高中物理2.4 电容器 电容课时作业

【精编】第4节电容器电容-1作业练习

一.填空题

1．如图甲所示的实验装置可用来探究影响平行板电容器电容的因素，其中电容器左侧极板和静电计外壳均接地，电容器右侧极板与静电计金属球相连，使电容器带电后与电源断开。

(1)下列关于实验中使用静电计的说法正确的是有_________

A．使用静电计的目的是观察电容器电量的变化情况

B．使用静电计的目的是测量电容器电压的变化情况

C．静电计可以用电压表替代

D．静电计可以用电流表替代

(2)某位同学用如图乙所示研究电容器电容与哪些因素有关。A．B为平行板电容器的金属板，G为静电计，开始时开关S闭合，静电计指针张开一定角度；若保持开关S闭合，将A．B两极板间距变小些，指针张开角度将________；若断开开关S后，将A．B两极板分开一些，指针张开角度将__________。（以上均选填“变大”．“变小”或“不变”）。

2．如图的实验装置可用来探究影响平行板电容器电容的因素，其中电容器左侧极板和静电计外壳均接地，电容器右侧极板与静电计金属球相连。

(1)图中的静电计___________（选填“可以”或“不可以”）用电压表替代；

(2)使电容器带电后与电源断开，若观察到静电计指针偏角变大，说明电容___________（选填“变大”“变小”或“不变”）

(3)使电容器带电后与电源断开，将极板间距离增大，可观察到静电计指针偏角___________（选填“变大”“变小”或“不变”）。

3．某电容器上标有“220V  300μF”，300μF＝__________F＝_________pF。

4．研究与平行板电容器电容有关因素的实验装置如图所示：

(1)实验前，只用带电玻璃棒与电容器______板接触，能使电容器带电。

(2)实验中保持极板电荷量不变．静电计张角变小，说明平行板电容器电容______（填“变大”或“变小”）。

(3)下列能使静电计指针张角变小的实验操作是______。

A．只将板靠近板

B．只将电容器板向上平移

C．只在极板间插入有机玻璃板

D．只增加极板带电量

5．如图所示，平行板电容器带有等量异种电荷，与静电计相连，静电计金属外壳和电容器左极板都接地。现保持电容器所带的电荷量不变，在两极板间插入板C。请完成下列填空。

(1)在插入板C之前，用游标卡尺测量其厚度，如图所示，则C的厚度为___________。

(2)若C为金属板，则电容器的电容___________（填“变大”“不变”或“变小”）；若C为塑料板，则静电计指针的偏角___________（填“变大”“不变”或“变小”）。

6．电容器作为储能器件，在生产生活中有广泛应用。对给定电容值为C的电容器充电，无论采用何种充电方式，其两极间的电势差u随电荷量q的变化图像都相同。请在图中画出上述u–q图像____。类比直线运动中由v–t图像求位移的方法，求两极间电压为U时电容器所储存的电场能Ep=____

7．如图所示为一个《密立根油滴实验》的示意图。用喷雾器向一个透明的小盒子里喷入带电油滴。小盒子中的上下板分别连接电池的两极，让上板带正电．下板带负电。带电油滴在重力作用下坠落，落入下方小孔后，受到电场力作用。通过改变两极板之间的电压，可以调节电场强度。

(1)实验过程中，观察到一个油滴悬浮在极板之间，此时上下两板间匀强电场的强度为E，显微镜观察．测得油滴的体积为V，已知油滴密度为，当地重力加速度为g：首先可以判断这个油滴带______电，考虑到油滴受的电场力与重力为平衡关系，结合电场强度的定义式，可以算出油滴所带电荷量为______；（用E．V．．g表示）

(2)在实验过程中，还会观察到许多做匀速直线运动的油滴，这些油滴的受力情况是：电场力与重力的方向______，并且电场力大小______重力大小；（“相同”或“相反”；“大于”．“小于”或“等于”）

(3)密立根不断改变电压，仔细观察油滴的运动，经过反复试验得出大量数据，得到如下表所示数据：

密立根得出的结论是：油滴的电荷量不是连续变化的，而是一份一份增加的，油滴的电荷量有一个共同的最大公约数，所有电荷量都是这个最大公约数的整数倍。如今我们知道，这个最大公约数等于单个电子或质子所带的电荷量，被称为______。

8．两个电容器的标称值分别为（，）．（，），则将两个电容器串联时的耐压值为___________。

9．如图甲为探究影响平行板电容器电容大小的因素的实验装置，相互靠近的等大正对平行金属板A．B组成电容器，B板固定在绝缘支座上并通过导线与静电计中心杆相接，板A和静电计的金属壳都通过导线接地，A板可在水平面和竖直平面内自由移动，给电容器充上一定的电荷，使实验时保持电容器极板所带的电量不变，此时静电计指针张开一定角度．

（1）下列关于实验中使用静电计的说法中正确的有_________.

A．使用静电计可观察电容器的电容变化情况

B．使用静电计可测量电容器极板间的电压变化情况

C．使用静电计可测量电容器极板上的电荷量变化情况

D．静电计可以用电压表替代

（2）图甲中，若将A板向右平移，静电计指针张角将__________；将A板竖直向下平移，则静电计指针张角将_________；在A．B板间插入电介质，则静电计指针张角将________．（填“变大”．“变小”或“不变”）

（3）图乙中，若将电容器水平放置，有一质量为m，电荷量为Q的带点液滴静止在电容器内部，现将电容器A板向上平移一小段距离，则液滴将__________.（填“静止不动”．“向下运动”．“向上运动”）

10．某同学利用如图甲所示电路观察电容器的充．放电现象，电流传感器与计算机相连，可以显示出电流I随时间t变化的图像。

(1)为使电源向电容器充电，应将开关S与_______（填“1” 或“2”）端相连；

(2)在充电过程中，测绘的充电电流I随时间t的图像可能是图乙中的 _________；

(3)图丙为传感器中电容器放电时的电流I随时间t的图像，图中每一小方格面积相同。根据图像估算电容器在t0~2t0时间内，释放电荷量的表达式为_______（用I0．t0表示）。

(4)图丁中实线是实验得到的放电时的I-t图像，如果不改变电路的其他参数，只减小阻箱R的阻值，则得到的I-t图线是图丁中的_________（选填“①”．“②”或“③”），理由是________。

11．下图是某物理实验小组定性探究平行板电容器的电容的影响因素的装置图。充电后与电源断开的平行板电容器的板与静电计金属板相连，板和静电计金属壳都接地，板通过绝缘柄固定在铁架台上，人手通过绝缘柄控制板的移动。请回答下列问题：

(1)在该实验中，静电计的作用是______。

A．测定该电容器的电荷量       

B．测定该电容器两极的电势差       

C．测定该电容器的电容

(2)在实验中从观察到的现象总结出的结论是______。

A．甲图中的手水平向左移动时，说明两板距离增大，电容减小

B．乙图中的手竖直向上移动时，说明两板正对面积减小，电容增大

C．丙图中向两板间插入陶瓷片时，说明电介质常量增大，电容减小

12．在如图所示的实验装置中，充电后的平行板电容器与电源断开，极板A与静电计相连，极板B接地。若将极板B向左平行移动一小段距离，则将观察到静电计指针偏角增大，说明平行板电容器的电容随板间距离d增大而_______；B极板向左移动后，A．B间的电场强度______（均选填“增大”或“减小”或“不变”）。

13．传感器是一种采集信息重要器件。如图所示是一种测定压力的电容式传感器，A为固定电极，B为可动电极，组成一个电容大小可变的电容器。可动电极两端固定，当待测压力施加在可动电极上时，可动电极发生形变，从而改变了电容器的电容。现将此电容式传感器与零刻度在中央的灵敏电流表和电源串联成闭合电路，已知电流从电流表正接线柱流入时指针向右偏转。当待测压力减小时，电容器的电容将__________（填“增大”或“减小”），电容器的电荷量将_______（填“增大”或“减小”），灵敏电流表的指针向____（填“左偏”或“右偏”）。

14．某同学利用如图所示的装置来研究平行板电容器电容的影响因素。

（1）对该装置理解正确的是（        ）

A．操作过程中，可认为A．B两板间的电压始终不变

B．操作过程中，可认为A．B两板间的场强始终不变

C．操作过程中，可认为A．B两板间的带电量始终不变

D．操作过程中，可认为电容器的电容始终不变

（2）当手持绝缘柄将A板向左平移时，静电计指针张角将___________；将A板向上平移时，静电计指针张角将___________选填“变大”．“变小”或“不变”

15．电解质相对介电系数是 的平行板电容器的电容的决定式为 C=___________ 。

16．在“用传感器观察电容器的充电和放电”实验中（电路图如图甲），一位同学使用的电源电动势为10V，测得放电的I-t图象如图乙所示。

（1）若按“四舍五入”法，根据“I-t图线与两坐标轴包围面积”，试计算电容器全部放电过程的放电量为___________ ；（结果保留3位有效数字）

（2）根据以上数据估算电容器的电容值为___________。（结果保留3位有效数字）

17．平行板电容器所带量Q=4×l0﹣8C，它的两极板之间电压U=2v，如果两板电量各减少一半，则两板间电势差变为_____V，两板间的电场强度将变为原来的____．

18．如图所示，有一圆心为O，半径为R的圆，AB 为圆的直径，在圆形区域所在空间有匀强电场。将质量为 m，电荷量为 q的正点电荷由A 点静止释放，自圆周上的 C点以速率v0穿出，已知AC与AB的夹角θ=60°，运动中点电荷仅受电场力的作用，则匀强电场的场强大小为______；若将该点电荷从A点移到圆周上的任意一点，则其中点电荷电势能变化的最大值是______。

参考答案与试题解析

1．【答案】B    不变    变大   

【解析】【来源】重庆市北碚区兼善中学2020-2021学年高二（上）第一次阶段性物理试题

(1)[1]AB．静电计可测量电势差，根据指针张角的大小，观察电容器电压的变化情况，无法判断电量的变化情况，故B正确，A错误；

CD．静电计与电压表．电流表的原理不同，不能替代，电流表．电压表线圈中必须有电流通过时，指针才偏转，而静电计是根据“同种电荷相排斥”制成的，静电计不可以用电压表替代，故CD错误。

故选B。

(2)[2]若保持开关S闭合，则两板间电压U一定，则指针张开角度将不变。

[3]若断开开关S后，Q一定，将A．B两极板分开一些，根据

可知C变小，根据

可知，U增大，则指针张开角度将变大。

2．【答案】不可以    变小    变大   

【解析】

(1)[1]静电计和电压表的结构不同，则图中的静电计不可以用电压表替代；

(2)[2]使电容器带电后与电源断开，则Q一定，若观察到静电计指针偏角变大，则电容器两端电压U变大，根据

Q=CU

可知，C减小，即说明电容变小；

(3)[3]使电容器带电后与电源断开，则Q一定，将极板间距离增大，根据

可知C减小，根据

Q=CU

可知U变大，即可观察到静电计指针偏角变大。

3．【答案】(1). 3×10-4    (2). 3×108

【解析】[1][2]根据1F=106μF=1012pF，知300μF=3×10-4F=3×108PF。

4．【答案】    变大    AC   

【解析】

(1)[1]当用带电玻璃棒与电容器板接触，由于静电感应，从而在板感应出等量的异种电荷，从而使电容器带电。因b板接地，若接触b板，将使玻璃棒所带电荷中和，而无法使电容器带电。

(2)[2]指针张角减小，说明两极板间的电势差减小，由可知，保持不变，必然在变大。

(3)[3]AC．根据电容器的决定式，将电容器板靠近板．插入玻璃板能使变大，根据可知，电荷量不变，则电势差减小，静电计指针的张角变小，故AC正确；

B．根据电容器的决定式，只将板向上平移，能使减小，根据可知，电荷量不变，则电势差U增大，静电计指针的张角增大，故B错误；

D．根据可知，只增加极板带电量Q，极板间电势差U增大，静电计指针的张角增大，故D错误。

故选AC。

5．【答案】1.080    变大    变小   

【解析】

(1)[1]游标卡尺的读数为

1cm+40mm=1.080cm

(2)[2]若C为金属板，则介电常数变大，根据可知电容器的电容变大；

[3]若C为塑料板，则介电常数变大，根据可知电容器的电容变大，电容器所带的电荷量Q不变，再根据可知U变小，即静电计指针的偏角变小。

6．【答案】    ①.     ②.

【解析】

【详解】[1][2]根据 可知 ，故图像是过原点的直线

类比直线运动中由v–t图像求位移的方法，求两极间电压为U时电容器所储存的电场能

7．【答案】负电荷        相反    等于
    元电荷   

【解析】【来源】湖南省长沙宁乡市第十高级中学2020-2021学年高二（上）10月月考物理试题

(1)[1]该油滴竖直向下做匀速直线运动，受重力和电场力，二力平衡;;故电场力向上，而场强向下，故油滴带负电荷；

[2] 匀速运动是平衡状态，重力和电场力平衡

得

(2)[3][4]油滴做匀速直线运动受力平衡，所以电场力与重力的方向相反,大小相等。

(3)[5] 这个最大公约数等于单个电子或质子所带的电荷量，被称为元电荷。

8．【答案】1500V

【解析】

【分析】

【详解】[1]两电容器串联时，两电容器带电量是相等的，则带电量的最大值应该等于第一电容器（，）的电的带电量，即

则此时第二个电容器两端电压为

则两个电容器串联时耐压值为

U=600V+900V=1500V

9．【答案】    ①. B    ②. 变小    ③. 变大    ④. 变小    ⑤. 静止不动

【解析】

【详解】（1）[1]．使用静电计可测量电容器极板间的电压变化情况，选项B正确，AC错误；静电计不能用电压表替代，因为电压表必须有电流才能工作，而本实验中没有电流形成，故D错误；故选B．

（2）[2]．图甲中，若将A板向右平移，则两板间距d减小，由 可知，电容C变大，由于Q一定，由Q=CU可知，U减小，即静电计指针张角将变小；

[3]．将A板竖直向下平移，则两板相对面积S减小，由 可知，电容C变小，由于Q一定，由Q=CU可知，U变大，则静电计指针张角将变大；

[4]．在A．B板间插入电介质，由 可知，电容C变大，由于Q一定，由Q=CU可知，U减小，则静电计指针张角将变小．

（3）[5]．将电容器A板向上平移一小段距离，则两板间距d减小，根据． 以及 可得 ，由于电容器带电量Q一定，则两板间场强E不变，则液滴将静止不动．

10．【答案】1    A    或    ②    电容器释放的总电量不变，平均电流变大，放电时间变短   

【解析】

(1)[1]为使电源向电容器充电，电容器应与电源连接，故应将开关S与 “1”端相连；

(2)[2]充电过程中电容器C两端电压逐渐增大，充电电流I随时间t应逐渐较小至零，故电流I随时间t的图像可能是图乙中的 A，故A正确。

故选A。

(3)[3]根据图象的含义，因

I？t图线与t轴所围成的面积表示电容器放出的电荷量；根据横轴与纵轴的数据可知，一个格子的电量为I0t0，由大于半格算一个，小于半格舍去，因此图象所包含的格子个数为8个或7个，所以释放的电荷量是

或

(4)[4][5]应该是②，理由是：电容器释放的总电量不变，平均电流变大，放电时间变短。

11．【答案】B    A   

【解析】

(1)［1］静电计的作用是测定电容器两极之间的电势差，故B正确，ACD错误。

故选B。

(2)［2］A．手水平向左移动时，板间距离增大时，根据电容的决定式

可知电容减小，故A正确；

B．手竖直向上移动时，说明两板正对面积减小， 根据电容的决定式

可知电容减小，故B错误；

C．向两板间插入陶瓷片时，说明电介质常量增大， 根据电容的决定式

可知电容增大，故C错误。

故选A。

12．【答案】减小    不变   

【解析】

[1]由电容的定义式可知，电荷量Q一定的情况下，电势差U增大，则电容C减小；

[2]由电容的定义式和决定式可得

整理得

即电场强度不变。

13．【答案】  (1). 减小    (2). 减小    (3). 左偏

【解析】[1][2][3]当待测压力减小时，两板间距d变大，根据 可知，电容器的电容将减小，根据Q=CU可知，电容器的电荷量将减小，电容器放电，电流从正极流出电流计，则灵敏电流表的指针向左偏。

14．【答案】    ①. C    ②. 变大    ③. 变大

【解析】

【分析】

【详解】（1）[1]根据实验可知，电容器两极板的电量不变，故C正确；ABD错误。故选C。

（2）[2]将A板向左平移时，板间距离增大，电容减小，而电容器所带电量不变，由

分析可知，U增大，则静电计指针张角变大。

[3]将A板向上平移时，两板正对面积减小，电容减小，而电容器所带电量不变，由

分析可知，U增大，则静电计指针张角变大。

15．【答案】

【解析】【来源】青海省西宁市北外西宁新华联国际学校2020-2021学年高二（上）第1次月考物理试题

平行板电容器的电容的决定式为

16．【答案】3.36×10-3C （3.20×10-3~3.52×10-3）    3.36×10-4F （3.20×10-4~3.52×10-4）   

【解析】

(1)[1] 根据图象的含义，因Q=It，所以图线与两坐标轴包围面积代表电量；根据横轴与纵轴的数据可知，一个格子的电量为0.08×10-3C，由大于半格算一个，小于半格舍去，所以释放的电荷量是：

Q=0.08×10-3C×42=3.36×10-3C

(2)[2] 根据电容器的电容

可得

17．【答案】    (1). 1    (2).

【解析】

【详解】试题分析：电容C=＝2×10？2μF．当电量减小一半，电容不变，则电势差U′＝＝1V．电势差变为原来的一半，根据E=知，电场强度变为原来的．

考点：电容器的动态分析

18．【答案】       

【解析】

[1]点电荷从A点由静止释放，则在电场力作用下将做匀变速直线运动，则从A到C由动能定理

解得

[2]由题意可知，场强方向沿AC方向，则过圆心做AC的平行线，则交圆周与D点，从A点到D点电势差最大，电势能变化最大，则