2021-2022学年度高二物理第十章静电场中的能量第四节电容器的电容（暑期衔接练习五）（人教版2019）

这是一份2021-2022学年度高二物理第十章静电场中的能量第四节电容器的电容（暑期衔接练习五）（人教版2019），共17页。试卷主要包含了单选题，多选题，解答题，填空题等内容，欢迎下载使用。

一、单选题
1．如图所示，直流电源、开关、电流表、平行板电容器、可变电阻R组成闭合电路。下列说法中正确的是（ ）
A．增大电容器极板间距，电容器的电容增大
B．电容器的电容随其两端电压的增大而增大
C．电容器充电时，通过电流表的电流方向由b到a
D．保持开关闭合，可变电阻R的阻值增大，电容器两端电压减小
2．关于电容器的电容，下列说法不正确的是( )
A．电容描述电容器容纳电荷的本领
B．平行板电容器的电容与极板间距、正对面积等有关
C．在国际单位制中，电容的单位是法拉
D．电容器带电时，两个极板只有一个板上有电荷
3．有关电场的几个公式，下列说法正确的是（ ）
A．由可知电场中某点的电场强度是由试探电荷的电量和它所受的电场力共同决定的
B．仅适用于点电荷，由公式可知与场源电荷距离相等的各点场强均相同
C．由，移动电荷时，电场力做功与初末位置的电势差有关，而与电荷移动的路径无关
D．仅适用于匀强电场，其中表示、两点间的距离
4．直流电源与理想二极管、平行板电容器连接成如图所示回路，闭合开关稳定后，两板间有一带电小球刚好静止，则保持开关闭合，下列说法正确的是（ ）
A．两极板拉远一小段距离，小球不动
B．两极板错开一小段距离，小球不动
C．两极板错开一小段距离，小球下移
D．两极板靠近一小段距离，小球下移
5．如图所示，D是一只理想二极管，平行板电容器极板A和B之间有一带电体P处于静止悬浮状态，当两极板A和B的间距稍增大一些（两极板仍平行），P的运动情况将是
A．仍静止不动B．向下运动C．向上运动D．无法判断
6．下列说法正确的是
A．电动势相同的电源，其储存的电能也必相同
B．质点做平抛运动时，在相等的时间间隔内，速度变化相同，但速率变化不同
C．空间某点的电场强度与试探电荷在该点所受的电场力成正比，与试探电荷电量成反比
D．人在静止的电梯中称重时，电子秤显示500N；若电梯以lm/s2的加速度向上运动，则电子秤显示约为450N
7．如图所示，平行板电容器与电动势为E的直流电源（内阻不计）连接，下极板接地。一带电油滴位于电容器中的P点且恰好处于静止状态。现将平行板电容器的下极板竖直向下移动一小段距离，则（ ）
A．带点油滴静止不动
B．带点油滴带正电
C．P点的电势将升高
D．电容器的电容增大，极板带电量增大
二、多选题
8．如图所示，E为电源，C为电容器，R为定值电阻，S为单刀双掷开关，则（ ）
A．S接1时，电容器充电且上极板电势较高
B．S接2时，电容器放电且放电电流从左往右经过定值电阻R
C．保持S接1，将上极板水平向左平移少许，板间电压不变，场强增大
D．保持S接1，将上极板竖直向上平移少许，板间电压不变，场强减小
9．图示为一个由电池E、电阻R与平行板电容器C组成的申联电路，开关S闭合，平行板电容器中央有一个液滴恰好处于平衡状态，现保持其他条件不变，减小电容器两板间距离，则下列说法正确的是
A．电容器的电容变大
B．电阻R 中有从a 流向b的电流
C．液滴带负电
D．液滴仍然平衡
10．如图所示，两块较大的金属板A、B平行放置并与一个电源相连，其中A板接地（取大地电势）。S闭合后，两板间P点有一质量为m、电荷量为q的油滴恰好处于静止状态。以下说法正确的是（ ）
A．保持S闭合，若将A板向上平移一小段位移，则油滴向下加速运动，G中有b→a的电流
B．保持S闭合，若将A板向左平移一小段位移（油滴仍处于两极板之间），则油滴仍然静止，G中有b→a的电流
C．若将S断开，油滴与A板间插入一金属板（厚度小于PA间距）则油滴立即向下做匀加速直线运动
D．若将S断开，再将B板向下平移一小段位移，则油滴仍然保持静止，但油滴的电势能减小
11．如图所示，一平行板电容器两极板A、B水平放置，上极板A接地，电容器通过滑动变阻器R和电键S与电动势为E的电源相连．现将电键S闭合，位于A、B两板之间的P点的带电粒子恰好处于静止状态，电源内阻可以忽略，则（ ）
A．B板电势为-E
B．改变滑动变阻器的滑片位置，带电粒子仍处于静止状态
C．将B板向上移动，P点电势将不变
D．将B板向左平移，带电粒子电势能将不变
12．如图所示，三块平行放置的带电金属薄板、、中央各有一小孔，小孔分别位于、、点。由点静止释放的一价氢离子恰好能运动到点，下列说法正确的是：（ ）
A．一定有
B．若从点静止释放二价氨离子，其将以一定速度越过点
C．若将板向右平移到点，则由点静止释放的氢离子将运动到点返回
D．若将板向右平移到点，则由点静止释放的氢离子仍运动到点返回
三、解答题
13．一个 LC 电路产生电磁振荡。以横坐标轴表示时间，纵坐标轴既表示电流又表示电压，在同一坐标系内画出的该电路中电流和电容器两极板间电压随时间变化的 i−t 图像和 u−t 图像。在图像中的一周期内，哪段时间电场能在增大？电场能最大时电流和电压的大小有什么特点？哪段时间磁场能在增大，磁场能最大时电流和电压的大小有什么特点？
14．有人用图描述某电容器充电时，其电荷量、电压、电容之间的相互关系，请判断它们的正误，并说明理由。
A． B． C． D．
15．如图所示，一平行板电容器跟一电源相接，当S闭合时，平行板电容器极板、间的一带电液滴恰好静止．（1）若将两板间距离增大为原来的两倍，那么液滴的运动状态如何变化；（2）若先将S断开，再将两板间距离增大为原来的两倍，液滴的运动状态又将如何变化．
16．如图所示，一对平行金属极板相距d=2.5cm，两板间匀强电场方向向下，场强大小E=1.6X103v/m,其中下极板接地（零电势)。A点距下板为h1= 5cm, B板距下板为h2=0.5cm, 试求：
(1)两金属板之间的电势差仏大小？
(2)现有质量为10-4kg、电量为10-4 C的负点电荷P，若将该点电荷P从A点移到B点，电场力做功多少？点电荷P的电势能是增加还是减少？
(3)若将该点电荷从A点以2m/s的速度水平向右射出（极板足够长)，最终将落在哪个极板？到达极板时速度多大？（忽略点电荷P重力的影响）
四、填空题
17．把一个电量q＝－5×10-9C的负电荷放在电场中的A点，测得受到的电场力大小为5×10-5N，方向水平向右，则A点的场强是__________N／C，方向_________．
18．如图所示实验装置可用来探究影响平行板电容器电容的因素，其中电容器左侧极板和静电计外壳接地，电容器右侧极板与静电计金属球相连．
(1)使电容器带电后与电源断开
①将左极板上移，可观察到静电计指针偏转角____________（选填“变大”、“变小”或“不变”）；
②将极板间距离减小时，可观察到静电计指针偏转角_________（选填“变大”、“变小”或“不变”）；
③两板间插入一块玻璃，可观察到静电计指针偏转角_________（选填“变大”、“变小”或“不变”）；
④由此可知平行板电容器的电容与_________________ 有关．
(2)下列关于实验中使用静电计的说法中正确的有________.
A．使用静电计的目的是观察电容器电压的变化情况
B．使用静电计的目的是测量电容器电量的变化情况
C．静电计可以用电压表替代
D．静电计可以用电流表替代．
19．一个平行板电容器在充电过程中,当两极板间电势差增加200V时，电容器充上的电量增加5.4×10-8C,则这个电容器的电容是___pF，充电后不断开电源，并将两极板间距离减小一些，则电容器的电容将_______，电量将_______，电势差将_______，电容器内部场强将_______．（填增大、减小或不变）
20．如图所示实验装置可用来探究影响平行板电容器电容的因素，其中电容器左侧极板和静电计外壳接地，电容器右侧极板与静电计金属球相连．
（1）用丝绸摩擦过的______接触右侧极板使电容器带正电（选填“玻璃棒”或“橡胶棒”）．
（2）使用静电计的目的是观察电容器的______变化情况（选填“电势差”或“带电量”）
（3）将极板间正对面积减小，可观察到静电计指针偏转角______；把左极板向右移，静电计指针偏角将_______； 板间插入一块电介质，静电计指针偏角将__________（选填变大，变小或不变）
参考答案
1．C
【详解】
A. 根据
可知，增大电容器极板间距，电容器的电容减小，选项A错误；
B. 电容器的电容是由电容器本身决定的，与其两端电压无关，选项B错误；
C. 电容器充电时，通过电流表的电流方向由下到上，即由b到a，选项C正确；
D. 保持开关闭合，电容器相当于断路，可变电阻R的阻值增大，电容器两端电压不变为电源电压，选项D错误。
故选C。
2．D
【详解】
A、电容是描述电容器容纳电荷本领的物理量，故A正确；
B、根据平行板电容器的电容决定，得知电容与极板间距、正对面积、电介质等因素有关，故B正确；
C. 在国际单位制中，电容的单位是法拉，故选项C正确；
D、电容器带电时，两个极板带等量异号电荷，故D错误．本题选择不正确的，故选D。
3．C
【详解】
A．是电场强度的定义式，电场强度是电场本身具有的属性，和、无关，A错误；
B．是计算点电荷周围场强大小的公式，电场强度是矢量，还需要考虑方向，所以与场源电荷距离相等的各点场强大小相等，方向不同，B错误；
C．根据可知移动电荷时，电场力做功与初末位置的电势差有关，而与电荷移动的路径无关，C正确；
D．仅适用于计算匀强电场两点间的电势差，其中表示两点间沿电场线方向上的距离，D错误。
故选C。
4．A
【详解】
A．两极板拉远一小段距离，电容器无法放电，即电荷量不变，由公式可知，电容减小，由公式可知，电势差增大，板间电场强度增大，由公式、、可知
则小球所受电场力不变，即小球不动，故A正确；
BC．两极板错开一小段距离，电容器无法放电，即电荷量不变，由公式可知，电容减小，由公式可知，电势差增大，板间电场强度增大，小球受到的电场力增大，小球将向上运动，故BC错误；
D．由公式可知，两极板靠近一小段距离，板间电场强度增大，小球所受电场力增大，小球将上移，故D错误。
故选A。
5．A
【详解】
电容器与电源保持相连，电容器的电压不变，板间距离增大，
电容减小，由于二极管的作用只允许电流从a流向b，电容器的电量无法减小，根据推论板间电场强度
Q、S、ɛ不变，则改变d，E不变，电荷P受的电场力不变，仍静止。
A. 仍静止不动，与分析结论相符，故A正确。
B. 向下运动，与分析结论不符，故B错误。
C. 向上运动，与分析结论不符，故C错误。
D. 无法判断，与分析结论不符，故D错误。
6．B
【解析】
电动势是描述电源把其它形式的能量转化为电能本领的物理量，是非静电力做功能力的反映，电动势相同，表明电源将其它形式的能转化为电能的本领相同，但储存的电能不一定相同，故A错误．质点做平抛运动时，在相等的时间间隔内，速度变化均为gt相同，但速率变化不同，选项B正确；空间某点的电场强度由电场本身决定，与试探电荷在该点所受的电场力和试探电荷电量无关，选项C错误；人在静止的电梯中称重时，电子秤显示500N；若电梯以lm/s2的加速度向上运动，则人发生超重，电子秤显示大于500N，选项D错误；故选B.
7．C
【详解】
AB．由平衡条件可知，带电油滴受到的电场力竖直向上，与电场方向相反，故油滴带负电荷；将平行板电容器的下极板竖直向下移动一小段距离，由于电容器两板间电压不变，根据得知板间场强减小，油滴所受的电场力减小，则油滴将向下运动，故AB错误；
C．负极板与大地相连，电势为零，设P点到负极板的距离为，到正极板的距离为，根据 ，可得
可知，下极板竖直向下移动一小段距离，不变，增大，则P点的电势将升高，故C正确；
D．根据，当d增大时，电容器的电容C减小，根据可知，电容器与电源保持相连，则U不变，当C减小，则Q也减小，故D错误。
故选C。
8．AD
【详解】
A. S接1时，电容器充电，所以电容器上极板电势较高，故A正确；
B. S接2时，电容器放电由于上级板带正电，所以放电电流从右往左经过定值电阻R，故B错误；
C. 保持S接1，将上极板水平向左平移少许，由于平行板与电源相连，所以电压不变，电场强度也不发生变化，故C错误；
D. 保持S接1，将上极板竖直向上平移少许，板间电压不变，板间距离增大，则场强减小，故D正确；
故选AD。
9．AC
【解析】由电容器的决定式C=εS4kπd可知，当d减小时，C变大；故A正确；因电容器与电源相连，电容器两端的电压不变；则C变大时，由Q=UC可知，电容器两端的电量变大，则电源对电容器充电，故R中电流由b到a；故B错误；液滴受力平衡，则液滴受电场力向上；而上极板为正极，则说明液滴带负电；故C正确；因电压不变，d减小，则E变大；故受到的电场力变大；则液滴受到的合力向上，将向上运动，故D错误；故选AC．
【点睛】电容器与电源相连，电压不变．在减小电容器两板间距离的过程中，电容变大，电量变大，电容器充电．根据原来极板的带电情况，分析电流的方向．
10．AB
【详解】
A．开始时，重力和电场力平衡，故
将A板上移，由可知，E变小，故油滴应向下加速运动；根据 、，有
故电容器电量减小，放电，故G中有的电流；故A正确；
B．若将A板向左平移一小段位移，由可知，E不变，油滴仍静止；根据上述结论
故电容器电量减小，放电，故G中有b→a的电流；故B正确；
C．若将S断开，油滴与A板间插入一金属板，Q不变，根据， ，得
可知两板间场强不变，则油滴仍静止，故C错误；
D．若将S断开，Q不变，再将B板向下平移一小段位移，根据，，可得
可知场强E不变，则油滴仍静止；油滴所在位置与A极板的距离不变，则根据可知与A极板的电势差不变，则油滴所在位置的电势不变，油滴的电势能不变，故D错误。
故选AB。
11．ABD
【详解】
A、AB两板的电势差为E，，．所以,B板的电势为-E，故A正确；B、改变滑动变阻器的滑片位置，两极板间的电压不变，极板间的电场强度不变，粒子所受电场力不变，带电粒子仍处于静止状态，故B正确；C、将B板向上移动，距离减小，极板间场强变大，A板与P点的电势差变大，A点电势不变，P点电势变小，故C错误；D、将B板向左平移，极板间的距离和电压不变，场强不变，P点电势不变，带电粒子电势能不变，故D正确；故选ABD.
【点睛】
本题较难之处是分析电势变化，往往根据电势差和该点与零电势点间电势的高低，分析电势的变化，这是常用的方法．
12．AD
【详解】
AB．由点静止释放的一价氢离子恰好能运动到点，则
即
由上式可知，上述过程中与粒子带电量无关，即若从点静止释放二价氨离子，则也能恰好能运动到点，选项A正确，B错误；
CD．若将板向右平移到点，由于BC带电量不变，根据
可知两板间场强不变，MP之间的电势差不变，根据
则由点静止释放的氢离子仍运动到点返回，选项D正确，C错误。
故选AD。
13．见详解
【详解】
在同一坐标系内画出的该电路中电流和电容器两极板间电压随时间变化的 i−t 图像和 u−t 图像。
t1-t2、t3-t4电场能增大，电场能最大时电流为零和电压最大；0-t1、t2-t3磁场能增大，磁场能最大时电流最大和电压为零。
14．见解析
【详解】
A图像是错误的。电量增大时，电容是不变的。即带电量不影响电容。
B图像是正确的。电压增大时，电容不变。即电压不影响电容。
C图像是正确的。根据电容公式得 ，电量与电压成正比。
D图像是正确的。电量增大时，电容是不变的。即带电量不影响电容。
15．（1）液滴将向下做初速度为零，加速度为的匀加速直线运动．（2）处于静止状态
【分析】
带电液滴静止时，所受的电场力和重力平衡，qE=mg，液滴带负电，由于液滴所受重力不变，液滴运动状态随电场力的变化而变化，由于电场力，因此只要分析出场强的变化情况即可．
【详解】
（1）S闭合时，不变，由E=知，将两板间距离d增大为原来的两倍，板间的电场强度E将减小为原来的，合外力
所以液滴的加速度，方向向下，液滴将向下做初速度为零，加速度为的匀加速直线运动．
（2）S断开，电容器的电荷量保持不变，当d=2d时，由公式E=、C=和平行板电容器电容的决定式C=知，，即将S断开，再将两板间距离增大为原来的两倍，板间的电场强度E´=E，因此，液滴受力情况不变，仍处于静止状态．
答：（1）液滴将向下做初速度为零，加速度为的匀加速直线运动．（2）处于静止状态
16．（1）40V （2） V = 6m/s
【解析】（1）两金属板之间的电势差UMN大小：UMN=Ed=1.6×103×2.5×10﹣2V/m=40V
（2）下极板N接地，电势为零，则
A点电势UA=Eℎ1=1.6×103×1.5×10−2V=24V
B点电势UB=Eℎ2=1.6×103×0.5×10−2V=8V
将点电荷P从A移到B电场力做的功：WAB=qUAB=﹣10﹣4×（24−8）J=﹣1.6×10﹣3J
因为电场力做负功，所以电子的电势能增加了
点电荷P从A水平射出后将到达上板，到达时速度大小为V
由能量守恒定律有：qUMN+12mv02=12mV2
易得A点和上板电势差UMN=16V
将q=10−4C，m=10−4kg，v=2m/s 代入得：V=6m/s。
17．104 水平向左
【详解】
[1]根据电场强度的定义式：
E=
得A点的场强为
EA==104 N/C
[2]电场方向和正电荷受力方向相同和负电荷受力方向相反，由于该电荷为负，故电场方向水平向左．
18．变大 变小 变小 两板正对面积、两板距离和两板间介质有关 A
【详解】
(1)①[1].根据电容的决定式知，上移左极板，正对面积S减小，则电容减小，根据知，电荷量不变，则电势差增大，指针偏角变大。
②[2].根据电容的决定式知，将极板间距离d减小时，电容增大，根据知，电荷量不变，则电势差减小，指针偏角变小。
③[3]. 根据电容的决定式知，两板间插入一块玻璃，电容变大，根据知，电荷量不变，则电势差减小，指针偏角变小。
④[4].由此可知平行板电容器的电容与两板正对面积、两板距离和两板间介质有关有关．
(2)[5]. A、B.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，无法判断电量的变化情况．故A正确，B错误；
C、D.静电计与电压表、电流表的原理不同，不能替代．静电计是一个电容器，电容量基本不变，其电荷量与电势差成正比，而电流表、电压表线圈中必须有电流通过时，指针才偏转．故CD错误；
19．270 增大 增大 不变 增大.
【详解】
根据电容定义式可得：，电源保持连接，电势差不变；当距离减小时，由可知电容增大；则电量也将增大；由可知，电容器内部场强将增大．
20．玻璃棒 电势差 变大 变小 变小
【解析】
【分析】
用丝绸摩擦过的玻璃棒接触右侧极板使电容器带正电；静电计可测定电势差；根据电容的决定式和定义式结合分析静电计指针偏转角的变化；
【详解】
解：(1)用丝绸摩擦过的玻璃棒接触右侧极板使电容器带正电；
(2)静电计可测定电势差，则使用静电计的目的是观察电容器的电势差变化情况；
(3)将极板间正对面积减小，根据电容的决定式知电容减小，电量不变，由公式知板间电势差增大，则静电计指针偏转角变大；把左极板向右移，极板间间距减小，根据电容的决定式知电容增大，电量不变，由公式知板间电势差减小，则静电计指针偏转角变小；板间插入一块电介质，根据电容的决定式知电容增大，电量不变，由公式知板间电势差减小，则静电计指针偏转角变小；
【点睛】
关键要掌握电容的决定因素，知道静电计是测量电势差大小的仪器．