2018-2019学年高中物理 第一章 静电场 1.8 电容器的电容课后提升作业 新人教版选修3-1.doc

课后提升作业 八 电容器的电容(40分钟50分)一、选择题(本题共5小题，每小题6分，共30分)1.(多选)连接在电源两极上的平行板电容器，当两极板间距离减小时()A.电容器的电容C变大B.电容器极板的带电荷量变大C.电容器两极板间的电势差U变大D.电容器两极板间的电场强度E变大【解析】选A、B、D。电容器两极板间距离减小，由CrSd得其电容变大，所以A正确；因为电容器连在电源上，所以两极板间的电压保持不变，故C错误；由Q=CU得电容器所带电荷量变大，所以B正确；由E=Ud知，两极板间的电场强度变大，所以D正确。2.(多选)如图所示，用静电计可以测量已充电的平行板电容器两极板之间的电势差为U，现使B板带正电，则下列判断正确的是()A.增大两极板之间的距离，指针张角变大B.将A板稍微上移，静电计指针张角将变大C.若将玻璃板插入两板之间，则静电计指针张角变大D.若将A板拿走，则静电计指针张角变为零【解析】选A、B。电容器上所带电荷量一定，由公式C=rS4kd，当d变大时，C变小，再由C=QU得U变大；当A板上移时，正对面积S变小，C也变小，U变大；当插入玻璃板时，C变大，U变小；当将A板拿走时，B板上带电量不变，静电计相当于验电器，指针张角不为零，D错误。故选A、B。3.(2018西安高二检测)如图所示，平行板电容器与电动势为E的直流电源连接，上极板A接地，一带负电油滴固定于电容器中的P点。现将平行板电容器的下极板B竖直向下移动一小段距离，则()A.带电油滴所受的电场力不变B.P点的电势将升高C.带电油滴的电势能增大D.电容器的电容减小，极板带电荷量增大【解析】选B。将平行板电容器的下极板竖直向下移动一小段距离，由于电容器两板间电压不变，根据E=Ud得知板间场强减小，油滴所受的电场力减小，则油滴将向下运动，故A错误。板间场强E减小，而P点与上极板间的距离不变，则由公式U=Ed分析可知，P点与上极板间电势差将减小，而P点的电势低于上极板的电势，则知P点的电势将升高，故B正确。油滴带负电，P点的电势升高，则油滴的电势能将减小，故C错误。根据电容的定义式C=QU，电容器与电源保持相连，则U不变，当C减小时，Q也减小，故D错误。【补偿训练】一平行板电容器充电后与电源断开，负极板接地。在两极板间有一个正电荷(电量很小)固定在P点，如图所示，以E表示两板间的场强，U表示电容器两板间的电压，W表示正电荷在P点的电势能，若保持负极板不动，将正极板移到图中虚线所示位置，则()A.U变大，E不变B.E变大，W变大C.U不变，W不变D.U变小，W不变【解析】选D。电容器充电后与电源断开，所以电容器所带的电荷量Q是一个定值，根据公式C=S4kd、E=Ud和C=QU，可得E=4kQS，与极板间的距离无关，所以极板间的电场强度不变，P到负极板(零势能处)距离不变，故电势能不变，下移过程中d减小，所以C增大，又因为Q不变，所以U减小，故D正确。4.如图所示，两平行金属板水平放置并接到电源上，一个带电微粒P位于两板间，恰好平衡。现用外力将P固定住，然后固定导线各接点，使两板均转过角，如图虚线所示，再撤去外力，则P在两板间()A.保持静止B.水平向左做直线运动C.向右下方运动D.不知角的值，无法确定P的运动状态【解析】选B。设原来两板间距为d，电势差为U，则qE=mg，当板转过角时两板间距d=dcos，E=Ud=Ecos，此时静电力F=qE=qEcos，其方向斜向上，其竖直分力F=Fcos=qE=mg，故竖直方向上合力为零，则P水平向左做匀加速直线运动。【补偿训练】如图所示，平行板电容器的电容为C，极板带电荷量为Q，极板间距为d。今在两极板间正中央放置一带电荷量为q的点电荷，则它所受到的电场力大小为()A.k2Qqd2B.k4Qqd2C.QqCdD.2QqCd【解析】选C。平行板间电压U=QC，所以两板间的场强E=Ud=QCd，电场力大小F=qE=QqCd，C正确。5.(多选)如图所示，平行板电容器两极板A、B与电池两极相连，一带正电小球悬挂在电容器内部。闭合开关S，充电完毕后悬线偏离竖直方向夹角为，则()A.保持S闭合，将A板向B板靠近，则增大B.保持S闭合，将A板向B板靠近，则不变C.断开S，将A板向B板靠近，则增大D.断开S，将A板向B板靠近，则不变【解题指南】解答本题时应明确以下两点：(1)要知道平行板电容器的电容的决定因素；(2)要知道匀强电场中电场强度与电势差的关系。【解析】选A、D。保持开关S闭合，电容器两端间的电势差不变，带正电的A板向B板靠近，极板间距离减小，电场强度E增大，小球所受的电场力变大，增大；故A正确，B错误；断开开关S，电容器所带的电量不变，C=rS4kd，E=Ud=QCd=4kQrS，知d变化，E不变，电场力不变，不变。故C错误，D正确。【补偿训练】(多选)(2018日照高二检测)如图所示，A、B为平行金属板，两板相距为d，分别与电源两极相连，两板的中央各有一小孔M和N。今有一带电质点，自A板上方相距为d的P点由静止自由下落(P、M、N在同一竖直线上)，空气阻力忽略不计，到达N孔时速度恰好为零，然后沿原路返回。若保持两极板间的电压不变，则()A.把A板向上平移一小段距离，质点自P点自由下落后仍能返回B.把A板向下平移一小段距离，质点自P点自由下落后将穿过N孔继续下落C.把B板向上平移一小段距离，质点自P点自由下落后仍能返回D.把B板向下平移一小段距离，质点自P点自由下落后将穿过N孔继续下落【解析】选A、C、D。移动A板或B板后，质点能否返回P点的关键是质点在A、B间运动时到达N孔之前速度能否减为零，如能减为零，则一定沿原路返回P点；如不能减为零，则穿过B板后只受重力，将继续下落。因质点到达N孔时速度恰为零，由动能定理得mg2d-qU=0。因两极板一直与电源两极连接，电压U一直不变，当把A板上移、下移时，均满足qU-mgh=0的条件，即h=2d，则质点到达N孔时速度恰好为零，然后按原路返回，A正确，B错误。当把B板上移后，设质点仍能到达N孔，则由动能定理得mgh-qU=12mv2，因B板上移后h2d，所以mgh0，即质点到达N孔时仍有向下的速度，故将穿过B板继续下落，D正确。二、非选择题(本题共2小题，共20分。需写出规范的解题步骤)6.(10分)一个平行板电容器，使它每板电荷量从Q1=310-5C增加到Q2=3.610-5C时，两板间的电势差从U1=10V增加到U2=12V，求这个电容器的电容多大？【解题指南】解答本题时应明确以下两点：(1)电容的定义式C=QU；(2)根据Q2-Q1=C(U2-U1)，即C=Q2-Q1U2-U1计算。【解析】电荷量的增加量和电势差的增加量分别为Q=Q2-Q1=3.610-5C-310-5C=610-6C，U=U2-U1=12V-10V=2V。根据电容的定义，它等于每增加1V电势差所需增加的电荷量，即C=QU=610-62F=310-6F=3F。答案：3F7.(10分)(2018济南高二检测)如图所示，已知平行板电容器两极板间距离d=4mm，充电后两极板电势差为120V。A板带正电，若它的电容为3F，且P到A板距离为1mm。求：(1)每一板的带电荷量。(2)一个电子在P点具有的电势能。(3)一个电子从B板出发到A板获得的动能。(4)两板间的电场强度。【解析】(1)由Q=UC得Q=120310-6C=3.610-4C。(2)EP=-eP=-eUABddPB=-90eV。(3)因为电子从B板出发到A板的过程中电场力做正功，电势能减小，动能增加，所以由动能定理得Ek-0=-eUBA，Ek=120eV。(4)E=Ud=3104N/C。答案：(1)3.610-4C(2)-90eV(3)120eV(4)3104N/C