作用力________；距离减小时，作用力________。

②研究两个带电小球之间作用力的大小跟丝线与竖直方向的夹角关系：挂在丝线下端的小球在重力．丝线拉力和电荷之间的作用力这3个力作用下平衡。从图（乙）可知，电荷间的静电力F与重力G．夹角θ的关系为________，显然，θ越大，静电力F______。

③综上所述，可以得出的结论是：____________________________。

(2)探究电荷间作用力的大小跟电荷量的关系：保持两个电荷之间的距离不变，电荷量增大时，作用力________；电荷量减小时，作用力________。

17．利用电流传感器研究电容器的放电过程的电路如图所示，其中电源电动势E＝8 V。先使开关S与1相连，电容器充电结束后把开关S掷向2，电容器通过电阻箱R放电。传感器将电流信息传入计算机，屏幕上显示出电流I随时间t变化的曲线如图所示。

（1）t＝2 s时，电容器的a极板带__________电（选填“正”或“负”）。

（2）图中画出了对应较短时间Δt的狭长矩形，该矩形面积的物理意义__________，试估算该电容器的电容C＝__________F。

（3）一同学在深入研究的过程中发现：当改变一个或几个物理量时，I－t图像会发生有规律的变化，图中的虚线示意了4种可能的变化情形。如果只增大电阻R，I－t图像的变化应该是_______；如果只增大电容C，I－t图像的变化应该是_______。（填写相应选项的字母）

A．B．C．D．

18．如图所示，图甲是一种测量电容的实验电路图，实验是通过高阻值电阻放电的方法，测出电容器充电至电压为U时所带电荷量Q，从而再求出待测容器的电容C。某同学在一次实验时的情况如下：

A．按如图甲所示电路图接好电路；

B．接通开关S，调节电阻箱R的阻值，使小量程电流表的指针偏转接近满刻度，记下此时电流表的示数是，电压表的示数U0=8.0V，I0．U0分别是电容器放电时的初始电流和电压；

C．断开开关S，同时开始计时，每隔5s测读一次电流I的值，将测得数据填入表格，并标示在图乙的坐标纸上（时间t为横轴，电流I为纵轴），结果如图中小黑点所示。

(1)在图乙中画出图线；______

(2)图乙中图线与坐标轴所围成面积的物理意义是______；

(3)该电容器电容为______F（结果保留2位有效数字）。

参考答案与试题解析

1．【答案】使电容器不带电    大于    较大   

【解析】【来源】重庆市渝中区复旦中学2020-2021学年高二（上）第二次段考物理试题

(1)[1]操作的作用是使电容器将所带的电量都放掉，从而不带电；

(2)[2]因I-t图像的面积等于电容器的放电量，则由图线可以分析出，两个电容器充电结束后，的电量大于的电量。

(3)[3]根据

因电压相等，则两个电容器相比较，的电容较大。

2．【答案】(1). 充电    (2). 电流随时间逐渐减小到零（且电流随时间减小的越来越慢）

【解析】【分析】

根据I-t图线所围成的面积等于电容器的电荷量，电容器充电过程中，电荷量增加；

【详解】电流为正值，逆时针方向，与电源方向一致，所以在形成电流曲线1的过程中，电容器在充电，电容器带电量逐渐变大；由图像可知，电流随时间逐渐减小到零（且电流随时间减小的越来越慢）.

3．【答案】a    （均正确）    延长电容器的放电时间，便于读取微安表示数    0.90   

【解析】【来源】2021届百师联盟高三（下）5月二轮联考物理试题（全国1卷）（三）

（1）[1][2]为使电路安全，滑片P应先滑至a端，由图像与横轴围成图形的面积表示电荷量Q可知，图形中的小方格约为27个（24到30均对），故

由

可知

（均正确）；

（2）[3]定值电阻的阻值较大，其主要作用是延长电容器的放电时间，便于读取微安表示数；

（3）[4]当先由位置2拨回位置1，电压表稳定后的示数应为1.80V，再将拨到位置3后，电容器立即对充电，充电时间极短，完成后两电容器电压相等，由

可知两电容器的电荷量均为原来的一半，由

可知

4．【答案】    ①. C    ②. 变大    ③. 变大

【解析】

【分析】

【详解】（1）[1]根据实验可知，电容器两极板的电量不变，故C正确；ABD错误。故选C。

（2）[2]将A板向左平移时，板间距离增大，电容减小，而电容器所带电量不变，由

分析可知，U增大，则静电计指针张角变大。

[3]将A板向上平移时，两板正对面积减小，电容减小，而电容器所带电量不变，由

分析可知，U增大，则静电计指针张角变大。

5．【答案】9    1.00×10-2    c    两次放电电荷量相等，图形与t轴围成的面积相等，另由于R2>R1，开关掷向2瞬间放电电流较小   

【解析】

(1)[1]由题图知，最大电流为

Im=90 mA=0.09 A

因此最大电压为

Um=ImR1=9 V

[2]曲线下围的面积表示电容器的带电荷量

Q=90 mA·s

根据电容器的定义式可得

C=1.00×10-2 F

(2) [3][4]两次放电电荷量相等，图形与t轴围成的面积相等，根据

im=

由于R2>R1，第2次实验的最大放电电流小些，而曲线下围的面积相等，因此不是b。故电流随时间变化的曲线应该是虚线c。

6．【答案】1.0×10-7     1.0×10-7   

【解析】

[1]根据电容公式得

[2] 电容器的电容与电容电压无关，所以仍然是。

7．【答案】1500V

【解析】

【分析】

【详解】[1]两电容器串联时，两电容器带电量是相等的，则带电量的最大值应该等于第一电容器（，）的电的带电量，即

则此时第二个电容器两端电压为

则两个电容器串联时耐压值为

U=600V+900V=1500V

8．【答案】有

【解析】【来源】安徽省安庆桐城市第八中学2020-2021学年高二（上）第一次段考物理试题

当F向上压膜片电极时，电容器的电容将增大，电容器将被充电，所以电流计有示数。

9．【答案】1    A    或    ②    电容器释放的总电量不变，平均电流变大，放电时间变短   

【解析】

(1)[1]为使电源向电容器充电，电容器应与电源连接，故应将开关S与 “1”端相连；

(2)[2]充电过程中电容器C两端电压逐渐增大，充电电流I随时间t应逐渐较小至零，故电流I随时间t的图像可能是图乙中的 A，故A正确。

故选A。

(3)[3]根据图象的含义，因

I？t图线与t轴所围成的面积表示电容器放出的电荷量；根据横轴与纵轴的数据可知，一个格子的电量为I0t0，由大于半格算一个，小于半格舍去，因此图象所包含的格子个数为8个或7个，所以释放的电荷量是

或

(4)[4][5]应该是②，理由是：电容器释放的总电量不变，平均电流变大，放电时间变短。

10．【答案】B    A   

【解析】

(1)［1］静电计的作用是测定电容器两极之间的电势差，故B正确，ACD错误。

故选B。

(2)［2］A．手水平向左移动时，板间距离增大时，根据电容的决定式

可知电容减小，故A正确；

B．手竖直向上移动时，说明两板正对面积减小， 根据电容的决定式

可知电容减小，故B错误；

C．向两板间插入陶瓷片时，说明电介质常量增大， 根据电容的决定式

可知电容增大，故C错误。

故选A。

11．【答案】减小    不变   

【解析】

[1]由电容的定义式可知，电荷量Q一定的情况下，电势差U增大，则电容C减小；

[2]由电容的定义式和决定式可得

整理得

即电场强度不变。

12．【答案】控制变量法    变大    变大    变小    D   

【解析】

(1)[1]本实验中研究多个物理量间的关系，故采用了控制变量法。

(2)[2]使电容器带电后与电源断开则电荷量不变，由电容的决定式和电容的定义式可得

若仅将M板适当左移，d增大，电容减小，电荷量不变，则U增大，则静电计指针的偏角将变大。

[3]若仅将N板适当上移，则正对面积S减小，电容减小，电荷量不变，则U增大，则静电计指针的偏角将变大。

[4]若在两板板间插入云母片，则？增大，电容增大，电荷量不变，则U减小，则静电计指针的偏角将减小。

(3)[5] AB．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，故AB错误；

CD．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，电容器的电荷量不变时，电容器两极板的电压也可能变化，则静电计指针张角也可能变化，所以无法判断电量的变化情况，故D正确，C错误。

故选D。

13．【答案】    ①. B    ②. 变小    ③. 变大    ④. 变小    ⑤. 静止不动

【解析】

【详解】（1）[1]．使用静电计可测量电容器极板间的电压变化情况，选项B正确，AC错误；静电计不能用电压表替代，因为电压表必须有电流才能工作，而本实验中没有电流形成，故D错误；故选B．

（2）[2]．图甲中，若将A板向右平移，则两板间距d减小，由 可知，电容C变大，由于Q一定，由Q=CU可知，U减小，即静电计指针张角将变小；

[3]．将A板竖直向下平移，则两板相对面积S减小，由 可知，电容C变小，由于Q一定，由Q=CU可知，U变大，则静电计指针张角将变大；

[4]．在A．B板间插入电介质，由 可知，电容C变大，由于Q一定，由Q=CU可知，U减小，则静电计指针张角将变小．

（3）[5]．将电容器A板向上平移一小段距离，则两板间距d减小，根据． 以及 可得 ，由于电容器带电量Q一定，则两板间场强E不变，则液滴将静止不动．

14．【答案】变大    变大    变小   

【解析】

(1)[1]增大两极板之间的距离，由电容的决定式

可知，电容减小，电容器的电量不变，由

分析可知，板间电压增大，静电计指针张角变大。

(2)[2]将A板稍微上移时，正对面积减小，由电容的决定式

可知，电容增小，电量不变，由

分析可知，板间电压增大，静电计指针张角变大。

(3)[3]将玻璃板插入两板之间，电容的决定式

可知，电容增大，电量不变，由

分析可知，板间电压减小，静电计指针张角变小。

15．【答案】    ①. 20    ②. 不变

【解析】

【详解】[1]根据电容的定义式

[2]电容是描述电容器本身储存电荷本领强弱的物理量，与电荷量Q无关，所以电容大小不变。

16．【答案】减小    增大        越大    电荷间作用力的大小随距离的增大而减小，随距离的减小而增大    增大    减小   

【解析】

(1)①[1]实验表明，电荷量不变的情况下，距离增大时，作用力减小；

[2]距离减小时，作用力增大；

②[3]由共点力平衡可知，整理得

[4]显然，θ越大，静电力F就越大；

③[5]可以得出的结论是：电荷间作用力的大小随距离的增大而减小，随距离的减小而增大；

(2)[6]实验表明，保持两个电荷之间的距离不变，电荷量增大时，作用力增大；

[7]电荷量减小时，作用力减小。

17．【答案】正电    电容器在△t时间内的放电量        A    D   

【解析】【来源】2021届山东省（新高考）物理学科仿真模拟标准卷（四）

（1）[1]t＝2 s时，电容器还在放电，a极板带正电。

（2）[2][3]图中画出了对应较短时间的狭长矩形，根据q＝It可知，该矩形面积的物理意义电容器在△t时间内的放电量；根据图像可知放电电量为

该电容器的电容

（3）[4][5]如果只增大电阻R，则电容器放电的最大电流会减小，由于放电电量不变，即I－t图像的 “面积”不变，则变化应该是选项A；如果只增大电容C，则电容器带电量增加，I－t图像的 “面积”变大，最大电流不变，I－t图像的变化应该是选项D。

18．【答案】见解析    电容器在放电前所带的电荷量       

【解析】【来源】湖南省娄底市春元中学2020-2021学年高二（上）期末物理试题

(1)[1]用一条光滑的曲线连接各点，如下图所示

(2)[2]由可知，电荷量为图线与坐标轴所围成的面积，图乙中图线与坐标轴所围成面积的物理意义是电容器在放电前所带的电荷量。

(3)[3]数出格子数，由总格子数乘以每个格子的“面积”值求得，电容器的电荷量为

则该电容器电容为