人教版（2019）高中物理必修三专题06 电容器

这是一份人教版（2019）高中物理必修三专题06 电容器，文件包含专题06电容器解析版docx、专题06电容器原卷版docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共17页， 欢迎下载使用。

A.电容器带电的电荷量Q越多，它的电容C就越大，C与Q成正比
B.电容器不带电时，其电容为零
C.电容器两极之间的电压U越高，它的电容C就越小，C与U成反比
D.电容器的电容大小与电容器的带电情况无关
【答案】 D
【解析】 电容器带电的电荷量Q越多，两极之间的电压U越高，但电容不变，故A错误；电容反映本身的特性，电容器不带电时，电容并不为零，故B错误；电容表征电容器容纳电荷的本领大小，与电压U无关，给定的电容C一定，故C错误；电容表征电容器容纳电荷的本领大小，电容大小与电容器的带电情况无关，故D正确。
2.(2020-2021学年·湖南正源中学高二期末)根据大量科学测试可知，地球本身就是一个电容器。通常大地带有50万库仑左右的负电荷，而地球上空存在一个带正电的电离层，这两者之间便形成一个已充电的电容器，它们之间的电压为300 kV左右。地球的电容约为( )
F B.1.7 F
C.17 F D.170 F
【答案】 B
【解析】 根据题意可得Q＝5×105 C，U＝3×105 V，根据C＝eq \f(Q,U)，可得C＝eq \f(5×105 C,3×105 V)＝1.7 F，B正确。
3.(2020-2021学年·浙江省效实中学高二期中)心脏除颤器是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。如图是一次心脏除颤器的模拟治疗，该心脏除颤器的电容器电容为15 μF，充电至9.0 kV电压，
如果电容器在2.0 ms时间内完成放电，放电结束时电容器两极板间的电势差减为0。下列说法正确的是( )
A.若充电至4.5 kV，则该电容器的电容为7.5 μF
B.充电至9.0 kV时，该电容器所带电荷量是0.27 C
C.这次放电有0.135 C的电荷量通过人体组织
D.这次放电过程中通过人体组织的电流恒为67.5 A
【答案】 C
【解析】 电容器在充电过程中，电容器的容量C不变，仍然为15 μF，故A错误；根据C＝eq \f(Q,U)可知，充电至9.0 kV时，该电容器所带电荷量是Q＝CU＝15×10－6×9 000 C＝0.135 C，故B错误；由题意可知，放电结束后电容器两极板间的电势差减为0，则这次放电有0.135 C的电荷量通过人体组织，故C正确；根据I＝eq \f(Q,t)＝eq \f(0.135,2.0×10－3) A＝67.5 A，但电容器放电过程中电流不恒定，故D错误。
4.(2020-2021学年·攀枝花市十五中高二期中)两块互相靠近的、很大的平行金属板，分别带有等量异种电荷，为了使两板间的匀强电场场强加倍，可采取的措施是( )
A.只使两板的距离减半
B.只使两板的电荷量都加倍
C.只使两板的正对面积加倍
D.使两板的电荷量、距离、正对面积都加倍
【答案】 B
【解析】 由C＝eq \f(εrS,4πkd)、C＝eq \f(Q,U)及E＝eq \f(U,d)得E＝eq \f(4πkQ,εrS)，E与d无关，故只使两板间距离减半，E不变；只使Q加倍，E加倍；只使S加倍，则E减半；使两板的电荷量、距离、正对面积都加倍，E不变。故B正确，A、C、D错误。
5.(2020-2021学年·广东省湛江21中高二开学考)如图所示，电路中A、B为两块竖直放置的金属板，C是一只静电计，开关S合上后，静电计指针张开一个角度，下述做法可使静电计指针张角不变且电容减小的是( )
A.断开S后，使B板向右平移一些
B.断开S后，使A、B两板错开一些
C.保持S闭合，使A、B两板靠近一些
D.保持S闭合，使A、B两板正对面积减小一些
【答案】 D
【解析】 断开S后，电容器电荷总量Q不变，由C＝eq \f(εrS,4πkd)
可知，使B板向右平移一些或使A、B两板错开一些，电容C减小，再根据C＝eq \f(Q,U)，得极板间电压U增加，静电计指针张角增大，A、B错误；保持S闭合时，电容器一直与电源相连接，电容器两端电压不变，静电计指针张角不变，再由C＝eq \f(εrS,4πkd)可知，当d减小电容C增大，而当S减小时，电容C减小，C错误，D正确。
6.(多选)(2020-2021学年·江苏震泽中学高一月考)如图所示，竖直放置的平行板电容器与定值电阻R、电源E相连，用绝缘细线将带电小球q悬挂在极板间，闭合开关S后细线与竖直方向夹角为θ。则有( )
A.保持开关S闭合，将A板向右平移，θ不变
B.保持开关S闭合，将A板向左平移，θ变小
C.断开开关S，将A板向右平移，θ不变
D.断开开关S，将A板向右平移，θ变小
【答案】 BC
【解析】 保持开关S闭合，电容器两端的电势差不变，将A板向右平移，d减小，则电场强度增大，带电小球所受电场力增大，根据共点力平衡条件知，θ角变大，反之向左平移A板，θ角变小，故A错误，B正确；断开开关S，电荷量不变，根据：C＝eq \f(εrS,4πkd)，E＝eq \f(U,d)，C＝eq \f(Q,U)，联立解得E＝eq \f(U,d)＝eq \f(Q,Cd)＝eq \f(4πkQ,εrS)，故电场强度大小与两极板间的距离无关，故电场强度不变，所以移动A板，θ角不变，故C正确，D错误。
8.(2020-2021学年·浙江大学附中高一开学考)如图所示为我国自主研发、全球首创的“超级电容器”，这种电容器安全性高，可反复充放电100万次以上，使用寿命长达十二年，且容量超大(达到9 500 F)，能够在10 s内完成充电。则该“超级电容器”( )
A.充电过程中电流是恒定电流
B.充电过程中两极的电压逐渐增大
C.充电时电容器的正极应接电源的负极
D.放电过程中电容器的化学能转化为电能
【答案】 B
【解析】 充电过程中电流逐渐增大，选项A错误；充电过程中两极的电荷量逐渐增大，故电压逐渐增大，选项B正确；充电时电容器的正极应接电源的正极，放电过程中电容器内部电场能转化为电能，选项C、D错误。
9.(2020-2021学年·溧阳市光华高级中学高一月考)如图所示的实验装置中，极板A接地，平行板电容器的极板B与一个灵敏静电计相接。将A极板向左移动，增大电容器两极板间的距离时，电容器所带的电荷量Q、电容C、两极间的电压U、电容器两极板间的场强E的变化情况是( )
A.Q变小，C不变，U不变，E变小
B.Q变小，C变小，U不变，E不变
C.Q不变，C变小，U变大，E不变
D.Q不变，C变小，U变大，E变小
【答案】 C
【解析】 由于电容器与电源断开，因此电容器的带电荷量Q保持不变，根据C＝eq \f(εrS,4πkd)，当增大两板间的距离d时，电容C变小，根据C＝eq \f(Q,U)，可知两板间的U电压增大，而电容器内部电场强度E＝eq \f(U,d)，三式联立可得E＝eq \f(4πkQ,εrS)，因此电场强度E与d无关，增大d时电场强度E不变，因此C正确，A、B、D错误。
10.(2020-2021学年·浙江诸暨中学高一期中)为厉行低碳环保，很多城市用超级电容车替换城市公交，某款公交车在车底部安装超级电容器(如图)，其标称“2.7 V，3 000 F”。车辆进站后，车顶充电设备迅速搭到充电桩上完成快充，若该款质量为2 000 kg、额定功率60 kW的超级电容车，在平直的水平路面上行驶时，最大行驶速度为90 km/h，在不载客的情况下，下列说法正确的是( )
A.充电电流越大，超级电容器的电容也越大
B.电容器在2.7 V电压下才能正常工作
C.超级电容器的电容随电压的增大而增大
D.超级电容车以最大速度行驶时牵引力大小为2.4×103 N
【答案】 D
【解析】 电容的大小是由电容器本身的性质决定的，与充电电流大小及电容器两端电压无关，A、C错误；2.7 V为电容的额定工作电压，是电容器在电路中能够长期稳定、可靠工作，所承受的最大直流电压。超级电容器在小于等于2.7 V电压下能正常工作，B错误；根据P＝Fv可知超级电容车以最大速度行驶时，牵引力大小F＝eq \f(P,v)＝2.4×103 N，D正确。
11.(2020-2021学年·湖南郴州一中高二期末)如图所示，沿水平方向放置的平行金属板a和b，分别与电源的正负极相连，a、b板的中央沿竖直方向各有一个小孔。当开关S闭合时，带正电的液滴从小孔的正上方P点自由落下，先后穿过两个小孔，以速度v1从a板穿出。现使a板不动，保持开关S闭合或闭合一段时间再打开，b板向上或向下平移一小段距离，相同的液滴仍从P点自由落下，先后穿过两个小孔，以速度v2从a板穿出。下列说法中正确的是( )
A.若开关S保持闭合，向上移动b板，则v2B.若开关S保持闭合，向下移动b板，则v2>v1
C.若开关S闭合一段时间再打开，向上移动b板，则v2D.若开关S闭合一段时间再打开，向下移动b板，则v2>v1
【答案】 CD
【解析】 若开关S保持闭合，向上或向下移动b板时，液滴从P运动到a板的小孔时，重力对液滴做功不变。根据W＝qU知，电场力对液滴做功不变，故外力对液滴做的总功不变，由动能定理可知，带电液滴到达a板小孔的速度不变，则v2＝v1，故A、B错误；若开关S闭合一段时间再打开后，向上移动b板，极板带电量不变，根据推论可知E＝eq \f(U,d)＝eq \f(Q,Cd)＝eq \f(4πkQ,εrS)，可知，板间场强不变，由W＝qEd，知d增大，则液滴从P运动到a板的小孔时，电场力对液滴做功增大，重力对液滴做功不变，因为电场力对液滴做负功，则外力对液滴做的总功减小，由动能定理知带电液滴到达a板小孔的速度减小，即有v2＜v1，故C正确；同理，若开关S闭合一段时间再打开，向下移动b板，电场力对液滴做功减小，外力对液滴做的总功增大，则v2＞v1，故D正确。
12.(2020-2021学年·浙江杭州学军中学高一期中)研究与平行板电容器电容有关的因素的实验装置如图所示。下列说法正确的是( )
A.实验中，只将电容器b板向右移，静电计指针的张角变小
B.实验中，只将电容器b板向上平移，静电计指针的张角变小
C.实验中，只在极板间插入有机玻璃板，静电计指针的张角变小
D.实验中，只增加极板所带电荷量，静电计指针的张角变大，表明电容增大
【答案】 AC
【解析】 题设条件下，电容器电荷量不变，实验中，只将电容器b板向右移，板间距变小，根据C＝eq \f(εrS,4πkd)及U＝eq \f(Q,C)可知，电容变大，板间电压变小，静电计指针的张角变小，故A正确； 实验中，只将电容器b板向上平移，正对面积变小，根据C＝eq \f(εrS,4πkd)及U＝eq \f(Q,C)可知，电容变小，板间电压变大，静电计指针的张角变大，故B错误；实验中，只在极板间插入有机玻璃板，介电常数变大，根据C＝eq \f(εrS,4πkd)及U＝eq \f(Q,C)可知，电容变大，板间电压变小，故静电计指针的张角变小，故C正确； 实验中，只增加极板所带电荷量，U＝eq \f(Q,C)，则板间电压变大，静电计指针的张角变大，但电容不变，故D错误。
13.(多选)(2020-2021学年·江苏如皋中学高一月考)如图所示电路中，A、B是构成平行板电容器的两金属极板，P为其中的一个点。将开关K闭合，电路稳定后将B板向下平移一小段距离，则下列说法正确的是( )

A.电容器的电容增加
B.在B板下移过程中，电阻R中有向上的电流
C.A、B两板间的电场强度增大
D.P点电势升高
【答案】 BD
【解析】 由电容器的电容公式C＝eq \f(εrS,4πkd)可知距离增大时，电容减小，故A错误；开关K闭合，说明电容器两端电压一定，在B板下移过程中，由电容的定义式C＝eq \f(Q,U)可知电荷量减小，电容器对外放电，电阻R中有向上的电流，故B正确；电压一定，由场强公式E′＝eq \f(U,d)可知距离增大时A、B两板间的电场强度减小，故C错误；电源负极接地，电势为零，A板电势与电源正极电势相等为E，则P点电势可表示为φP＝E－E′dAP，因电场强度减小，说明P点电势升高，故D正确。
14.(多选)(2020-2021学年·广东深圳中学月考)我们在冬天夜间脱外衣时经常会发现产生火花的现象，将内衣外衣看成电容器的两个极板，则对此过程说法正确的是( )
A.电容器在放电 B.电容器电容在减少
C.能释放大量能量 D.产生很高的电压
【答案】 ABD
【解析】 我们在冬天夜间脱外衣时经常会发现产生火花的现象，是由于内外衣服上的异种电荷放电产生的，但其能量不是很大，选项A正确，C错误；将内衣外衣看成电容器的两个极板，将外衣脱下的某个过程中两衣间电荷量一定，根据C＝eq \f(εrS,4πkd)可知，d增大，电容C减小，根据U＝eq \f(Q,C)可知电压增大，即产生很高的电压，选项B、D正确。
15.(2020-2021学年·广东省实验中学月考)全球首创超级电容储存式现代电车在中国宁波基地下线，没有传统无轨电车的“辫子”，没有尾气排放，乘客上下车的30秒内可充满电并行驶5公里以上，刹车和下坡时可把80%的刹车能量转化成电能回收储存再使用，如图为使用“3 V，12 000 F”石墨烯纳米混合型超级电容器的电车，下列说法正确的是( )
A.该电容器的容量为36 000 A·h
B.电容器放电，电量逐渐减少到0，电容不变
C.电容器放电，电量逐渐减少到0，电压不变
D.若30 s能充满，则充电平均电流为3 600 A
【答案】 B
【解析】 该电容器最大容纳电荷量为Q＝CU＝12 000×3 C ＝36 000 C，故A错误；电容器的电容与电荷量和电压无关，在充放电时电容不变，电容器放电，电荷量逐渐减小到0，电压逐渐减小为0，故B正确，C错误；若30 s能充满，则充电平均电流为I＝eq \f(Q,t)＝eq \f(36 000,30) A＝1 200 A，故D错误。
16.(2020-2021学年·杭州高级中学高一开学考)电容式键盘是通过改变电容器的哪个因素来改变电容的( )
A.两板间的正对面积 B.两板间的电压
C.两板间的电介质 D.两板间的距离
【答案】 D
【解析】 由电容的决定式C＝eq \f(εrS,4πkd)可知，与两极板间距离、板间电介质和正对面积有关，与板间电压无关，电容式键盘是通过改变两极板间距离来改变电容的，故D正确，A、B、C错误。
17.(2020-2021学年·自贡市田家炳中学高二开学考)如图所示的实验装置中，平行板电容器的极板A与一灵敏静电计相连，极板B接地。若极板B稍向上移动一点，由观察到的静电计指针变化作出平行板电容器电容变小的结论的依据是( )
A.两极板间的电压不变，极板上的电荷量变大
B.两极板间的电压不变，极板上的电荷量变小
C.极板上的电荷量几乎不变，两极板间电压变小
D.极板上的电荷量几乎不变，两极板间电压变大
【答案】 D
【解析】 由图分析可知电容器极板上的电荷量几乎不变，将极板B稍向上移动一点，极板正对面积减小，根据公式C＝eq \f(εrS,4πkd)，电容C减小，由公式C＝eq \f(Q,U)可判断出电容器极板间电压变大，静电计张角增大，故D正确，A、B、C错误。
18.(2020-2021学年·金华市曙光学校高一月考)如图所示，平行板电容器的两极板A、B接于电池两极，一带正电的小球悬挂在电容器内部，闭合S，给电容器充电，这时悬线偏离竖直方向的夹角为θ，则下列说法正确的是( )
A.保持S闭合，将A板向B板靠近，则θ增大
B.保持S闭合，将A板向B板靠近，则θ不变
C.断开S，将A板向B板靠近，则θ增大
D.断开S，将A板向B板靠近，则θ减小
【答案】 A
【解析】 若保持S闭合，则电容器两极板之间的电压保持不变，因此根据E＝eq \f(U,d) 可知，当将A板向B板靠近时，电场强度增大，则电场力增大，θ将增大，故A正确，B错误；若断开S，电容器带电荷量保持不变，由C＝eq \f(εrS,4πkd)和C＝eq \f(Q,U) 以及E＝eq \f(U,d)，可得E＝eq \f(4πkQ,εrS)，由于Q、S不变，只是d变化，所以电场强度不变，故电场力不变，则θ不变， 故C、D错误。
19.(多选)(2020-2021学年·溧阳市光华高级中学高一月考)如图所示，平行板电容器A、B间有一带电油滴P正好静止在极板正中间，现将B极板匀速向下移动到虚线位置，其他条件不变。则在B极板移动的过程中( )
A.油滴将向下做匀加速运动
B.电流计中电流由b流向a
C.油滴运动的加速度逐渐变大
D.极板带的电荷量减少
【答案】 CD
【解析】 将B极板匀速向下移动时，两极板的距离增大，由于电势差U不变，则根据：E＝eq \f(U,d)知极板间的电场强度减小，油滴所受的电场力减小，电场力小于重力，油滴所受合力向下，油滴向下加速运动，加速度a＝eq \f(mg－qE,m)＝g－eq \f(qU,md)，由于q、U、m不变，d逐渐增大，则加速度a逐渐增大，油滴向下做加速度增大的加速运动，故C正确，A错误；电容器板间距离增大，则电容器的电容C减小，而板间电压U不变，则由C＝eq \f(Q,U)，可知电容器所带电荷量Q减小，电容器放电，上极板带正电，则知电流计中电流由a流向b，故B错误，D正确。
20.(2020-2021学年·福建福州五中高二期末)特斯拉线圈是一种制造人工闪电的装置，该装置的简化结构如图所示。金属顶端和大地构成一个特殊的电容器。顶端放电后，“电荷补充线圈”给顶端补充电荷，因而能持续地放电。设顶端与大地间电压为U，顶端带电荷量为Q，下列说法正确的是( )
A.放电过程中，该电容器的电容增大
B.充电过程中，该电容器的电容增大
C.若Q不变，顶端离地面越近U越小
D.若Q不变，顶端正对面积越大U越大
【答案】 C
【解析】 电容器的电容由电容器本身的特性决定，与电容器的电压和带电荷量无关，可知，不论电荷量Q多还少，其与大地构成的电容器的电容C不变，因此电容器的充放电对电容大小无影响，故A、B错误；由公式C＝eq \f(εrS,4πkd)可知，顶端离地越低，电容越大，带电荷量Q一定时，由C＝eq \f(Q,U)分析知其与大地间的电势差越小，故C正确；由公式C＝eq \f(εrS,4πkd)可知，顶端面积越大，电容越大，带电荷量Q一定时，由C＝eq \f(Q,U)分析知其与大地间的电势差越小，故D错误。