高中物理教科版 (2019)必修 第三册电势电势差一课一练

这是一份高中物理教科版 (2019)必修 第三册电势电势差一课一练，共7页。
选择题1~11题,每小题8分,共88分。
基础对点练
题组一 电容器的充、放电
1.据国外某媒体报道,科学家发明了一种新型超级电容器,能让手机几分钟内充满电。某同学用该种电容器给手机电池充电,下列说法正确的是( )
该电容器给手机电池充电时,电容器的电容变大
该电容器给手机电池充电时,电容器存储的电能变少
该电容器给手机电池充电时,电容器所带的电荷量可能不变
充电结束后,电容器不带电,电容器的电容为零
2.如图所示为研究电容器的充、放电现象的电路图,实验前,开关S是断开的,电容器不带电。下列操作过程中,说法正确的是( )
开关S接1,电容器上极板带负电
开关S接1稳定后,再断开S,电容器两极板间有电场存在
开关S接1稳定后,再将S掷向2,通过电流传感器的电流方向向上
开关S接1稳定后,再将S掷向2,通过电阻R中电流方向向右
题组二 电容器的电容
3.对于某一电容器,下列说法正确的是( )
电容器所带的电荷量越多,电容越大
电容器两极板间的电势差越大,电容越大
电容器所带的电荷量增加一倍,两极板间的电势差也增加一倍
电容器两极板间的电势差减小到原来的12,它的电容也减小到原来的12
4.一个已充电的电容器,若使它的带电荷量减少3×10-4 C,则其电压减小为原来的13,则( )
电容器原来的带电荷量为9×10-4 C
电容器原来的带电荷量为4.5×10-4 C
电容器两极板间原来的电压为1 V
电容器的电容变为原来的13
题组三 平行板电容器的动态分析
5.传感器是把非电学量(如温度、速度、压力等)的变化转换为电学量变化的一种元件,在自动控制中有着相当广泛的应用。如图所示是一种测量液面高度h的电容式传感器的示意图,从电容C大小的变化就能反映液面的升降情况,下列说法中正确的是( )
C减小表示h减小
C增大表示h减小
C减小表示h增大
C的变化与h变化无直接关系
6.如图所示,将电容器与静电计组成回路,可动电极在风力作用下向右移动,引起电容的变化,风力越大,移动距离越大(两电极不接触)。若极板上电荷量保持不变,在受到风力作用时,则( )
电容器电容变小
极板间电场强度变大
极板间电压变小
静电计指针张角越大,风力越大
7.(多选)如图所示,一平行板电容器充电后与电源断开,正极板与静电计连接,负极板接地,两板间有一个正检验电荷固定在P点,正极板保持不动,将负极板缓慢向右平移一小段距离,下列说法正确的是( )
静电计指针张角变小
静电计指针张角不变
正电荷在P点的电势能减小
正电荷在P点的电势能不变
综合提升练
8.(多选)如图为手机指纹识别功能的演示,此功能的一个关键元件为指纹传感器,其部分原理为:在一块半导体基板上集成有上万个相同的小极板,极板外表面绝缘。当手指指纹一面与绝缘表面接触时,指纹的凹点与凸点分别与小极板形成一个个正对面积相同的电容器,若每个电容器的电压保持不变,则( )
指纹的凹点与小极板距离远,电容大
指纹的凸点与小极板距离近,电容大
若手指挤压绝缘表面,电容电极间的距离减小,小极板带电量增多
若用湿的手指去识别,识别功能不会受影响
9.如图所示,电源E对电容器C充电,当C两端电压达到80 V时,闪光灯瞬间导通并发光,C放电。放电后,闪光灯断开并熄灭,电源再次对C充电。这样不断地充电和放电,闪光灯就周期性地发光。该电路( )
充电时,通过R的电流不变
若R增大,则充电时间变长
若C增大,则闪光灯闪光一次通过的电荷量减小
若E减小为85 V,闪光灯闪光一次通过的电荷量变小
10.如图所示,平行板电容器两极板A和B分别与电源的正、负极相连且A板接地,P为两极板间的一点,在P点固定有一带负电的油滴。现保持B板不动,将A板慢慢向上平移到图中虚线所示的位置,这时( )
电容器两极板间的电势差减小
P点的场强增大
P点的电势降低
固定在P点的负电荷的电势能将减少
11.(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。其原理如图所示,R为定值电阻,M和N为电容器两极板,M极板固定在手机上,N极板两端与固定在手机上的两轻弹簧连接。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。手机运动时下列说法正确的是( )
匀速运动时,电阻R中有电流
由向前匀速突然减速时,电容器所带电荷量增加
由静止突然向前加速时,电流由b向a流过电流表
保持向后匀加速运动时,MN之间的电场强度持续减小
培优加强练
12.(12分)如图所示,水平放置的平行板电容器的两极板M、N,两板间距离L=15 cm,接上恒定直流电源。上极板M的中央有一小孔A,在A的正上方h=20 cm处的B点,有一小油滴自由落下。已知小油滴的电荷量q=-3.5×10-12 C,质量m=3.0×10-9 kg。当小油滴即将落到下极板时,速度恰好为零。(不计空气阻力,g=10 m/s2),求:
(1)(4分)两极板间的电势差UMN;
(2)(4分)两极板间的电场强度E;
(3)(4分)若平行板电容器的电容C=4.0×10-12 F,则该电容器带电荷量Q是多少?
第8节 第1课时 电容器的电容
1.B [电容是描述电容器容纳电荷的本领大小的物理量，与电容器的电压及电荷量无关，故A、D错误；当该电容器给手机电池充电时，电容器存储的电荷量减小，则电能变少，故B正确，C错误。]
2.B [开关S接1，相当于给电容器充电，电容器上极板与电源正极相连接，带正电，A错误；开关S接1稳定后，充电完毕，电容器两极板间电压等于电源电动势，再断开S，电容器两极板间有电场存在，B正确；开关S接1稳定后，再将S掷向2，此时电容器处于放电过程，放电过程上极板相当于电源的正极，流过电流传感器的电流方向向下，流过电阻R中电流方向向左，C、D错误。]
3.C [电容器的电容由电容器本身决定，与所带电荷量和两极板间的电压无关，A、B、D错误；根据C＝eq \f(Q,U)，对于某一电容器，它所带的电荷量与两极板间的电势差成正比，所以电容器所带的电荷量增加一倍，两极板间的电势差也增加一倍，C正确。]
4.B [电容器的电荷量减少ΔQ＝3×10－4 C，电压减小为原来的eq \f(1,3)，由C＝eq \f(Q,U)知，电荷量减少为原来的eq \f(1,3)，即减少了原来的eq \f(2,3)，则电容器原来的带电荷量Q＝1.5ΔQ＝1.5×3×10－4 C＝4.5×10－4 C，A错误，B正确；由已知条件无法求电容器两极板间原来的电压，C错误；电容反映电容器本身的特性，电容器极板上的电荷量减少，电容器的电容不变，D错误。]
5.A [在该传感器中，液体相当于一个极板，h减小，即液面下降时，相当于电容器的正对面积S减小，根据电容器的决定式C＝eq \f(εrS,4πkd)，知电容C减小，故A正确，B、C、D错误。]
6.C [在受到风力作用时，d减小，根据C＝eq \f(εrS,4πkd)，知电容器电容变大，故A错误；极板间电场强度E＝eq \f(U,d)＝eq \f(\f(Q,C),d)＝eq \f(Q,Cd)＝eq \f(4πkQ,εrS)，则d减小，E不变，故B错误；极板间电压U＝eq \f(Q,C)变小，故C正确；风力越大，d越小，极板间电压越小，静电计指针张角越小，故D错误。]
7.AC [将负极板缓慢向右平移一小段距离，两板间的距离减小，根据电容的决定式C＝eq \f(εrS,4πkd)可知，电容C增大，而电容器的电荷量Q不变，则由C＝eq \f(Q,U)得，板间电压U减小，因此静电计的指针张角变小，故A正确，B错误；根据板间场强E＝eq \f(U,d)＝eq \f(Q,Cd)＝eq \f(4πkQ,εrS)，可知E不变，P点到负极板距离减小，由公式U＝Ed得，P点的电势降低，正电荷在P点的电势能变小，故C正确，D错误。]
8.BC [由电容的决定式C＝eq \f(εrS,4πkd)可知，在其他条件不变的情况下，指纹凹凸点与小极板之间的距离d越大，指纹与小极板间形成的电容器的电容越小。指纹的凹点与小极板距离远，则指纹凹点与小极板之间形成的电容器的电容较小，A错误；同理指纹的凸点与小极板距离较近，则指纹凸点与小极板之间形成的电容器的电容较大，B正确；若用手指挤压绝缘表面，电容器极板间的距离减小，则C增大，由于电容器的电压保持不变，根据Q＝CU，可知小极板带电荷量Q增多，C正确；若用湿的手指去识别，由于水是导电的，则使得同一指纹的凹点与凸点和小极板之间的距离将会发生变化，从而改变了电容器电容，导致其与之前所录指纹无法匹配，使得识别功能受到影响，D错误。]
9.B [充电时，电容器两端的电压变大，充电电流变小，故A错误；若R增大，对电流的阻碍作用增强，充电时间变长，故B正确；根据Q＝CU可知，C增大，Q增大，故闪光灯闪光一次通过的电荷量增大，故C错误；若E减小为85 V，电容器放电电压仍为80 V，根据Q＝CU可知Q不变，闪光灯闪光一次通过的电荷量不变，故D错误。]
10.C [电容器两极板分别与电源连接，可知两板间的电势差不变，A错误；根据E＝eq \f(U,d)，因U不变，d变大，可知P点的场强减小，B错误；两板间场强减小，根据U＝Ed可知，P点与B板的电势差减小，P点的电势降低，C正确；P点的电势降低，则固定在P点的带负电油滴的电势能将变大，D错误。]
11.BC [匀速运动时加速度为0，电容C不变，电路中无电流，A错误；向前匀速突然减速时，由于惯性N板向前移动，则板间距d减小，根据电容的决定式C＝eq \f(εrS,4πkd)可知C增大，由Q＝CU得电容器所带电荷量Q增大，B正确；由静止突然向前加速时，由于惯性N板向后移动，则d增大，C减小，Q减小，故电容器放电产生放电电流，电流由b流向a，C正确；保持向后匀加速运动时，加速度a不变，则N板的位置不动，d不变，由E＝eq \f(U,d)可知，MN之间的电场强度E不变，D错误。]
12.(1)3.0×103 V (2)2.0×104 V/m，方向竖直向下
(3)1.2×10－8 C
解析 (1)由动能定理有
mg(h＋L)＋qUMN＝0
代入数据解得UMN＝3.0×103 V。
(2)由E＝eq \f(UMN,L)代入数据解得
E＝2.0×104 V/m，方向竖直向下。
(3)根据Q＝CUMN得该电容器带电荷量
Q＝CUMN＝4.0×10－12×3.0×103 C＝1.2×10－8 C。