高中物理人教版 (2019)必修 第三册4 电容器的电容课时练习

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第三册4 电容器的电容课时练习，共6页。试卷主要包含了下列元器件,名称正确的是，下列关于电容的说法正确的是等内容，欢迎下载使用。
第一级：物理观念——学考达标
1.(2025·江苏扬州开学考试)下列元器件,名称正确的是( )
A.可变电容器、发光二极管、电阻箱、固定电容器
B.电源、固定电容器、电阻箱、固定电容器
C.线圈、固定电容器、电阻箱、二极管
D.可变电容器、发光二极管、滑动变阻器、固定电容器
2.(多选)某电容器上标有“25 μF 450 V”字样,下列对该电容器的说法正确的是( )
A.要使该电容器两极板之间电压增加1 V,所需电荷量为2.5×10-5 C
B.要使该电容器所带电荷量为1 C,两极板之间需加电压2.5×10-5 V
C.该电容器能够容纳的电荷量最多为1.125×10-2 C
D.该电容器能够承受的最大电压为450 V
3.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,如果充电后电容器的电压为4.0 kV,电容器在一定时间内放电至两极板之间的电压为0,这次放电有6.4×10-2 C的电荷量通过人体组织,则该心脏除颤器的电容器的电容为( )
FB.1.6 F
C.1.6 μFD.16 μF
4.电容器a、b的电荷量Q与电压U的关系图像如图所示,则两电容器的电容Ca、Cb大小关系为( )
A.Ca=CbB.CaCbD.Ca=12Cb
5.(多选)下列关于电容的说法正确的是( )
A.电容器A的电容比B的大,说明A所带的电荷量比B多
B.电容是反映电容器储存电荷本领的物理量
C.电容在数值上等于使两极板间的电势差为1 V时电容器需要带的电荷量
D.由公式C=QU知,若电容器两极板间电压为10 V,每个极板所带电荷量为2×10−5 C,则电容器的电容大小为4×10-6 F
6.(2024·甘肃高考)一平行板电容器充放电电路如图所示。开关S接1,电源E给电容器C充电;开关S接2,电容器C对电阻R放电。下列说法正确的是( )
A.充电过程中,电容器两极板间电势差增加,充电电流增加
B.充电过程中,电容器的上极板带正电荷,流过电阻R的电流由M点流向N点
C.放电过程中,电容器两极板间电势差减小,放电电流减小
D.放电过程中,电容器的上极板带负电荷,流过电阻R的电流由N点流向M点
7.(2024·黑吉辽高考)某种不导电溶液的相对介电常数εr与浓度cm的关系曲线如图(a)所示。将平行板电容器的两极板全部插入该溶液中,并与恒压电源、电流表等构成如图(b)所示的电路。闭合开关S后,若降低溶液浓度,则( )
A.电容器的电容减小
B.电容器所带的电荷量增大
C.电容器两极板之间的电势差增大
D.溶液浓度降低过程中电流方向为M→N
8.(多选)一平行板电容器充电后与电源断开,负极板接地,两极板间有一个正检验电荷固定在P点,如图所示。以C表示电容器的电容、E表示两极板间的电场强度、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的过程中,下列各物理量与负极板移动距离x的关系图像中正确的是( )
9.(12分)如图所示,一平行板电容器接在U=12 V的直流电源上,电容C=3.0×10-10 F,两极板间距离d=1.20×10-3 m,g取10 m/s2。
(1)求该电容器所带电荷量;
(2)若板间有一带电微粒,其质量为m=2.0×10-3 kg,恰在板间处于静止状态,则该微粒所带电荷量为多少?带何种电荷?
第二级：科学思维与探究——选考进阶
10.(2025·山西晋城调研)(多选)有两个不同的电容器C1和C2,电容器所带电荷量Q与其两端所加电压U的关系如图所示,图中U2=2U1。电容器储存的电势能Ep=12CU2。关于两电容器,下列说法正确的是( )
A.电容器C1的电容是C2的2倍
B.电容器C1的电容是C2的12
C.当两电容器所带电荷量相同时,电容器C1储存的电势能大于电容器C2储存的电势能
D.图中阴影部分代表电容器C1在U1时所储存的电势能
11.探究电容器两极板间电势差跟所带电荷量的关系的实验电路如图所示,C1、C2是两个完全相同的电容器,开始均不带电,单刀双掷开关S1和开关S2都处于断开状态,实验过程如下:开关S1先接“1”,再接“2”,然后断开S1且闭合S2,断开S2且S1接2,每次操作稳定后数字电压表V示数分别为U1、U2、U3、U4。则下列说法中正确的是( )
A.U2=12U1,U3=U2B.U2=U1,U3=12U2
C.U3=U2,U4=U3D.U3=12U2,U4=U3
12.(14分)如图所示,平行板电容器、理想二极管、电源(内阻不计)和开关组成串联电路,两极板水平放置,初始时电容器的板间距为L,电容器中央P点处的带电油滴处于静止状态,电源的电动势为 U,重力加速度为g,取大地的电势为零。
(1)若仅将电容器下极板迅速下移L2,P点处的电势将变为多少?
(2)若仅将电容器下极板迅速上移L4,忽略充电时间,则上移后油滴从初位置运动到上极板所用的时间为多少?

（解析）同步分层精练(十一)
1.选A 题图中元器件分别是可变电容器、发光二极管、电阻箱、固定电容器。故选A。
2.选AC 由题可知,该电容器的电容为25 μF,则由C=ΔQΔU可知,要增加1 V的电压,需要增加的电荷量ΔQ=ΔUC=25×10-6×1 C=2.5×10-5 C,A正确;由C=QU可知,要使该电容器所带电荷量为1 C,两极板之间需加电压U=QC=125×10−6 V=4×104 V,B错误;由题可知,电容器的额定电压为450 V,则电荷量最多为Qm=CUm=2.5×10-5×450 C=1.125×10-2 C,C正确;电容器的额定电压为450 V,该电容器能够承受的最大电压大于450 V,D错误。
3.选D 由电容定义式C=QU=1.6×10-5 F=16 μF,故选D。
4.选C 根据C=QU,可知Q-U图像的斜率表示电容大小,由题图可知ka>kb,则Ca>Cb,题图中未给出具体数值,故无法求出Ca与Cb的具体比例关系,故选C。
5.选BC 电容器A的电容比B的大,只能说明电容器A容纳电荷的本领比B强,与所带的电荷量多少无关,故A错误;电容是反映电容器储存电荷本领的物理量,故B正确;由C=ΔQΔU知,电容在数值上等于使两极板间电势差为1 V时电容器需要带的电荷量,故C正确;电压为10 V,电荷量为2×10-5 C时,则电容C=QU=2×10-6 F,故D错误。
6.选C 根据电容C=QU,充电过程中,随着电容器所带电荷量的增加,电容器两极板间电势差增加,充电电流减小,故A错误;根据题图可知,充电过程中,电容器的上极板带正电荷,流过电阻R的电流由N点流向M点,故B错误;放电过程中,随着电容器所带电荷量的减小,电容器两极板间电势差减小,放电电流减小,故C正确;根据题图可知,放电过程中,电容器的上极板带正电荷,流过电阻R的电流由M点流向N点,故D错误。
7.选B 根据题图(a)可知,降低溶液的浓度时,该不导电溶液的相对介电常数εr增大,结合电容的决定式C=εrS4πkd可知,电容器的电容增大,A错误;电容器一直与恒压电源相连,则电容器两极板之间的电势差不变,C错误;根据电容的定义式C=QU并结合电容增大可知,电容器所带的电荷量Q增大,则溶液浓度降低过程中,电容器充电,电路中的电流方向为N→M,B正确,D错误。
8.选BC 由电容的决定式C=εrS4πkd,可知C与两极板间距离d成反比,故C与x不是线性关系,A错误;电容器充电后与电源断开,电荷量Q不变,由C=εrS4πkd,Q=CU,U=Ed,可得E=4πkQεrS,可知电场强度E是定值,B正确;因负极板接地,电势为零,所以P点电势为φ=E(L-x),L为P点到负极板的初始距离,因为E不变,φ随x增大而线性减小,C正确;由Ep=qφ,可知Ep与φ成正比,故也随x增大而线性减小,D错误。
9.解析:(1)由C=QU得
Q=CU=3.0×10-10×12 C=3.6×10-9 C。
(2)带电微粒恰在极板间静止,则带电微粒带负电,并且有qE=mg,而E=Ud,
解得q=mgdU=2.0×10−3×10×1.20×10−312 C=2.0×10-6 C。
答案:(1)3.6×10-9 C (2)2.0×10-6 C 负电荷
10.选AD 根据C=QU,电容器C1的电容是C2的2倍,故A正确,B错误;当两电容器所带电荷量相同时,电容器C1两端电压是电容器C2的12,根据电势能Ep=12CU2可知,电容器C1储存的电势能小,根据微元法可知,题图中阴影部分代表电容器C1在U1时所储存的电势能,故C错误,D正确。
11.选A 开关S1先接“1”,电源对电容器C1充电,两端电压为U1;再接“2”,两电容器并联,总电荷量不变,相当于增大横截面积,由C=εrS4πkd,U=QC,可知总的电容变为原来的2倍,电压变为原来的12,即U2=12U1;然后断开S1,电容器C1的电荷量是原来的一半,闭合S2,电容器C2的电荷量被中和,电容器C1在电容不变的情况下,电压变为最初的一半,即U3=U2=12U1;断开S2且S1接“2”,同理可知U4=12U3,只有A选项内容完全正确。
12.解析:(1)将电容器下极板迅速下移L2时,板间距变大,电容器电容变小,但由于二极管具有单向导电性,电容器无法放电,电容器电荷量保持不变,电场强度保持不变
则E1=UL
P点处的电势将变为φ=UPB=E1×L2+L2=U。
(2)若仅将电容器下极板迅速上移L4,电容器充电,极板间电压不变,电场强度变为E2=UL−L4=4U3L=43E1
油滴的加速度变为a=qE2−mgm
又qE1=mg
联立各式解得a=g3
由匀变速直线运动规律得L2=12at2,解得t=3Lg。
答案:(1)U (2)3Lg