高中物理人教版 (2019)必修 第三册4 电容器的电容课堂检测

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微专题59　电容器(实验：观察电容器的充、放电现象)
1．两类动态问题的分析要抓住C＝、C＝和E＝三个基本关系.2.板间粒子的运动问题的分析方法有动力学方法和动能定理.3.静电计是测量小球与外壳间电压的仪器，静电计指针偏角大小与静电计小球和外壳间电压成正比．
1．(多选)如图所示是描述对给定的电容器充电时其电荷量Q、电压U、电容C之间相互关系的图像，其中正确的是(　　)

答案　CD
解析　因为C＝是电容的定义式，电容器电容的大小与电容的带电荷量Q以及电容器两极板之间的电压无关，电容器电容的决定式为C＝，只要电容器不变其电容就不发生变化，A、B错误，D正确；根据C＝，可得Q＝CU，由于电容不变，因此电荷量Q和电压U成正比，C正确．
2.心室纤颤是一种可能危及生命的疾病．一种叫作心脏除颤器的设备，通过一个充电的电容器对心颤患者皮肤上的两个电极板放电，让一部分电荷通过心脏，使心脏完全停止跳动，再刺激心颤患者的心脏恢复正常跳动．如图所示是一次心脏除颤器的模拟治疗，该心脏除颤器的电容器电容为15 μF，如果充电后电容器的电压为4.0 kV，电容器在大约2.0 ms内放电至两极板电压为0，则这次放电过程通过人体组织的平均电流约为(　　)

A．6×10－2 A B．30 A
C．2×103 A D.×106 A
答案　B
解析　由电容定义式得C＝，所以放电过程通过人体电荷量为Q＝CU＝15×10－6×4 000 C＝0.06 C，所以放电过程通过人体组织的平均电流约为I＝＝ A＝30 A，故选B.
3.如图所示，平行板电容器与电动势为E的电源连接，上极板A接地，一带负电油滴静止于电容器中的P点，现将平行板电容器的上极板A竖直向上移动一小段距离，则(　　)

A．带电油滴将向下做匀速运动
B．P点的电势将升高
C．带电油滴的电势能增大
D．电容器的电容减小，极板带电荷量增大
答案　C
解析　将平行板电容器的上极板A竖直向上移动一小段距离，由于电容器两板间电压不变，根据E＝得知板间电场强度减小，油滴所受的静电力减小，则油滴将向下做匀加速直线运动，A错误；板间电场强度E减小，而P点与下极板间的距离不变，则由公式U＝Ed，分析可知，P点与下极板间电势差将减小，由于两极板的电压不变，上极板A接地，则下极板B电势不变，UPB＝φP－φB，可知P点的电势将降低，B错误；由选项A的分析可知油滴将向下做匀加速直线运动，由于油滴受到的静电力向上，则静电力做负功，油滴电势能增大，C正确；根据电容的定义式和决定式C＝，C＝，d增大，则C减小，电容器与电源保持相连，则U不变，则Q减小，D错误．
4．(2023·北京市东城区模拟)如图所示，一平行板电容器充电后与电源断开，负极板接地，两板间的P点固定一个带正电的试探电荷．用C表示电容器的电容，E表示两板间的电场强度的大小，φ表示P点的电势，Ep表示正电荷在P点的电势能．若正极板保持不动，将负极板缓慢向右平移一小段距离l0，上述各物理量与负极板移动距离x(x≤l0)的关系图像中正确的是(　　)



答案　C
解析　当负极板右移时，C＝可知，随着d减小，C变大，但C与x的图像不是一次函数图像，选项A错误；由U＝、E＝＝可知，E与d无关，则也与x无关，选项B错误；因负极板接地，设P点开始距负极板的距离是d，则P点的电势φ＝E(d－x)，P点的电势随x的增大而降低，选项C正确；正电荷在P点的电势能Ep＝qφ＝qE(d－x)＝qEd－qEx，所以Ep－x图像是一条倾斜的直线，选项D错误．
5．小陈同学用如图甲所示的电路做“观察电容器的充、放电现象”实验．

(1)他所用的学生电源如图乙所示．在连接时应接哪一组接线柱？________(选填序号“A”或“B”)

(2)接好电路，学生电源电压调节选“10 V”，然后给电容器充分充电，再观察电容器的放电，得到电容器放电电流I随时间t的变化曲线如图丙，根据该图，可知他所选用的电容器最可能是下列的________(选填序号“A”“B”或“C”)．


答案　(1)A　(2)B
解析　(1)因为要观察电容器充、放电现象，所以只能选择直流电源；若选择交流电源，电流表将一直有示数，故在连接时应接A组接线柱；
(2)根据I－t图线与横、纵轴所围的面积表示电容器放电前所带的电荷量，可估算出电容器所带电荷量为Q≈4×0.004×2 C＝3.2×10－2 C
则该电容器电容可近似为C＝＝ F＝3.2×10－3 F＝3 200 μF
显然比较接近图中电容器B，所以他所选用的电容器最可能是电容器B.
6．(2023·山东省实验中学模拟)电容器是一种重要的电学元件，在电工、电子技术中应用广泛．使用图甲所示电路观察电容器的充、放电过程．电路中的电流传感器与计算机相连，可以显示电路中电流随时间的变化．图甲中直流电源电动势E＝8 V，实验前电容器不带电．先使S与“1”端相连给电容器充电，充电结束后，使S与“2”端相连，直至放电完毕．计算机记录的电流随时间变化的i－t曲线如图乙所示．


(1)乙图中阴影部分的面积S1________S2；(选填“>”“”“