高二物理同步训练18电容器的电容新人教版选修31高中物理练习试题

1高二物理同步训练试题解析一、选择题1．某电容器的电容是30μF，额定电压为200V，击穿电压为400V，对于该电容器，下列说法中正确的是()A．为使它的两极板间的电压增加1V，所需要的电荷量是3×10－5CB．给电容器1C的电荷量，两极板间的电压为3×10－5VC．该电容器能容纳的电荷量最多为6×10－3CD．该电容器两极板间能承受的最大电压为200V解析：选A.由ΔQ＝C·ΔU＝30×10－6×1C＝3×10－5C，A对；由U＝QC＝130×10－6V＝3.3×104V，电容器被击穿，B错；击穿电压为400V表示能承受的最大电压为400V，最大电荷量Q＝CU＝3×10－5×400C＝1.2×10－2C，C、D错．2．一个电容器带电荷量为Q时，两极板间电压为U，若使其带电荷量增加4.0×10－7C时，它两极板间的电势差增加20V，则它的电容为()A．1.0×10－8FB．2.0×10－8FC．4.0×10－8FD．8.0×10－8F解析：选B.由于电容与电容器上带电荷量和电势差大小无关，所以可根据电容的定义式推导出：C＝ΔQΔU.因此电容C＝4.0×10－720F＝2.0×10－8F.3.如图1－8－10所示，平行板电容器的电容为C，极板带电荷量为Q，极板间距为d.今在两板间正中央放一带电荷量为q的点电荷，则它所受到的电场力大小为()图1－8－10A．k2Qqd2B．k4Qqd2C.QqCdD.2QqCd解析：选C.平行板电容器极板间电场为匀强电场，其电场强度为E＝QCd，因此点电荷q在其中所受到的电场力为F＝Eq＝QqCd.4.如图1－8－11所示，用电池对电容器充电，电路a、b之间接有一灵敏电流表，两极板之间有一个电荷q处于静止状态．现将两极板的间距变大，则()图1－8－11A．电荷将向上加速运动B．电荷将向下加速运动C．电流表中将有从a到b的电流D．电流表中将有从b到a的电流解析：选BD.板距增大，由于板间电压不变，则E＝Ud变小，所以电场力变小，电荷向下加2速，A错B对；由平行板电容公式可知，板间增大C变小，则Q＝CU变小，电容器放电，C错D对．5．如图1－8－12所示是一种通过测量电容器电容的变化来检测液面高低的仪器原理图．电容器的两个电极分别用导线接到指示器上，指示器可显示出电容的大小．下列关于该仪器的说法正确的是()图1－8－12A．该仪器中电容器的电极分别是金属芯柱和导电液体B．金属芯柱外套的绝缘层越厚，该电容器的电容越大C．如果指示器显示电容增大了，则说明电容器中的液面升高了D．如果指示器显示电容减小了，则说明电容器中的液面升高了解析：选AC.类似于平行板电容器的结构，导体芯柱和导电液体构成电容器的两电极，导体芯柱的绝缘层就是两极间的电介质，其厚度d相当于两平板间的距离，所以厚度d越大，电容器的电容越小．导电液体深度h越大，则S越大，C越大，C增大时就表明h变大．故A、C正确．6.如图1－8－13所示是一只利用电容器电容(C)测量角度(θ)的电容式传感器的示意图．当动片和定片之间的角度(θ)发生变化时，电容(C)便发生变化，于是通过知道电容(C)的变化情况就可以知道角度(θ)的变化情况．下列图象中，最能正确反映角度(θ)与电容(C)之间关系的是()图1－8－13图1－8－14解析：选B.两极板正对面积S＝12(π－θ)R2，则S∝(π－θ)又因为C∝S，所以C∝(π－θ)令C＝k(π－θ)∴θ＝π－Ck(k为常数)所以B正确．7．某电容器上标有“1.5μF,9V”的字样，则()A．该电容器所带电荷量不能超过1.5×10－6CB．该电容器所加电压不能超过9VC．该电容器击穿电压为9VD．当给该电容器加4.5V的电压时，它的电容值变为0.75μF解析：选B.该标示值为电容器电容和能允许加的最大电压．加在该电容器上的电压超过9V就会击穿它．能够给它充的最大电荷量为Q＝CUm＝1.5×10－6×9C＝1.35×10－5C.电容器3电容与所加电压无关，因此当给电容器加4.5V的电压时，其电容值仍为1.5μF.故B正确．8．如图1－8－15所示，平行板电容器两个极板为A、B，B板接地，A板带电荷量＋Q，板间电场内有一固定点P.若将B板固定，A板下移一些，或者将A板固定，B板上移一些，在这两种情况下，以下说法正确的是()图1－8－15A．A板下移时，P点的电场强度不变，P点电势不变B．A板下移时，P点的电场强度不变，P点电势升高C．B板上移时，P点的电场强度不变，P点电势降低D．B板上移时，P点的电场强度减小，P点电势降低解析：选AC.A板下移，电荷密度不变，场强不变，又因P与B板距离不变，由UP＝Ed知P点电势不变，A对，B错，B板上移，场强同样不变，但P与B板距离减小，故电势降低C对，D错．9．如图1－8－16所示，两块水平放置的平行正对的金属板a、b与电池相连，在距离两板等距的M点有一个带电液滴处于静止状态．若将a板向下平移一小段距离，但仍在M点上方，稳定后，下列说法中正确的是()图1－8－16A．液滴将向下加速运动B．M点电势升高，液滴在M点的电势能将减小C．M点的电场强度变小了D．在a板移动前后两种情况下，若将液滴从a板移到b板，电场力做功相同解析：选BD.当将a向下平移时，板间场强增大，则液滴所受电场力增大，液滴将向上加速运动，A、C错误．由于b板接地且b与M间距未变，由U＝Ed可知M点电势将升高，液滴的电势能将减小，B正确．由于前后两种情况a与b板间电势差不变，所以将液滴从a板移到b板电场力做功相同，D正确．二、计算题10．水平放置的平行板电容器的电容为C，板间距离为d，极板足够长，当其带电荷量为Q时，沿两板中央水平射入的带电荷量为q的微粒恰好做匀速直线运动．若使电容器电量增大一倍，则该带电微粒落到某一极板上所需时间为多少？解析：利用平衡条件得mg＝qE＝qQCd.根据运动学公式有d2＝at22，由牛顿第二定律得，qE′－mg＝ma，又E′＝2QCd，解得t＝dg.答案：dg11．如图1－8－17所示，一平行板电容器接在U＝12V的直流电源上，电容C＝3.0×10－10F，两极板间距离d＝1.20×10－3m，取g＝10m/s2，求：4图1－8－17(1)该电容器所带电量．(2)若板间有一带电微粒，其质量为m＝2.0×10－3kg，恰在板间处于静止状态，则该微粒带电量为多少？带何种电荷？解析：(1)由公式C＝QU得Q＝CU＝3.0×10－10×12C＝3.6×10－9C.(2)若带电微粒恰在极板间静止，则qE＝mg，而E＝Ud解得q＝mgdU＝2.0×10－3×10×1.20×10－312C＝2.0×10－6C微粒带负电荷．答案：(1)3.6×10－9C(2)2.0×10－6C负电荷12．如图1－8－18所示，水平放置的A、B两平行板相距h，有一质量为m，带电量为q的小球在B板之下H处以初速度v0竖直向上进入两板间，小球恰好能打到A板，求A、B板间的电势差．图1－8－18解析：如果电场力做正功，由动能定理得qU－mg(h＋H)＝0－mv20/2，解得U＝m[2gh＋H－v20]2q，如果电场力做负功，则有－qU－mg(h＋H)＝0－mv20/2，解得U＝m[v20－2gh＋H]2q.答案：见解析