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2023版高考物理专题55电容器练习含解析
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专题55 电容器1.两类动态问题的分析要抓住C=、C=和E=三个基本关系.2.板间粒子的运动常用动力学方法或动能定理分析.3.静电计是测量小球与外壳间的电压的仪器,静电计指针偏角大小与静电计小球和外壳间电压成正比.1.(多选)(2020·安徽皖江联盟名校联考)如图1所示是探究平行板电容器电容与哪些因素有关的实验装置.用导线将充了电的平行板电容器的带正电且固定的A板与静电计的金属小球相连,将带负电的B板与静电计的金属外壳同时接地,两板间P点固定一带负电且电荷量很小的点电荷.下列说法中正确的是( )图1A.若将极板B稍向上移动一点,极板上的电荷量几乎不变,静电计指针张角变大B.若将极板B稍向上移动一点,两极板间的电压不变,极板上的电荷量变大C.若将B板向左平移一小段距离,静电计指针张角变大D.若将B板向左平移一小段距离,P点处的负点电荷的电势能增大答案 AC解析 电容器不接电源,电荷量不变,极板B稍向上移动,正对面积减小,由C=可知C减小,由C=可知,当Q不变时,U变大,静电计指针张角变大,选项A正确,B错误;将B板向左平移一小段距离,平行板电容器的电容C减小,由C=知,当Q不变时,则U变大,静电计指针张角变大,选项C正确;B板向左平移一小段距离,平行板电容器间的电场强度E不变,由于P点与B板的距离dPB增大,则UPB增大,P点的电势φP升高,P点处的负点电荷的电势能减小,选项D错误.2.(多选)(2020·甘肃威武市三诊)如图2所示,平行板电容器带电后,静电计的指针偏转一定角度.若不改变电容器的带电荷量,下列操作可能使静电计指针的偏转角度变小的是( )图2A.将左极板向左移动少许,同时在两极板之间插入电介质B.将左极板向左移动少许,同时取出两极板之间的金属板C.将左极板向左移动少许,同时在两极板之间插入金属板D.将左极板向下移动少许,同时取出两极板之间的电介质答案 AC解析 将左极板向左移动少许,则d变大,同时在两极板之间插入电介质,则εr变大,根据C=可知C可能变大,根据Q=CU可知,U可能减小,即静电计指针的偏转角度可能变小,选项A正确;将左极板向左移动少许,则d变大,同时取出两极板之间的金属板,则也相当于d变大,根据C=可知C一定变小,根据Q=CU可知,U变大,即静电计指针的偏转角度变大,选项B错误;将左极板向左移动少许,则d变大,同时在两极板之间插入金属板,则相当于d又变小,则总体来说可能d减小,根据C=可知C可能变大,根据Q=CU可知,U可能变小,即静电计指针的偏转角度可能变小,选项C正确;将左极板向下移动少许,则S减小,同时取出两极板之间的电介质,则εr变小,根据C=可知C一定减小,根据Q=CU可知,U变大,即静电计指针的偏转角度一定变大,选项D错误.3.如图3甲所示是电容式话筒,其原理示意图如图乙所示,当对着话筒说话时,振动膜片发生振动,固定电极不动,当振动膜片向左振动时( )图3A.振动膜片与固定电极构成的电容器的电容增大B.振动膜片上电荷量增大C.R中有自左向右的电流D.R左端的电势比右端低答案 C解析 当振动膜片向左振动时,振动膜片与固定电极的间距增大,根据影响电容器电容大小的因素知,电容C减小,A错误;由C=可知,在U不变时,C减小,Q减小,即电容器放电,振动膜片上电荷量减小,B错误;由于电容器放电,R中有自左向右的电流,R左端的电势比右端高,故C正确,D错误.4.(多选)(2020·河北邯郸市期末)如图4所示是“电容式加速度传感器”原理图,电容器的一个金属极弹性金属片板固定在绝缘底座上,另一块极板用弹性金属片制成,当这种加速度传感器用在上下移动的升降机中时,通过测量电容C的变化就能感知升降机加速度的变化情况.设升降机加速度为零时电容器的电容为C0,下列说法正确的是( )图4A.当升降机加速上升时,C>C0B.当升降机减速上升时,C>C0C.当升降机减速下降时,C<C0D.当升降机加速下降时,C<C0答案 AD解析 升降机加速上升时,加速度方向向上,弹簧片向下弯曲,电容变大,即C>C0,故A正确;当升降机减速上升时,加速度方向向下,弹簧片向上弯曲,电容变小,即C<C0,故B错误;当升降机减速下降时,加速度方向向上,弹簧片向下弯曲,电容变大,即C>C0,故C错误;当升降机加速下降时,加速度方向向下,弹簧片向上弯曲,电容变小,即C<C0,故D正确.5.有两个平行板电容器,它们的电容之比为5∶4,它们的带电荷量之比为5∶1,两极板间距离之比为4∶3,则两极板间电压之比和电场强度之比分别为( )A.4∶1 1∶3 B.1∶4 3∶1C.4∶1 3∶1 D.4∶1 4∶3答案 C解析 由U=得:===,又由E==得:===,选项C正确.6.(多选)如图5所示,平行板电容器与直流电源、理想二极管(正向电阻为零可以视为短路,反向电阻无穷大可以视为断路)连接,电源负极接地.初始电容器不带电,闭合开关稳定后,一带电油滴位于电容器中的P点且处于静止状态.下列说法正确的是( )图5A.减小极板间的正对面积,带电油滴会向上移动,且P点的电势会降低B.将上极板下移,则P点的电势不变C.将下极板下移,则P点的电势升高D.无论哪个极板上移还是下移,带电油滴都不可能向下运动答案 CD解析 二极管具有单向导电性,闭合开关后电容器充电,电容器的电容C==,极板间的电场强度E=,整理得E=;油滴静止,则qE=mg;减小极板间的正对面积S,由于二极管具有单向导电性,电容器不能放电,所以电场强度E变大,油滴所受电场力变大,会向上移动,P点与下极板的距离不变,E变大,则P点的电势升高,故A错误;将上极板向下移动,d变小,电容器两极板间的电场强度E=变大,P点与下极板的距离不变,P点的电势升高,故B错误;将下极板向下移动,d变大,由C=可知,C变小,由于二极管具有单向导电性,电容器不能放电,由E=可知,电容器两极板间的电场强度不变,P点与下极板的距离变大,P点与下极板间的电势差变大,P点的电势升高,故C正确;上极板上移或下极板下移时,d变大,由C项分析知电容器两极板间的电场强度不变,油滴所受电场力不变,油滴静止不动;上极板下移或下极板上移时,d变小,由B项分析知电场力变大,电场力大于重力,油滴所受合力向上,油滴向上运动,故D正确.7.电容式加速度传感器的原理结构如图6所示,质量块右侧连接轻质弹簧,左侧连接电介质,弹簧与电容器固定在外框上.质量块可带动电介质移动改变电容.则( )图6A.电介质插入极板间越深,电容器电容越小B.当传感器以恒定加速度运动时,电路中有恒定电流C.若传感器原来向右匀速运动,突然减速时弹簧会伸长D.当传感器由静止突然向右加速瞬间,电路中有顺时针方向电流答案 D解析 根据电容器的电容公式C=,当电介质插入极板间越深,即εr增大,则电容器电容越大,故A错误;当传感器以恒定加速度运动时,根据牛顿第二定律可知,弹力大小不变,则电容器的电容不变,因两极的电压不变,则电容器的电荷量不变,因此电路中没有恒定电流,故B错误;若传感器原来向右匀速运动,突然减速时,质量块因惯性继续向右运动,从而压缩弹簧,故C错误;当传感器由静止突然向右加速瞬间,质量块要相对向左运动,导致插入极板间电介质加深,因此电容会增大,由于电压不变,根据Q=CU可知,极板间的电荷量增大,电容器处于充电状态,因此电路中有顺时针方向电流,故D正确.8.(多选)(2020·四川棠湖中学期末)一个平行板电容器充电后与电源断开,负极板B接地,P为两极板间一点,如图7所示.用E表示电容器两极板间的电场强度,U表示两极板间的电压,φ表示P点的电势,则下列说法中正确的是( )图7A.若保持B极板不动,将极板A向下移动少许,则U变小,E不变B.若将一玻璃板插入A、B两极板之间,则φ变大,E变大C.若将A极板向左平行移动少许,则U变小,φ不变D.若保持A极板不动,将极板B向上移动少许,则U变小,φ减小答案 AD解析 若保持B极板不动,将极板A向下移动少许,根据C=可知电容增大,由Q不变,根据Q=CU可知两极板间的电压U变小;由Q=CU、C=、E=可得E=,可知电容器两极板间的电场强度E不变,故A正确;若将一玻璃板插入A、B两极板之间,根据C=可知电容增大,由Q不变,根据Q=CU可知两极板间的电压U变小,根据E=可知,电容器两极板间的电场强度E变小,由U=Ed知,P点与下极板的电势差减小,则P点的电势φ变小,故B错误;若将A极板向左平行移动少许,根据C=可知电容减小,由Q不变,根据Q=CU可知两极板间的电压U变大,且E变大,由U=Ed知,P点与下极板的电势差增大,则P点的电势φ变大,故C错误;若保持A极板不动,将极板B向上移动少许,电容C变大,则U变小,且E不变,由U=Ed知P点与下极板的电势差变小,φ变小,故D正确.
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