高中物理人教版 (2019)必修 第三册4 电容器的电容测试题

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第三册4 电容器的电容测试题，共7页。试卷主要包含了下列关于电容器的叙述正确的是等内容，欢迎下载使用。


1．下列关于电容器的叙述正确的是( )
A．电容器是储存电荷的容器，只有带电的容器才是电容器
B．任何两个彼此绝缘且相距很近的物体都可以组成电容器
C．电容器所带的电荷量是指每个极板所带电荷量的代数和
D．电容器充电过程是将其他形式的能转变成电容器的电能并储存起来，电容器放电过程是将电容器储存的电能转化为其他形式的能
2．当一个电容器带电荷量为Q时，两极板间电势差为U，若使其带电荷量增加4.0×10－7C，它两极板间的电势差增加20V，则它的电容为( )
A．1.0×10－8FB．2.0×10－8F
C．4.0×10－8FD．8.0×10－8F
3．(多选)有一只电容器的规格是“1.5μF 9V”，则该电容器( )
A．正常工作时所带电荷量不能超过1.5×10－5C
B．正常工作时所带电荷量不能超过1.35×10－5C
C．额定电压为9V
D．击穿电压为9V
4．传感器是自动控制设备中不可缺少的元件，已经渗透到宇宙开发、环境保护、交通运输以及家庭生活等各种领域．如图所示为几种电容式传感器，其中通过改变电容器两极板间距离而引起电容变化的是( )
5．如图所示，平行板电容器已经充电，静电计的金属球与电容器的一个极板连接，外壳与另一个极板同时接地，静电计指针的偏转角度反映电容器两极板间的电势差．实验中极板上的电荷量保持不变，设电容器两极板正对面积为S，极板间的距离为d，静电计指针偏角为θ.下列关于实验现象的描述正确的是( )
A．保持S不变，增大d，则θ不变
B．保持S不变，减小d，则θ变小
C．保持d不变，减小S，则θ变小
D．保持S、d不变，在两极板间插入电介质，则θ变大
6．(多选)如图为某一机器人上的电容式位移传感器工作时的简化模型图，电介质板长度等于电容器极板长度．开始时电介质板有一半处于极板间，电容器两极板带等量异号电荷，当被测物体在左右方向发生位移时(位移大小小于极板长的一半)，电介质板随之在电容器两极板之间移动．当被测物体向左移动时( )
A．电容器的电压增大
B．电容器的电量变小
C．电容器的电容增大
D．静电计的指针张角变小
7．极板间距为d的平行板电容器所带电荷量为Q时，两极板间电势差为U1，板间电场强度为E1.现将电容器所带电荷量变为2Q，极板间距变为eq \f(1,2)d，其他条件不变，这时两极板间电势差为U2，极板间电场强度为E2.下列说法正确的是( )
A．U2＝U1，E2＝E1B．U2＝2U1，E2＝4E1
C．U2＝U1，E2＝2E1D．U2＝2U1，E2＝2E1
8．(多选)图甲为可变电容器，某同学用图乙所示电路研究可变电容器的充、放电现象实验．电容器原来不带电，电压表和电流表为理想直流电表．单刀双掷开关先接1，稳定后，缓慢减小电容器两极板的正对面积．下列说法正确的是( )
A．缓慢减小电容器两极板正对面积的过程中，电阻R中电流向下
B．缓慢减小电容器两极板正对面积的过程中，电阻R中电流向上
C．若开关接1稳定后断开，在减小电容器两极板正对面积的过程中，电压表示数增大
D．若开关接1稳定后断开，在减小电容器两极板正对面积的过程中，电压表示数减小
9．如图所示为实时监控生产绝缘材料厚度的传感器的结构简化图，M、N为两个固定的、水平正对放置的金属板，分别与恒压电源的正、负极相连，绝缘材料从两金属板间穿行的过程中，电流显示器检测的电流为I.下列说法正确的是( )
A．I＝0且恒定时，绝缘材料厚度均匀
B．I>0且恒定时，绝缘材料厚度均匀
C．I变大时，绝缘材料厚度一定增加
D．I由a流向b时，绝缘材料厚度增加
10．如图所示，平行板电容器的两个极板A、B水平放置且接在电压为60V的恒压电源正、负极上，两极板间距为3cm，电容器所带电荷量为6×10－8C，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之间的电场强度；
(3)距极板B2cm的M点处的电势．
B组 能力提升练
11．可变电容器是一种电容可以在一定范围内调节的电容器，通过改变极板间相对的有效面积或极板间距离，电容就相应地变化．通常在无线电接收电路中作调谐电容器用．如图所示，水平放置的两半圆形金属极板由绝缘转轴连接，下极板固定，上极板可以绕过圆心且垂直于半圆面的轴转动，也可上下平移．起初两极板边缘对齐，上极板通过开关S与电源正极相连，下极板接地后与电源负极相连，初始时开关S闭合，极板间有一带电粒子P恰好处于静止状态．忽略边缘效应，关于两极板组成的电容器说法正确的是( )
A．保持开关S闭合，若只将上极板转过30°，则电容器电容增大
B．保持开关S闭合，若只将上极板转过30°，则电容器所带电荷量不变
C．保持开关S闭合，若只将上极板转过30°，则电容器两极板连线中点处电势变小
D．断开开关S，只将极板间距变为原来的二倍，则带电粒子仍处于静止状态
12．(多选)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的，它与基板构成电容器，并与电阻、电池构成闭合回路．麦克风正常工作时，振动膜随声波左右运动．下列说法正确的是( )
A．振动膜向右运动时，电容器的极板间电场强度不变
B．振动膜向右运动时，a点的电势比b点的电势高
C．振动膜向左运动时，电阻上有从a到b的电流
D．振动膜向左运动时，振动膜所带的电荷量减小
13．一位同学用底面半径为r的圆桶形塑料瓶制作了一种电容式传感器，用来测定瓶内溶液深度的变化．如图所示，瓶的外壁涂有一层导电涂层和瓶内导电溶液构成电容器的两极，它们通过探针和导线与电源、电流计、开关相连，中间层的塑料为绝缘电介质，其厚度为d，介电常数为εr.若发现在某一小段时间t内有大小为I的电流从下向上流过电流计，设电源电压恒定为U，则下列说法中正确的是( )
A．瓶内液面降低了eq \f(2kdIt,Uεrr)
B．瓶内液面升高了eq \f(2kdIt,Uεrr)
C．瓶内液面升高了eq \f(kdIt,Uεrr)
D．瓶内液面降低了eq \f(kdIt,Uεrr)
14．如图所示，平行板电容器的两极板水平正对放置，在两极板的正中心上各开一个孔，孔相对极板很小，对两极板间电场分布的影响忽略不计．现给上、下两极板分别充上等量的正、负电荷，上极板带正电、下极板带负电，使两极板间形成匀强电场，电场强度大小为E＝eq \f(3mg,q).一根长为L的绝缘轻质硬杆的上、下两端分别固定一个带电金属小球A、B，两球大小相等，且直径小于电容器极板上的孔，A球所带的电荷量QA＝－3q，B球所带的电荷量QB＝＋q，两球质量均为m.将杆和球组成的装置移动到上极板上方且使其保持竖直，使B球刚好位于上极板小孔的中心处且球心与上极板在同一平面内，然后由静止释放B球．已知带电平行板电容器只在其两极板间存在电场，两球在运动过程中不会接触到极板且各自带的电荷量始终不变．忽略两球产生的电场对极板间匀强电场的影响，两球可以看成质点，电容器极板厚度不计，重力加速度为g.
(1)B球刚进入两板间时，求杆和球组成的装置的加速度大小；
(2)若B球从下极板的小孔穿出后刚好能运动的距离为eq \f(L,2)，求电容器两极板的间距d.
课时分层作业(十一) 电容器的电容
1．解析：电容器是储存电荷的容器，与其是否带电无关，A错误；任何两个彼此绝缘而又相距很近的导体可组成一个电容器，B错误；电容器所带的电荷量指任一极板所带电荷量的绝对值，C错误；电容器的充、放电伴随能量转化，D正确．
答案：D
2．解析：C＝eq \f(ΔQ,ΔU)＝eq \f(4.0×10－7,20)F＝2.0×10－8F，故选B.
答案：B
3．解析：9V为电容器的额定电压(或工作电压)，且额定电压低于击穿电压，故C正确，D错误；正常工作时所带电荷量为Q＝CU＝1.5×10－6×9C＝1.35×10－5C，故A错误，B正确．
答案：BC
4．解析：A选项改变的是电介质，B、D选项改变的是正对面积，C选项改变的是两板间距离，故C正确．
答案：C
5．解析：根据C＝eq \f(εrS,4πkd)可知，保持S不变，增大d，则C变小，根据U＝eq \f(Q,C)可知，U变大，则θ变大；同理可知保持S不变，减小d，则C变大，U变小，则θ变小，故A错误，B正确；据C＝eq \f(εrS,4πkd)知，保持d不变，减小S，则C变小，根据U＝eq \f(Q,C)可知，U变大，则θ变大，故C错误；据C＝eq \f(εrS,4πkd)知，保持S、d不变，在两极板间插入电介质，则C变大，极板上的电荷量Q不变，根据U＝eq \f(Q,C)可知，两板间的电势差减小，θ变小，故D错误．
答案：B
6．解析：由C＝eq \f(εrS,4πkd)可知，当被测物体向左移动时电介质板插入电容器，电容器的电容增大，故C正确；电容器充电后与外电路断开，电容器的电量不变，故B错误；由C＝eq \f(Q,U)，可知电容器的电压减小，故A错误；静电计的指针张角大小反映电容器极板电压高低，由于电压减小，所以张角变小，故D正确．
答案：CD
7．解析：U1＝eq \f(Q,C)＝eq \f(Q,\f(εrS,4πkd))＝eq \f(4πkdQ,εrS)，E1＝eq \f(U1,d)＝eq \f(4πkQ,εrS)，当电荷量变为2Q，板间距离变为eq \f(1,2)d时，U2＝eq \f(2Q,C)＝eq \f(2Q,\f(εrS,2πkd))＝eq \f(4πkdQ,εrS)＝U1，E2＝eq \f(U2,\f(d,2))＝eq \f(8πkQ,εrS)＝2E1，C正确．
答案：C
8．解析：开关接1未断开时，减小电容器两极板正对面积的过程中，根据C＝eq \f(εrS,4πkd)，C＝eq \f(Q,U)，可知电容器的电容减小，两端的电压不变，电容器的带电量减小，电阻R中电流向下，故A正确，B错误；若开关接1稳定后断开，在减小电容器两极板正对面积的过程中，根据C＝eq \f(εrS,4πkd)，C＝eq \f(Q,U)，可知电容器的电容减小，带电量不变，电容器两端的电压变大，电压表示数变大，故C正确，D错误．
答案：AC
9．解析：两个水平正对放置的金属板构成电容器，板间的绝缘材料厚度变化即介电常数变化，根据电容的决定式C＝eq \f(εrS,4πkd)得，当绝缘材料厚度均匀时，介电常数不变，电容不变，根据电容的定义式C＝eq \f(Q,U)可得，电容上的电荷量保持不变，电路中电流恒为0，故A正确，B错误；当绝缘材料厚度增大时，介电常数增大，电容增大，电容器所带电荷量增加，电容器充电，充电电流可能增大；当绝缘材料厚度减小时，介电常数减小，电容减小，电容器所带电荷量减小，电容器放电，放电电流也可能增大，故C错误；电流由a流向b时，电容器上的电荷量减小，即电容减小，绝缘材料的厚度减小，故D错误．
答案：A
10．解析：(1)平行板电容器的电容C＝eq \f(Q,U)＝eq \f(6×10－8,60)F＝1×10－9F
(2)两极板之间为匀强电场，则E＝eq \f(U,d)＝eq \f(60,3×10－2)V/m＝2×103V/m，方向竖直向下
(3)M点距A板的距离为dAM＝d－dBM＝1cm
A与M之间的电势差为UAM＝EdAM＝20V
又UAM＝φA－φM，φA＝0
代入数据解得φM＝－20V
答案：(1)1×10－9F (2)2×103V/m，方向竖直向下 (3)－20V
11．解析：保持开关S闭合，则电容器两极板的电压U保持不变，若将上极板转过30°，两极板的正对面积减小，根据C＝eq \f(εrS,4πkd)，C＝eq \f(Q,U)可知，S减小，C减小，Q减小，故A、B错误；根据电场强度与电势差的关系E＝eq \f(U,d)可知，E不变，则电容器两极板连线中点与下极板间的电势差不变，由于下极板接地，其电势始终为零，所以电容器两极板连线中点处电势不变，故C错误；断开开关S，则电容器两极板所带电荷量不变，只将极板间距变为原来的二倍，则电容器的电容变为原来的一半，两极板的电压变为原来的二倍，所以电容器内部的电场强度不变，粒子所受电场力不变，带电粒子仍处于静止状态，故D正确．
答案：D
12．解析：振动膜片向右振动时电容器两极板的距离变小，根据E＝eq \f(U,d)可知，电容器的板间电场强度变大，根据C＝eq \f(εrS,4πkd)可知，电容增大，根据C＝eq \f(Q,U)可知，在U不变的情况下，Q增大，电容器充电，R中电流方向向下，即从a到b的电流，a点的电势比b点的电势高，故A错误，B正确；振动膜片向左振动时电容器两极板的距离变大，根据C＝eq \f(εrS,4πkd)可知，电容减小，根据C＝eq \f(Q,U)可知，在U不变的情况下，Q减小，电容器放电，R中电流方向向上，即从b到a，故C错误，D正确．
答案：BD
13．解析：由题可知，导电溶液与导电涂层相当于平行板电容器的两极板，且两板间距离不变，液面高度变化时，正对面积发生变化．则由C＝eq \f(εrS,4πkd)可知，当液面升高时，正对面积S增大，则电容增大；当液面降低时，正对面积S减小，则电容减小．由于电流从下向上流过电流计，该段时间内电容器上的电荷量减小，由于电容器两极电势差不变，则电容器的电容减小，瓶内液面降低．t时间内通过电流计的电量为It，则有It＝ΔQ＝U·ΔC，液面的高度变化Δh时的正对面积、电容分别变化为ΔS＝2πr×Δh，ΔC＝eq \f(εr,4πkd)×ΔS，联立得Δh＝eq \f(2kdIt,Uεrr).故A正确．
答案：A
14．解析：(1)以为AB系统为研究对象，由牛顿第二定律得
qE＋2mg＝2ma
解得a＝eq \f(5,2)g
(2)从开始到A刚进入两极板间有v eq \\al(2,1) ＝2aL
解得v1＝eq \r(5gL)
A进入两极板间到B即将穿出下孔，由牛顿第二定律得
qE＋2mg－3qE＝2ma2
解得a2＝－2g
由匀变速直线运动的速度—位移公式得v eq \\al(2,2) －v eq \\al(2,1) ＝2a2s
B穿出下孔后，由牛顿第二定律得2mg－3qE＝2ma3
解得a3＝－eq \f(7,2)g
由匀变速直线运动的速度—位移公式得0－v eq \\al(2,2) ＝2a3×eq \f(L,2)
解得s＝eq \f(3,8)L
两板间距d＝s＋L＝eq \f(11,8)L.
答案：(1)eq \f(5,2)g (2)eq \f(11,8)L