高中物理粤教版 (2019)必修 第三册第二章 静电场的应用第一节 电容器与电容当堂检测题

这是一份高中物理粤教版 (2019)必修 第三册第二章 静电场的应用第一节 电容器与电容当堂检测题，共5页。试卷主要包含了熔喷布是医用口罩的核心材料等内容，欢迎下载使用。

A组·基础达标
1．(2023年江门一中段考)熔喷布是医用口罩的核心材料．工厂在生产熔喷布时为了实时监控其厚度，通常要在生产流水线上设置如图所示传感器，其中A、B为平行板电容器的上、下两个极板，上下位置均固定，且分别接在恒压直流电源的两极上，G是灵敏电流计．熔喷布匀速从两极板间穿过，当熔喷布的厚度变薄时会导致介电常数变小，则熔喷布( )
A．突然变薄，电容器两端电压会变大
B．突然变薄，电容器的电容会变大
C．突然变厚，A、B两个极板间的电场会变弱
D．突然变厚，会有自b向a的电流流过电流计
【答案】D 【解析】由于电容器接在恒压直流电源的两极上，因此熔喷布变薄或变厚，电容器两端电压都不会变，A错误；由电容器电容的决定式C＝ eq \f(εrS,4πkd)可知，当熔喷布的厚度变薄时，导致介电常数εr变小，电容器的电容C变小，B错误； 由于电容器接在恒压直流电源的两极上，两个极板间的电压不变，上、下两个极板的上下位置均固定，由E＝ eq \f(U,d)可知，A、B两个极板间的电场强度不变，C错误；当熔喷布的厚度变厚时，导致介电常数εr变大，电容C变大，电压U不变，由电容器电容的定义式Q＝CU，可知电容器两极板所带电荷量Q增加，则会有自b向a的充电电流流过电流计，D正确．
2．如图所示，电源A两端的电压恒为6 V，电源B两端的电压恒为8 V，当开关S从A扳到B时，通过电流计的电荷量为1.2×10-5 C，则电容器的电容为( )
A．2×10-5 F B．1.5×10-6 F
C．6×10-4 FD．8.6×10-7 F
【答案】D 【解析】当开关S接A时，电容器上极板带正电，所带电荷量Q＝CUA，当开关S扳到B时，电容器上极板带负电，所带电荷量Q′＝CUB，该过程中通过电流计的电荷量ΔQ＝Q＋Q′＝C(UA＋UB)＝1.2×10-5 C，解得电容C≈8.6×10-7 F，故D正确．
3．(2023年惠州二中段考)心脏除颤器的工作原理是用较强的脉冲电流通过心脏，以消除心律失常，使之恢复窦性心律的方法，称为电击除颤．工作时向储能电容器充电，使电容器获得一定的储能，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，刺激心颤患者的心脏恢复正常跳动．如图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14 μF，充电至10 kV电压，如果电容器在2 ms时间内完成放电，放电结束时电容器两极板间的电势差减为零，下列说法正确的是( )
A．这次放电有0.14 C的电荷量通过人体组织
B．人体起到绝缘电介质的作用
C．这次放电过程中通过人体组织的电流是恒定不变的
D．若充电至5 kV，则该电容器的电容为7 μF
【答案】A 【解析】电容器储存的电荷量为Q＝CU＝14×10-6×10×103 C＝0.14 C，放电结束时电容器两极板间的电势差减为零，所以电容器储存的电荷全部通过了人体组织，A正确；人体是导体，不是绝缘体，所以人体不能起到绝缘电介质的作用，B错误；电容器在放电过程放电电流是逐渐减小的，所以这次放电过程中通过人体组织的电流是减小的，不是恒定不变，C错误；电容器的电容大小是电容器本身结构所决定的，与两极板的电压无关，D错误．
4．平行板电容器充电后断开电源，将其中一块金属板沿远离另一极板的方向平移一小段距离．如图所示表示此过程中电容器两极板间电场强度E随两极板间距离d的变化关系，其中正确的是( )
A B C D
【答案】C 【解析】由于平行板电容器充电后断开电源，电容器所带电荷量保持不变，则两极板间电场强度E＝ eq \f(U,d)＝ eq \f(Q,Cd)＝ eq \f(4kπQ,εrS)，E不随两极板间距离d的变化而变化，C正确，A、B、D错误．
5．某电容器的电容是30 μF，额定电压为200 V，击穿电压为400 V，对于该电容器，下列说法中正确的是( )
A．为使该电容器两极板间的电压增加1 V，所需要增加的电荷量是3×10-5 C
B．当电容器带1 C的电荷量时，两极板间的电压为3×10-5 V
C．该电容器能容纳的电荷量最多为6×10-3 C
D．该电容器两极板间能承受的最大电压为200 V
【答案】A 【解析】由ΔQ＝CΔU＝30×10-6×1 C＝3×10-5 C知，A正确；当Q＝1 C时，U＝ eq \f(Q,C)＝ eq \f(1,30×10-6) V＝3.3×104 V，电容器被击穿，B错误；击穿电压为400 V表示电容器能承受的最大电压为400 V，最大电荷量Qm＝CUm＝30×10-6×400 C＝1.2×10-2 C，C、D错误．
6．在“观察电容器的充、放电现象”实验中，将直流电源、电阻、电容器、电流计、电压表以及单刀双掷开关组装成如图实验电路，则( )
A．将开关接1，电容器处于充电状态，上极板带正电
B．将开关接1，电容器处于放电状态，上极板带正电
C．将开关接2，电容器处于充电状态，下极板带正电
D．将开关接2，电容器处于放电状态，下极板带正电
【答案】A 【解析】将开关接1，电源与电容器串联，那么电容器处于充电状态，且上极板带正电，故A正确，B错误；将开关接2，电容器与电阻相连，电容器处于放电状态，下极板带负电，故C、D错误.
7．如图所示，一平行板电容器与直流电源连接，一带电油滴位于极板间的P点且恰好处于平衡状态．现将电容器的极板非常缓慢地错开一些减小正对面积，其他条件不变，那么在错开的过程中( )
A．电容器的电容C增大
B．电容器的电荷量Q增加
C．油滴静止不动，电流计中的电流从N流向M
D．油滴将向下加速运动，电流计中的电流从N流向M
【答案】C 【解析】将两板缓慢地错开一些，两板正对面积S减小，根据电容的决定式C＝ eq \f(εrS,4πkd)得知，电容减小，故A错误．电容器的电荷量Q＝CU，由于电容器电容C减小，因两板间电压U不变，那么极板的电量Q会减小，故B错误．将平行板电容器的两极非常缓慢地水平错开一些，由于电容器两板间电压不变，根据E＝ eq \f(U,d)，得知板间场强不变，油滴所受的电场力不变，则油滴将静止不动；再由Q＝CU知，电容器带电量减小，电容器处于放电状态，电路中产生逆时针方向的电流，则电流计中有N→M的电流，故C正确，D错误．
B组·能力提升
8．如图所示，竖直放置的平行板电容器与电源相连，在两极板A、B之间用轻质绝缘细线悬挂一带电小球，闭合开关S，小球静止时，细线与竖直方向的夹角为θ，则下列说法正确的是( )
A．小球带正电
B．保持开关S闭合，仅将两极板间的距离适当增大，θ角将减小
C．断开开关S，仅将两极板间的距离适当增大，θ角将减小
D．断开开关S，仅将两极板间的正对面积适当减小，θ角将减小
【答案】B 【解析】由图可知，A板带正电，B板带负电，形成水平向右的电场，小球向左偏，则说明小球带负电，故A错误；保持开关S闭合，仅将两极板间的距离适当增大，由公式E＝ eq \f(U,d)可知，电场强度减小，小球所受电场力减小，则θ角将减小，故B正确；断开开关S，电容器的电荷量保持不变，由公式C＝ eq \f(εrS,4πkd)、C＝ eq \f(Q,U)和E＝ eq \f(U,d)，可得E＝ eq \f(4πkQ,εrS)，则仅将两极板间的距离适当增大，电场强度不变，小球所受电场力不变，θ角将不变，仅将两极板间的正对面积适当减小，电场强度变大，小球所受电场力变大，θ角将变大，故C、D错误．
9．如图所示，平行板电容器的两个极板A、B分别接在电压为60 V的恒定电源上，两板间距为3 cm，电容器所带电荷量为6×10-8 C，A极板接地．求：
(1)平行板电容器的电容；
(2)平行板电容器两极板间的电场强度；
(3)图中距B板2 cm的D点的电势．
【答案】(1)1×10-9 F (2)2×103 V/m (3)－20 V
【解析】(1)C＝ eq \f(Q,U)＝ eq \f(6×10-8,60) F＝1×10-9 F.
(2)E＝ eq \f(U,d)＝ eq \f(60 V,0.03 m)＝2×103 V/m.
(3)φD＝－Ed′＝－2×103×(0.03－0.02) V＝－20 V.
10．如图所示，计算机键盘上的每一个按键下面都有一个电容传感器．电容的计算公式是C＝ε eq \f(S,d)，其中ε＝9.0×10-12 F·m-1，S表示两金属片的正对面积，d表示两金属片间的距离．当某一键被按下时，d发生改变，引起电容器的电容发生改变，从而给电子线路发出相应的信号．已知两金属片的正对面积为50 mm2，键未被按下时，两金属片间的距离为0.60 mm.只要电容变化达0.25 pF，电子线路就能发出相应的信号．那么为使按键得到反应，至少需要按下多大距离？
【答案】0.15 mm
【解析】由题中给出的电容计算公式C＝ε eq \f(S,d)及相关数据，解得键未按下时的电容C1＝0.75 pF.由 eq \f(C1,C2)＝ eq \f(d2,d1)得， eq \f(ΔC,C2)＝ eq \f(Δd,d1)，又C2＝1.00 pF，解得Δd＝0.15 mm.