高中物理人教版 (2019)必修 第三册4 电容器的电容随堂练习题

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第三册4 电容器的电容随堂练习题，共5页。试卷主要包含了5×10－4 C，2 C等内容，欢迎下载使用。

1.(2022·广东1月学考)如图是种电容式键盘，每个键下面还有一块可上下移动的小金属片。与该金属片隔有一定空气间隙的是另一块固定的小金属片。 这样两块金属片就组成个小平行板电容器。当键被按下时，引起电容改变的因素是( )
A．两块金属片间的电压
B．两块金属片上的电量
C．两块金属片间的距离
D．两块金属片的正对面积
解析：选C 平行板电容器电容的决定式C＝eq \f(εrS,4πkd)，当键被按下时，其下方金属片与另一块固定的小金属片之间距离减小，电容C增大，平行板电容器的电容取决于组成电容器的材料性质以及内部结构，与电容器是否带电无关，A、B、D错误，C正确。
2.(多选)如图所示，平行板电容器和恒定直流电源相连，箭头表示此刻的电流方向。下列说法正确的有( )
A．电容器正在充电
B．电容器正在放电
C．电容器两板间距离一定正在变大
D．电容器两板间距离可能正在变小
解析：选AD 平行板电容器和恒定直流电源相连，电容器两端电压不变，箭头表示此刻的电流方向，则电容器正在充电，故A正确，B错误；电容器正在充电，电容器两板所带电荷量增大，电容器的电容增大，所以电容器两板间距离可能正在变小，故D正确，C错误。
3．超级电容器又叫双电层电容器，是一种新型储能装置，它不同于传统的化学电源，是一种介于传统电容器与电池之间、具有特殊性能的电源。它具有功率密度高、充放电时间短、循环寿命长、工作温度范围宽等特点。如图为一款超级电容器，其标有“2.7 V，3 000 F”，则可知( )
A．该超级电容器放电时把化学能转化为电能
B．该电容器最大容纳电荷量为8 100 C
C．该电容器在电压为2.7 V时电容才是3 000 F
D．该电容器在2.5 V电压下电容器不能带电
解析：选B 由于是电容器，故其放电时是把储存的电能释放到电路中来，并不是把化学能转化为电能，故A错误；该电容器最大容纳电荷量为Q＝UC＝2.7 V×3 000 F＝8 100 C，故B正确；电容是描述电容器容纳电荷本领的物理量，其大小与电压和电量无关，该电容始终为3 000 F，故C错误；电容器的额定电压为2.7 V，说明工作电压不超过2.7 V，可以小于2.7 V，故D错误。
4．一个已充电的电容器，若使它的电荷量减少3×10－4 C，则其电压减少为原来的eq \f(1,3)，则( )
A．电容器原来的带电荷量为9×10－4 C
B．电容器原来的带电荷量为4.5×10－4 C
C．电容器原来的电压为1 V
D．电容器的电容变为原来的eq \f(1,3)
解析：选B 由题意知C＝eq \f(Q,U)，C＝eq \f(Q－3×10－4 C,\f(1,3)U)，联立解得Q＝4.5×10－4 C，故B正确，A错误；因电容器的电容不知，所以无法得出电容器原来的电压，C错误；电容是由电容器本身特性决定，跟电压和电荷量的变化无关，所以电容器的电容不变，D错误。
5.如图所示为某一电容器中所带电荷量和两端电压之间的关系图线，若将该电容器两端的电压从 40 V降低到36 V，对电容器来说正确的是( )
A．此过程是充电过程
B．此过程是放电过程
C．该电容器的电容为5×10－2 F
D．该电容器的电荷量变化量为0.2 C
解析：选B 由Q＝CU知，U降低，Q减小，故为放电过程，A错误，B正确；C＝eq \f(Q,U)＝eq \f(0.2,40) F＝5×10－3 F，C错误；ΔQ＝C·ΔU＝5×10－3×4 C＝0.02 C，D错误。
6．平行板电容器保持与恒压直流电源两极连接，充电结束后，电容器的电压为U，电荷量为Q，电容为C，极板间的电场强度为E。现将两极板间距离减小，则引起的变化是( )
A．Q变大 B．C变小
C．E变小 D．U变小
解析：选A 平行板电容器保持与恒压直流电源两极连接，其电压U保持不变，将两极板间距离d减小，由电容的决定式C＝eq \f(εrS,4πkd)，分析得知，电容C变大；电荷量Q＝CU，U不变，C变大，Q变大；由E＝eq \f(U,d)分析可知电场强度E变大。故A正确，B、C、D错误。
7．(2023·浙江1月学考)小明同学在“观察电容器的充、放电现象”实验中给一个固定电容器充电。下列描述电容器电荷量Q、电压U、电容C之间关系的图像中，正确的是( )
解析：选A 固定电容器的电容C是确定的，与电荷量Q和电压U无关，选项A正确，选项B、C错误；由Q＝CU，电荷量Q与电压U成正比，选项D错误。
eq \a\vs4\al(B)组—重应用·体现创新
8.如图所示，一带电油滴悬浮在平行板电容器两极板A、B之间的P点，处于静止状态。现将极板A向下平移一小段距离，但仍在P点上方，其他条件不变。下列说法中正确的是( )
A．油滴将向下运动 B．油滴将向上运动
C．电容器电容减小 D．极板带电荷量将减小
解析：选B 将极板A向下平移一小段距离，电容器极板间的电压保持不变，根据E＝eq \f(U,d)分析得知，板间场强增大，油滴所受电场力增大，油滴将向上运动，故A错误，B正确。将极板A向下平移一小段距离时，根据C＝eq \f(εrS,4πkd)知电容C增大，而电容器的电压U不变，由Q＝CU知，极板带电荷量将增大，故C、D错误。
9．如图所示是测定液面高度h的电容式传感器示意图，E为电源，G为灵敏电流计，A为固定的导体芯，B为导体芯外面的一层绝缘物质，C为导电液体。已知电流从灵敏电流计左边接线柱流进电流计，指针向左偏。如果在导电液体的深度h发生变化时观察到指针正向左偏转，则( )
A．导体芯A所带电荷量在增加，液体的深度h在增大
B．导体芯A所带电荷量在减小，液体的深度h在增大
C．导体芯A所带电荷量在增加，液体的深度h在减小
D．导体芯A所带电荷量在减小，液体的深度h在减小
解析：选D 电流计指针向左偏转，说明流过电流计G的电流方向由左→右，则导体芯A所带电荷量在减小，由Q＝CU可知，导体芯A与液体形成的电容器的电容减小，根据电容的决定式C＝eq \f(εrS,4πkd)可知液体的深度h在减小，故D正确。
10．(多选)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悬挂在两极板间，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
解析：选BC 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，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，所以向右平移A板，θ角不变，C正确，D错误。
11．(2021·郑州检测)图甲、乙、丙为探究影响平行板电容器电容大小的因素的实验，请将正确的结论填在横线上。两平行板之间的电场可以视为匀强电场，给电容器充电后与电源断开。
(1)如图甲所示，若保持板间距离d不变，正对面积S变小，则两板电容C______，板间电势差U______(填“变小”“变大”或“不变”)。
(2)如图乙所示，若保持S不变，d变大，两板电容C________，板间电场强度E________(填“变小”“变大”或“不变”)。
(3)如图丙所示，若保持S和d都不变，在两极板间插入介质板后，则板间电势差U__________，板间电场强度E__________(填“变小”“变大”或“不变”) 。
解析：(1)保持板间距离d不变，两极板正对面积减小，根据电容的决定式C＝eq \f(εrS,4πkd)得知，电容C变小，而电容器的电荷量Q不变，由电容的定义式C＝eq \f(Q,U)分析得到，板间电势差U变大。
(2)保持S不变，板间距离d增大，根据电容的决定式C＝eq \f(εrS,4πkd)得知，电容C变小，而电容器的电荷量Q不变，根据E＝eq \f(U,d)和Q＝UC，可以知道：E＝eq \f(4πkQ,εrS)，故E和d无关，故E不变。
(3)保持S和d都不变，插入介质板后，根据电容的决定式C＝eq \f(εrS,4πkd)得知，电容C变大，而电容器的电荷量Q不变，由电容的定义式C＝eq \f(Q,U)分析得到，板间电势差U变小，由U＝Ed可以知道，E变小。
答案：(1)变小 变大 (2)变小 不变 (3)变小 变小
12.如图所示，两块平行金属板A、B相隔6 cm。分别接在36 V的直流电源的正负极上。点C在两板间且到板A的距离为2 cm，正极板A接地。
(1)求A、B两板间的场强。
(2)求C、A之间的电势差UCA。
(3)将一个电荷量为q＝2×10－8 C的粒子从C点移到A板，求这个过程中静电力做的功。
解析：(1)A、B两板间的场强为E＝eq \f(U,d)＝eq \f(36,6×10－2) V/m＝600 V/m，
由于下极板为高电势，因此电场方向为由A板垂直指向B板。
(2)A板接地，因此A板的电势为0。电场方向为由A板垂直指向B板，所以A点的电势比C点的电势高，所以CA之间的电势差为UCA＝－EdAC＝－600×2×10－2 V＝－12 V。
(3)C到A过程中，静电力做的功为WCA＝qUCA＝2×10－8×(－12) J＝－2.4×10－7 J。
答案：(1)600 V/m，方向由A板垂直指向B板
(2)－12 V (3)－2.4×10－7 J