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教科版 (2019)必修第三册第一章静电场8 电容器电容练习题

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这是一份教科版 (2019)必修第三册第一章静电场8 电容器电容练习题，共18页。试卷主要包含了0分），【答案】D，【答案】B，【答案】A等内容，欢迎下载使用。

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1.8电容器点人同步练习教科版（ 2019）高中物理必修第三册

学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________

注意：本试卷包含Ⅰ、Ⅱ两卷。第Ⅰ卷为选择题，所有答案必须用2B铅笔涂在答题卡中相应的位置。第Ⅱ卷为非选择题，所有答案必须填在答题卷的相应位置。答案写在试卷上均无效，不予记分。

一、单选题（本大题共10小题，共40.0分）

如图所示的实验装置中，极板与静电计外壳相连，平行板电容器的极板与静电计相接．将极板向左移动，增大电容器两极板间的距离时，电容器所带的电量、电容、两极间的电压，电容器两极板间的场强的变化情况是

A. 变小，不变，不变，变小
B. 变小，变小，不变，不变
C. 不变，变小，变大，不变
D. 不变，变小，变大，变小

如图甲所示，电路中电源内阻不可忽略，平行板电容器的两极板水平放置，如图乙所示为一块长、宽、厚分别为、、的均匀的长方体导体，其中、、、为导体接线柱．当接线柱、与、连接时，闭合电键，电路达到稳定时，带电油滴悬浮在两板之间静止不动．若将接线柱、改为与、连接，则

A. 导体电阻不变 B. 导体两端电压减小
C. 电容器所带电量增加 D. 油滴向上运动

常用的指纹识别传感器是电容式传感器，如图所示。指纹的凸起部分叫“嵴”，凹下部分叫“峪”，传感器上有大量面积相同的小极板，当手指贴在传感器上时，这些小极板和正对的皮肤表面部分形成大量的小电容器，这样在嵴处和峪处形成的电容器的电容大小不同，此时传感器给所有的电容器充电后达到某一电压值，然后电容器放电，电容值小的电容器放电较快，根据放电快慢的不同，就可以探测到嵴和峪的位置，从而形成指纹图像数据。根据题中提供信息判断，下列说法正确的是

A. 在峪处形成的电容器的电容较大
B. 在峪处形成的电容器放电较慢
C. 充电后在嵴处形成的电容器的电荷量大
D. 潮湿的手指头对指纹识别绝对没有影响

如图所示，指纹采集装置中的半导体基板上有大量相同的小极板，外表面绝缘。当手指的指纹一面与绝缘表面接触时，由于指纹凸凹不平，凸点处与凹点处分别与半导体基板上的小极板形成一个个正对面积相同的电容器，若每个电容器的电压保持不变，则在指纹采集过程中，下列说法正确的是

A. 指纹的凹点处与小极板距离远，电容大
B. 指纹的凸点处与小极板距离近，电容小
C. 手指挤压绝缘表面，电容器两极间的距离减小，电容器带电量减小
D. 手指挤压绝缘表面，电容器两极间的距离减小，电容器带电量增大

据媒体报道，科学家发明了一种新型超级电容器，能让手机几分钟内充满电。若用该种电容器给手机电池充电，下列说法正确的是

A. 该电容器给手机电池充电时，电容器的电容变大
B. 该电容器给手机电池充电时，电容器存储的电能变少
C. 该电容器给手机电池充电时，电容器所带的电荷量可能不变
D. 充电结束后，电容器的电容为零

如图所示，平行板电容器的两个极板接在电压恒定的电源上，下极板接地，极板间点有一悬浮的带电油滴，若将电容器的下极板缓慢向下移动一段距离，则下列说法正确的是

A. 电容器所带的电荷量将增加
B. 带电油滴将向下运动
C. 点的电势将升高
D. 若仍要带电油滴在极板间悬浮，应减小油滴的比荷

如图所示，电容式麦克风的振动膜是利用超薄金属或镀金的塑料薄膜制成，它与基板构成电容器。工作时，振动膜随声波左右振动。下列说法正确的是

A. 振动膜向右运动时，电容器的电容减小
B. 振动膜向右运动时，电阻上有从到的电流
C. 振动膜向左运动时，的电势比高
D. 振动膜向左运动时，电阻上的电压为零

如图所示，平行板电容器、两极板间的距离为，两极板分别与电压恒为的电源两极相连，极板带正电，现有一质量为的带电油滴在极板中央处于静止状态，且此时极板带电量与油滴带电量的比值为，已知重力加速度为，则下列说法正确的是

A. 油滴带负电
B. 油滴带电量为
C. 电容器的电容为
D. 将极板缓慢向下移动一小段距离，油滴将向上运动

在生产纺织品、纸张等绝缘材料过程中，为了实时监控材料的厚度，生产流水线上设置如图所示的传感器，其中、为平行板电容器的上、下两个固定极板，分别接在恒压直流电源的两极上。当纸张从平行极板间穿过时，若负电荷从向流过灵敏电流计，则电流计指针偏向端；若负电荷从向流过灵敏电流计，则指针偏向端。某次纸张从平行极板间穿过时，发现电流计指针偏向端，下列说法正确的是

A. 两极板间纸张厚度减小 B. 两极板间纸张厚度不变
C. 两极板间纸张厚度增加 D. 以上三种情况都有可能

如图所示，电容器极板间有一可移动的电介质板，介质与被测物体相连，电容器接入电路后，通过极板上物理量的变化可确定被测物体的位置，则下列说法中正确的是

A. 若电容器极板间的电压不变，变大，电容器极板上带电荷量增加
B. 若电容器极板上带电荷量不变，变小，电容器极板间电压变大
C. 若电容器极板间的电压不变，变大，有电流流向电容器的负极板
D. 若电容器极板间的电荷量不变，变大，有电流流向电容器的正极板

二、多选题（本大题共4小题，共16.0分）

水平放置的平行板电容器与电源连接，下极板接地，带负电的液滴静止在两极板间点，以表示两极板间的场强，表示两极板间的电压，表示点的电势，若电容器与电源断开，保持下极板不动，将上极板稍微向上移动，则

A. 变大，不变，不变 B. 不变，变小，降低
C. 液滴将向下运动 D. 液滴仍保持静止

多选一个空气平行板电容器，极板间距离为，正对面积为，充以电荷量后，两极板间电压为，为使电容器的电容加倍，可采用的办法是

A. 将电压变为
B. 将带电荷量变为
C. 将极板正对面积变为
D. 将两极间充满介电常数为的电介质

如图，平行板电容器与电动势为的电源连接，下极板接地。一带电油滴位于电容器中的点且恰好处于平衡状态。现将上极板竖直向上移动一小段距离，则

A. 点的电势将降低 B. 极板带电量将减小
C. 带电油滴的电势能将增大 D. 带电油滴将竖直向上运动

如图，平行板电容器与电动势为的电源连接，下极板接地。一带电油滴位于电容器中的点且恰好处于平衡状态。现将上极板竖直向上移动一小段距离，则

A. 点的电势将降低 B. 极板带电量将减小
C. 带电油滴的电势能将增大 D. 带电油滴将竖直向上运动

三、实验题（本大题共2小题，共18.0分）

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：

将拨至，并接通足够长的时间

将拨至

观察并保存计算机屏幕上的图，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

操作的作用是_______________________。

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。

两个电容器相比较，的电容________填“较大”“较小”或“相等”。

如图所示为研究平行板电容器电容的实验．电容器充电后与电源断开，电量将不变，与电容器相连的静电计用来测量电容器的______在常见的电介质中，由于空气的介电常数是最小的，当极板间插入其它的电介质板时，电容器的电容将______填“增大”、“减小”或“不变”，于是我们发现，静电计指针偏角将______填“增大”、“减小”或“不变”
连接在电源两极板上的平行板电容器，当两极板间的距离减小时，电容器的电容将______，带电量将______，电势差将______，极板间的电场强度将______填“增大”、“减小”或“不变”

四、计算题（本大题共3小题，共30.0分）

一平行板电容器，板间距离为，电容为，接在电源电压为的电源上，充电完成后撤去电源，求：

充电后电容器的电荷量。

若使板间距离增大为，则电容器的电容变为多少？板间电场强度变为多大？

如图所示，一平行板电容器接在的直流电源上，电容，两极板间距离，取，求：

该电容器所带电量，
若板中点处有一带电油滴，其质量为，恰在板间处于静止状态，则该油滴带电量为多少？带何种电荷？
如图所示，平行板电容器的两个极板、分别接在恒压电源正、负两级上，电源电压为，电容器的电容为，两极板间距为，点到板的垂直距离为，极板接地．求：

平行板电容器极板上所带的电荷量；

平行板电容器两板之间的电场强度；

点处的电势．

答案和解析

1.【答案】

【解析】

【分析】
先根据电容的决定式，分析电容如何变化，抓住电容器的电荷量不变，由电容的定义式，分析板间电压的变化，由分析板间场强的变化；
对于电容器动态分析问题，关键要掌握电容的决定式，电容的定义式和板间场强公式，结合电荷不变的条件进行分析。
【解答】
当增大电容器两极板间的距离时，电容器所带的电量不变，根据电容的决定式，分析得知电容变小；
由电容的定义式，分析得知板间电压变大；由，因、、均不变，所以板间场强不变，故C正确，ABD错误。
故选C。

2.【答案】

【解析】

【分析】
本题考查含电容电路分析及电阻定律，难度中等。
由电阻定律判断导体电阻的大小变化；根据外电路电阻的变化判断电路总电流及外电压变化，根据电容器电压变化判断电容器极板电荷量变化；根据电势差与场强关系判断场强大小，然后判断油滴的运动情况。
【解答】
A.根据电阻定律，当、与、连接时，电阻，当、与、连接时，电阻，因此，错；
所以当、与、连接时，根据闭合电路欧姆定律，电路总电流增大，外电压减小，电容器两极板间电压减小，电容器极板所带电量减少，对、错；
D.电容器两极板间电场强度减小，油滴受到的电场力减小，因为开始时油滴悬浮静止不动，电场力大小等于重力，所以之后电场力小于重力，油滴向下运动，错。
故选B。

3.【答案】

【解析】

【分析】
本题考查了电容的计算；解答本题要能够根据题干给出的信息进行分析，找出解题的突破口，根据电容的计算公式进行解答即可。
根据电容的决定式分析改变时电容的变化以及电荷量的多少；根据电荷量的多少分析放电时间长短。
【解答】
A.根据电容的计算公式可得，极板与指纹峪凹下部分距离大，构成的电容器电容小，故A错误；
由于外接电源为所有电容器充到一个预先设计好的电压值，所以所有的电容器电压一定，根据可知，极板与指纹沟凹的部分，大，电容小构成的电容器充上的电荷较少，在放电过程中放电时间短；反之，在嵴处形成的电容器电容大，电荷量大，放电时间长，故C正确，B错误；
D.湿的手与传感器之间有水填充，改变了原来匹配成平行板电容器的电容，所以会影响指纹解锁，故D错误。
故选C。

4.【答案】

【解析】

【分析】
根据电容的定义式判断电容大小的变化；根据电容器的电压保持不变，结合分析电荷量的变化。
本题是电容器动态变化分析问题，解答此类问题关键是要抓住不变量：若电容器与电源断开，电量保持不变；若电容器始终与电源相连，电容器两端间的电势差保持不变；结合电容器的计算公式和电场强度与电势差的关系进行分析解答。
【解答】
根据电容的定义式可知，指纹的凹点处与小极板距离远，电容小，指纹的凸点处与小极板距离近，电容大，故AB错误；
手指挤压绝缘表面，电容器两极间的距离减小，电容器的电压保持不变，根据可知，电容器的电容增大、电容器带电量增大，故D正确，C错误。
故选D。

5.【答案】

【解析】

【分析】

电容的大小与电容器两端的电压及电容器所带的电量无关，根据能量守恒定律，即可求解。

本题考查电容器的电容的概念，掌握比值定义法的内涵，注意电容器充电时，电荷量增多，电能变大，而电容器放电时，则电荷量减少，电能变小。

【解答】

电容是描述电容器的容纳电荷的本领大小的物理量，与电容器的电压及电量无关，故AD错误；
当该电容器给手机电池充电时，电容器存储的电荷量减小，则电能变少，故B正确，C错误。
故选B。

6.【答案】

【解析】

【分析】
电容器始终与电源相连，则电容器两端间的电势差不变，根据电容器的变化判断电容的变化以及电场强度的变化，从而判断电荷电势能和电场力的变化，本题是电容器的动态分析问题，关键抓住不变量，当电容器与电源始终相连，则电势差不变，当电容器与电源断开，则电荷量不变。
【解析】
A.由可知，极板间的距离变大，电容减小，电容器连接电源，两极板间的电压不变，由可知，减小，A错误；
B.由可知，极板间的电场强度减小，故电场力减小，受力分析可知油滴将向下运动，B正确；
C.下极板接地，电势为零，两极板间的电场方向向上，故点电势低于零，点到上极板的距离不变，两极板间的电场强度减小，点与上极板间的电势差减小，两极板之间的电势差不变，点与下极板间的电势差增加，故点的电势降低，C错误；
D.油滴悬浮，由受力分析可知，可得，当极板间电场强度减小时，若仍要带电油滴在极板间悬浮，应增大油滴的比荷，D错误。
故选B。

7.【答案】

【解析】

【分析】
本题考查了电容器在生活中的具体应用，该题的本质问题是电容器的动态分析。
根据平行板电容器电容的决定式分析电容的变化，再由判断和的变化。
【解答】
由于电容器始终与电源相连，故两端电压不变。
A.根据平行板电容器电容的决定式，振动膜向右运动时，可知减小，电容器的电容增大，故A错误；
B.由可知，不变，增大，故增大，由电容器所带电荷量增大，即电容器充电，故流过电阻的电流由到，故B正确；
振动膜向左运动时，可知增大，电容器的电容减小，电容器放电，故流过电阻的电流由到，故的电势比高，故CD错误。
故选B。

8.【答案】

【解析】

【分析】
本题考查了油滴的受力平衡、电容器动态分析，由平衡条件判断油滴的电性，注意由受力情况来确定运动情况，是解题的思路。
带电油滴静止不动，所受的电场力与重力平衡，由平衡条件分析油滴的电性；由求解两板间电场强度，由平衡方程解得油滴所带电荷量；由极板带电荷量与油滴带电荷量的比值解得电容器的电荷量，并由电容的定义式结合平衡条件解得电容器的电容；由于两板与电源相连接，故两板间电势差不变，当两板间距变化时，由电场强度的变化，判断电场力的变化，从而判断油滴的受力及运动情况。
【解答】

A.由题带电油滴静止不动，所受的电场力与重力平衡，则油滴受到向上的电场力，平行板电容器板间场强方向竖直向下，则油滴带负电，故A正确；
B.由平衡条件得：，解得油滴带电荷量为：，故B错误；
C.根据，结合，且，则得电容器的电容为：，故C错误；
D.极板向下缓慢移动一小段距离，但极板间电压不变，电容器两极板距离增大，根据知板间场强减小，油滴所受电场力减小，则油滴将向下做加速运动，故D错误。
故选A。

9.【答案】

【解析】

【分析】
本题考查了电容的定义式、平行板电容器的决定式等，要注意明确由于电容器与电源相连，因此电容器两端的电势差不变。
根据指针的偏转方向确定电容器是充电还是放电，根据电容的定义式确定电容的变化情况，根据分析电介质的变化，从而得到纸张厚度的变化情况。
【解答】
由于电容与电源相连，故电压不变，由于电流计指针偏向端，说明负电荷从向流过，即电容器放电，根据电容的定义式可知电容减小，根据，可知纸张厚度减小，导致相对介电常数减小，故A正确，BCD错误。
故选A。

10.【答案】

【解析】

【分析】
此题主要考查电容器的动态分析，若电容器极板间的电压不变，根据电容的决定式分析电容如何变化，由电容的定义式分析电量的变化，根据电容充电还是放电，分析电路中电流方向。
【解答】
A.若电容器极板间的电压不变，变大，拔出电介质，由电容的决定式得知，电容减小，由得知，电容器极板上带电量减少，故A错误；
B.若电容器极板电量不变，变小，电容增大，由得知，电容器极板间电压变小，故B错误；
由上分析知道，若电容器极板间的电压不变，变大，电容器的带电量减小，处于放电状态，而电容器正极板带正电，所以有电流流向电容器的负极，故D错误，C正确。
故选C。

11.【答案】

【解析】

【分析】
平行板电容器充电后与电源断开后，电容器的电量不变。将上极板移向上移到某一位置，板间距离增大，电容减小。由推论公式分析板间场强的变化情况。由公式点与上极板间电压的变化，即可判断电势的变化，从而即可求解。
电容器充电后与电源断开，因此电容器的电荷量不变，结合电容的决定式和定义式，以及匀强电场的场强公式得出电场强度的变化，从而得出与正极板电势差的变化，得出点的电势变化和电势能变化。
【解答】
电容器与电源断开，则带电量不变，保持下极板不动，将上极板稍微向上移到某一位置，则变大，根据可知变小，根据可知变大，由与上述式子联立可得：，则不变；因点与下极板的距离不变，根据可知点与下极板的电势差不变，即点的电势不变，故A正确，B错误；
由于不变，则液滴受的电场力不变，则液滴仍保持静止，故C错误，D正确。
故选AD。

12.【答案】

【解析】

【分析】
本题考查电容器的动态分析。
改变电容器的电压和带电量不会改变电容器的电容，由电容器的决定式得：我们可以通过改变正对面积，介电常数，极板间的距离来改变电容。
改变电容器的电压和带电量不会改变电容器的电容，电容器的电容是由决定式决定的。
【解答】
改变电容器的电压和带电量不会改变电容器的电容，由电容器的决定式决定的，故AB错误；
由电容器的决定式得：将电容器的电容加倍，我们可采取的方式是：将极板正对面积变为；将电解质换为介电常数为原来的介电常数倍的电介质；将两极板距离变为原来的一半，故CD正确。
故选CD。

13.【答案】

【解析】

【分析】
将平行板电容器的上极板竖直向上移动一小段距离，板间电压不变，根据知板间场强的变化，分析油滴所受的电场力变化，判断油滴向什么方向运动。由判断点与下极板间的电势差的变化，确定点电势的变化。由题分析知道油滴带负电，再判断其电势能的变化。
本题是电容器动态分析问题，根据以及电容的决定因素来进行分析，注意明确粒子在电场力和重力作用下的运动情况的分析。
【解答】
A.电容器的电压不变，根据知板间场强减小，由得知，点与下极板间的电势差减小，板间场强方向向上，点电势比下极板低，则可知，点的电势升高，故A错误；
B.板间距离增大，电容减小，而电压不变，由知电容器的电量减小，故B正确；
C.由点的电势升高，油滴带正电，则知带电油滴的电势能将增大，故C正确；
D.开始时粒子受板间距离增大，电容器的电压不变，根据知板间场强减小，油滴所受电场力减小，则油滴将沿竖直方向向下运动，故D错误。
故选BC。

14.【答案】

【解析】

15.【答案】使电容器不带电；大于；较大。

【解析】

【分析】
解决本题的关键掌握电容的定义式，以及知道图线与时间轴围成的面积表示通过的电荷量。
放电时将电容器不与电源相接，故将单刀双掷开关拔向；
由图像的含义可知，横轴与纵轴的乘积即为电量，利用即可判断。
【解答】
由图可知，将拨至，电容器与电阻串联，所以电容放电，最终电容器会不带电；
由图像的含义可知，横轴与纵轴的乘积即为电量，图线Ⅰ与时间轴围成的面积大，故的电量大于的电量；由于充电完成后电容两端电压相同，根据可得的电容较大。

16.【答案】电势差增大减小增大增大不变增大

【解析】

【分析】
平行板电容器充电后与电源断开，极板上的电荷量不变；平行板电容器的电容，根据题目中各量的变化可判断电容的变化，由可得出电压的变化，即可得出偏角的变化。
平行板电容器的动态分析要注意两大类问题，若通电后断开，则电容器两板上的电量不变；而保持与电源相连，则两极板上的电压不变；同时要注意当通电后断开后，只改变距离，则电容内部的场强不变。
【解答】
电容器充电后与电源断开，电量保持不变；静电计可以测量电容器的电势差；
当插入介质时，增大，由可知电容将增大；由可知，两板间的电势差减小，静电计指针偏角减小；
若将两板间的距离减小，则由可知，电容增大；
连接在电源两极板上的平行板电容器，因电势差不变，则电量将增大；
由可知，，因电量增大，故场强增大；
故答案为：电势差；增大；减小；增大；增大；不变；增大。

17.【答案】解：
电容器充电后撤去电源，则此时电容器两极板间的电压等于电源的电压，
根据电容器的电容定义式得：，
则电容器的电荷量为：；
由电容器的决定式可知，当板间距离增大为，则电容器的电容变为原来的一半，即：，
当电容器充电后撤去电源，则电容器所带电荷量不变，
由知，两极板间电压为：，
所以当板间距离增大为时，两极板间的电压增大为原来的倍，即，
则板间电场强度为：。