新高考2024版高考物理一轮复习微专题小练习专题47静电平衡电容器实验：观察电容器的充放电现象

专题47　静电平衡　电容器　实验：观察电容器的充、放电现象

1．[2023·江苏省常州市期中]如图所示，铜丝编织的管线包裹着两根铜导线，能够实现高保真信号传输，铜丝编织的管线作用是(　　)

A．参与信号传输    B．减少信号衰减

C．屏蔽外部干扰    D．提高绝缘效果

2．[2023·广东省检测调研卷](多选)雷雨云由一大团翻腾、波动的水、冰晶和空气组成．当云团里的冰晶在强烈气流中上下翻滚时，这些被强烈气流反复撕扯、撞击的冰晶和水滴充满了静电．其中重量较轻、带正电的堆积在云层上方；较重、带负电的聚集在云层底部．地面则受云层底部大量负电的感应带正电．当正负两种电荷的差异极大时，就会以闪电的形式把能量释放出来．带负电荷雨滴从雷雨云底部落到地面过程，正确的是(　　)

A．从雷雨云底部到地面电势逐渐降低

B．从雷雨云底部到地面电势逐渐升高

C．雨滴落向地面过程，电势能减少

D．雨滴落向地面过程，电势能增加

3．[2023·浙江省金华市选考模拟]静电植绒技术，于3000多年前在中国首先起步，现代静电植绒于50、60年代在德国首先研制出并使用，如图所示为植绒流程示意图，将绒毛放在带负电荷的容器中，使绒毛带负电，容器与带电极板之间加恒定的电压，绒毛成垂直状加速飞到需要植绒的物体表面上．下列判断正确的是(　　)

A.带电极板带负电

B．绒毛在飞往需要植绒的物体的过程中，电势能不断增大

C．若增大容器与带电极板之间的距离，植绒效果会更好

D．质量相同的绒毛，带电荷量越多，到达需要植绒的物体表面时速率越大

4．[2023·浙江省绍兴市二模]如图所示，神经元细胞可以看成一个平行板电容器，正、负一价离子相当于极板上储存的电荷，细胞膜相当于电介质，此时左极板的电势低于右极板的电势，左右两极板之间的电势差为U1(U1＜0).已知细胞膜的相对介电常数为εr，膜厚为d，膜面积为S，静电力常量为k，元电荷为e.由于某种原因导致膜内外离子透过细胞膜，使膜内变为正离子而膜外变为负离子，这时左右两极板之间的电势差为U2(U2＞0)，则通过细胞膜的离子数目为(　　)

A．    B．

C．    D．－

5．[2023·江西赣州模拟]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，静电计所带电荷量很少，可被忽略，一带负电油滴被固定于电容器中的P点．现将平行板电容器的上极板竖直向下平移一小段距离，则下列说法正确的是(　　)

A．平行板电容器的电容将变小

B．带电油滴的电势能将减少

C．静电计指针张角变小

D．若将上极板与电源正极断开后再将下极板左移一小段距离，则带电油滴所受电场力不变

6．[2023·浙江省杭州市模拟](多选)微信运动步数的测量是通过手机内电容式加速度传感器实现的，如图所示，M极板固定，当手机的加速度变化时，N极板只能按图中标识的“前后”方向运动．图中R为定值电阻．下列对传感器描述正确的是(　　)

A．静止时，电流表示数为零，且电容器两极板不带电

B．电路中的电流表示数越大，说明手机“前后”方向的加速度越大

C．由静止突然向后加速时，电容器的电容会减小

D．由静止突然向前加速时，电流由b向a流过电流表

7．[2023·新课标卷]在“观察电容器的充、放电现象”实验中，所用器材如下：电池、电容器、电阻箱、定值电阻、小灯泡、多用电表、电流表、秒表、单刀双掷开关以及导线若干．

(1)用多用电表的电压挡检测电池的电压．检测时，红表笔应该与电池的________(填“正极”或“负极”)接触．

(2)某同学设计的实验电路如图(a)所示．先将电阻箱的阻值调为R1，将单刀双掷开关S与“1”端相接，记录电流随时间的变化．电容器充电完成后，开关S再与“2”端相接，相接后小灯泡亮度变化情况可能是________．(填正确答案标号)

A．迅速变亮，然后亮度趋于稳定

B．亮度逐渐增大，然后趋于稳定

C．迅速变亮，然后亮度逐渐减小至熄灭

(3)将电阻箱的阻值调为R2(R2>R1)，再次将开关S与“1”端相接，再次记录电流随时间的变化情况．两次得到的电流I随时间t变化如图(b)中曲线所示，其中实线是电阻箱阻值为________(填“R1”或“R2”)时的结果，曲线与坐标轴所围面积等于该次充电完成后电容器上的________(填“电压”或“电荷量”).

专题47　静电平衡　电容器　

实验：观察电容器的充、放电现象

1．C　铜丝编织的管线作用是屏蔽外部电磁信号的干扰，参与信号传输的是里面的两根铜导线，不是外部的编织管线，C正确．

2．BC　由于地面带正电，雷雨云底部带负电，电场线起于正电荷终止于负电荷，因此电场线方向为向上，沿着电场线电势降低，因此从雷雨云底部到地面电势逐渐升高，故B选项正确；雨滴带负电，因此其电场力向下，雨滴落向地面过程，电场力做正功，电势能减少，故C选项正确．

3．D　带电极板吸引带负电的绒毛，则带电极板带正电，A错误；绒毛在飞往需要植绒的物体的过程中，电场力做正功，电势能不断减小，B错误；植绒效果主要由容器和极板间的电场强度决定．若增大容器与带电极板之间的距离，电场强度的变化情况不明，植绒效果的好坏无法判断，C错误；由动能定理得qU＝mv2可知，质量相同的绒毛，带电荷量越多，到达需要植绒的物体表面时速率越大，D正确．

4．B　由C＝可得Q1＝－CU1，Q2＝CU2 ，则通过细胞膜的电荷量为ΔQ＝Q2＋Q1＝ne，又因为C＝，可得通过细胞膜的离子数目为n＝，B项正确．

5．B

6．BD　静止时，N板不动，电容器的电容不变，电容器电量不变，则电流表示数为零，电容器保持与电源相连，两极板带电，A项错误；由静止突然向后加速时，N板相对向前移动，则板间距减小，根据C＝知电容C增大，C项错误；由静止突然向前加速时，N板相对向后移动，则板间距增大，根据C＝知电容C减小，电压不变，由Q＝CU知电容器带电量减小，电容器放电，电流由b向a流过电流表，D项正确；由C、D项分析可知，手机“前后”方向运动的加速度越大，电容变化越大，相同时间内电容充电或放电的电荷量越大，电路中的电流表示数越大，B项正确．

7．(1)正极　(2)C　(3)R2　电荷量

解析：(1)多用电表红表笔流入电流，黑表笔流出电流，故电流表红表笔应该与电池的正极接触；

(2)电容器充电完成后，开始时两极板电量较多，电势差较大，当闭合“2”接入小灯泡，回路立即形成电流，灯泡迅速变亮；随着时间的积累，两极板电量变少，电势差变小，流过灯泡的电流减小，直至两极板电荷量为零不带电，则无电流流过，小灯泡熄灭，故选C.

(3)开始充电时两极板不带电，两极板电势差为零，设电源内阻为r，则开始充电时有E＝I(R＋r)

由图像可知开始充电时实线的电流较小，故电路中的电阻较大，因此电阻箱阻值为R2；

图像的物理意义为充电过程中电流随时间的变化图线，故曲线与坐标轴所围面积等于该次充电完成后电容器上的电荷量．