届高三高考物理一轮复习知识点总结专项练习电容器.docx
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届高三高考物理一轮复习知识点总结专项练习电容器
电容器
1.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下极板都接地.在两极板间有一固定在P点的点电荷,以E表示两极板间的电场强度,Ep表示点电荷在P点的电势能,θ表示静电计指针的偏角.若保持下极板不动,将上极板向下移动一小段距离至图中虚线位置,则( )
A.θ增大,E增大 B.θ增大,Ep不变
C.θ减小,Ep增大D.θ减小,E不变
2.一平行板电容器两极板之间充满云母介质,接在恒压直流电源上.若将云母介质移出,则电容器( )
A.极板上的电荷量变大,极板间电场强度变大B.极板上的电荷量变小,极板间电场强度变大
C.极板上的电荷量变大,极板间电场强度不变D.极板上的电荷量变小,极板间电场强度不变
3.(2019·湖北孝感模拟)静电计是在验电器的基础上制成的,用其指针张角的大小来定性显示其金属球与外壳之间的电势差大小.如图所示,A、B是平行板电容器的两个金属板,D为静电计,开始时开关S闭合,静电计指针张开一定角度,为了使指针张开的角度减小些,下列采取的措施可行的是( )
A.断开开关S后,将A、B两极板分开些B.断开开关S后,增大A、B两极板的正对面积
C.保持开关S闭合,将A、B两极板靠近些D.保持开关S闭合,将滑动变阻器的滑片向右移动
4.如图所示,一平行板电容器的两极板与一电压恒定的电源相连,极板水平放置,极板间距为d;在下极板上叠放一厚度为l的金属板,其上部空间有一带电粒子P静止在电容器中.当把金属板从电容器中快速抽出后,粒子P开始运动.重力加速度为g.粒子运动的加速度为( )
A.
g B.
g
C.
gD.
g
5.如图所示,平行板电容器与直流电源连接,下极板接地,一带电油滴位于电容器中的P点且处于静止状态,现将上极板竖直向上移动一小段距离,则( )
A.带电油滴将沿竖直方向向上运动B.P点电势将降低
C.电容器的电容减小,极板带电荷量减小D.带电油滴的电势能保持不变
6.目前智能手机普遍采用了电容触摸屏,电容触摸屏是利用人体的电流感应进行工作的,它是一块四层复合玻璃屏,玻璃屏的内表面和夹层各涂一层ITO(纳米铟锡金属氧化物),夹层ITO涂层作为工作面,四个角引出四个电极,当用户手指触摸电容触摸屏时,手指和工作面形成一个电容器,因为工作面上接有高频信号,电流通过这个电容器分别从屏的四个角上的电极中流出,且理论上流经四个电极的电流与手指到四个角的距离成比例,控制器通过对四个电流比例的精密计算来确定手指位置.对于电容触摸屏,下列说法正确的是( )
A.电容触摸屏只需要触摸,不需要压力即能产生位置信号
B.使用绝缘笔在电容触摸屏上也能进行触控操作
C.手指压力变大时,由于手指与屏的夹层工作面距离变小,电容变小
D.手指与屏的接触面积变大时,电容变大
7.如图所示,电容器极板间有一可移动的电介质板,介质与被测物体相连,电容器接入电路后,通过极板上
物理量的变化可确定被测物体的位置,则下列说法中正确的是( )
A.若电容器极板间的电压不变,x变大,电容器极板上带电荷量增加
B.若电容器极板上带电荷量不变,x变小,电容器极板间电压变大
C.若电容器极板间的电压不变,x变大,有电流流向电容器的正极板
D.若电容器极板间的电压不变,x变大,有电流流向电容器的负极板
8.(2019·西北师大附中模拟)如图所示,平行板电容器充电后与电源断开,正极板接地,两板间有一个带负电
的试探电荷固定在P点.静电计的金属球与电容器的负极板连接,外壳接地.以E表示两板间的场强,φ
表示P点的电势,EP表示该试探电荷在P点的电势能,θ表示静电计指针的偏角.若保持负极板不动,将正极板缓慢向右平移一小段距离(静电计带电量可忽略不计),各物理量变化情况描述正确的是( )
A.E增大,φ降低,EP减小,θ增大B.E不变,φ降低,EP增大,θ减小
C.E不变,φ升高,EP减小,θ减小D.E减小,φ升高,EP减小,θ减小
9.如图所示,D是一只理想二极管,电流只能从a流向b,而不能从b流向a.平行板电容器的A、B两极板间有一电荷,在P点处于静止状态.以E表示两极板间的电场强度,U表示两极板间的电压,Ep表示电荷在P点的电势能.若保持极板B不动,将极板A稍向上平移,则下列说法中正确的是( )
A.E变小B.U变大
C.Ep不变D.电荷仍保持静止
10.(2019·山东济南外国语高三检测)带电的平行板电容器与静电计的连接如图所示,要使静电计的指针偏角变小,可采用的方法有( )
A.增大两极板间的距离B.用手触摸极板BC.在两板间插入电介质D.将极板B向上适当移动
11.(2019·湖南长沙模拟)利用电容传感器可检测矿井渗水,及时发出安全警报,从而避免事故的发生;如图所示是一种通过测量电容器电容的变化来检测矿井中液面高低的仪器原理图,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(矿井中含有杂质的水),A、C构成电容器.已知灵敏电流表G的指针偏转方向与电流方向的关系:
电流从哪侧流入电流表则电流表指针向哪侧偏转.若矿井渗水(导电液体深度增大),则电流表( )
A.指针向右偏转,A、C构成的电容器充电B.指针向左偏转,A、C构成的电容器充电
C.指针向右偏转,A、C构成的电容器放电D.指针向左偏转,A、C构成的电容器放电
12.如图所示,充电后的平行板电容器水平放置,电容为C,极板间的距离为d,上极板正中有一小孔.质量
为m、电荷量为+q的小球从小孔正上方高h处由静止开始下落,穿过小孔到达下极板处速度恰为零(空气
阻力忽略不计,极板间电场可视为匀强电场,重力加速度为g).求:
(1)小球到达小孔处的速度;
(2)极板间电场强度的大小和电容器所带电荷量;
(3)小球从开始下落运动到下极板处的时间.
参考答案
1.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下极板都接地.在两极板间有一固定在P点的点电荷,以E表示两极板间的电场强度,Ep表示点电荷在P点的电势能,θ表示静电计指针的偏角.若保持下极板不动,将上极板向下移动一小段距离至图中虚线位置,则( )
A.θ增大,E增大 B.θ增大,Ep不变
C.θ减小,Ep增大D.θ减小,E不变
【答案】D
【解析】由题知,电容器两板所带电荷量Q不变,根据C=
和U=
可知,当上板下移,C增大,U减小,θ减小,A、B错误.根据E=
=
=
,可见E与d无关,只改变d,E不变,D正确.根据φP=UP地=E·LP地,E不变,LP地不变,故φP不变,Ep不变,C错误.
2.一平行板电容器两极板之间充满云母介质,接在恒压直流电源上.若将云母介质移出,则电容器( )
A.极板上的电荷量变大,极板间电场强度变大
B.极板上的电荷量变小,极板间电场强度变大
C.极板上的电荷量变大,极板间电场强度不变
D.极板上的电荷量变小,极板间电场强度不变
【答案】D
【解析】平行板电容器接在电压恒定的直流电源上,电容器两极板之间的电压U不变.若将云母介质移出,电容C减小,由C=
可知,电容器所带电荷量Q减小,即电容器极板上的电荷量减小.由于U不变,d不变,由E=
可知,极板间电场强度E不变,选项D正确,A、B、C错误.
3.(2019·湖北孝感模拟)静电计是在验电器的基础上制成的,用其指针张角的大小来定性显示其金属球与外壳之间的电势差大小.如图所示,A、B是平行板电容器的两个金属板,D为静电计,开始时开关S闭合,静电计指针张开一定角度,为了使指针张开的角度减小些,下列采取的措施可行的是( )
A.断开开关S后,将A、B两极板分开些B.断开开关S后,增大A、B两极板的正对面积
C.保持开关S闭合,将A、B两极板靠近些D.保持开关S闭合,将滑动变阻器的滑片向右移动
【答案】B.
【解析】断开开关S,电容器所带电荷量不变,将A、B两极板分开些,则d增大,根据C=
知,电容C减小,根据U=
知,电势差增大,指针张角增大,选项A错误;断开开关S,增大A、B两极板的正对面积,即S增大,根据C=
知,电容C增大,根据U=
知,电势差减小,指针张角减小,选项B正确;保持开关S闭合,无论将A、B两极板分开些,还是将两者靠近些,电容器两端的电势差都不变,则指针张角不变,选项C错误;保持开关S闭合,滑动变阻器仅充当导线作用,电容器两端的电势差不变,滑片滑动不会影响指针张角,选项D错误.
4.如图所示,一平行板电容器的两极板与一电压恒定的电源相连,极板水平放置,极板间距为d;在下极板上叠放一厚度为l的金属板,其上部空间有一带电粒子P静止在电容器中.当把金属板从电容器中快速抽出后,粒子P开始运动.重力加速度为g.粒子运动的加速度为( )
A.
g B.
g
C.
gD.
g
【答案】A.
【解析】带电粒子在电容器两极板间时受到重力和电场力的作用,最初处于静止状态,由二力平衡条件可得:
mg=q
;当把金属板从电容器中快速抽出后,电容器两极板间的电势差不变,但两极板间的距离发生了变化,引起电场强度发生了变化,从而电场力也发生了变化,粒子受力不再平衡,产生了加速度,根据牛顿第二定律ma=mg-q
,两式联立可得a=
g.
5.如图所示,平行板电容器与直流电源连接,下极板接地,一带电油滴位于电容器中的P点且处于静止状态,现将上极板竖直向上移动一小段距离,则( )
A.带电油滴将沿竖直方向向上运动B.P点电势将降低
C.电容器的电容减小,极板带电荷量减小D.带电油滴的电势能保持不变
【答案】BC.
【解析】电容器与电源相连,两极板间电压不变,下极板接地,电势为0.油滴位于P点处于静止状态,因此有mg=qE.当上极板向上移动一小段距离时,板间距离d增大,由C=
可知电容器电容减小,板间场强E场=
减小,油滴所受的电场力减小,mg>qE,合力向下,带电油滴将向下加速运动,A错;P点电势等于P点到下极板间的电势差,由于P到下极板间距离h不变,由φP=ΔU=Eh可知,场强E减小时P点电势降低,B对;由C=
可知电容器所带电荷量减小,C对;带电油滴所处P点电势下降,而由题图可知油滴带负电,所以油滴电势能增大,D错.
6.目前智能手机普遍采用了电容触摸屏,电容触摸屏是利用人体的电流感应进行工作的,它是一块四层复合玻璃屏,玻璃屏的内表面和夹层各涂一层ITO(纳米铟锡金属氧化物),夹层ITO涂层作为工作面,四个角引出四个电极,当用户手指触摸电容触摸屏时,手指和工作面形成一个电容器,因为工作面上接有高频信号,电流通过这个电容器分别从屏的四个角上的电极中流出,且理论上流经四个电极的电流与手指到四个角的距离成比例,控制器通过对四个电流比例的精密计算来确定手指位置.对于电容触摸屏,下列说法正确的是( )
A.电容触摸屏只需要触摸,不需要压力即能产生位置信号
B.使用绝缘笔在电容触摸屏上也能进行触控操作
C.手指压力变大时,由于手指与屏的夹层工作面距离变小,电容变小
D.手指与屏的接触面积变大时,电容变大
【答案】AD.
【解析】据题意知,电容触摸屏只需要触摸,由于流经四个电极的电流与手指到四个角的距离成比例,控制器就能确定手指的位置,因此不需要手指有压力,故A正确;绝缘笔与工作面不能形成一个电容器,所以不能在电容屏上进行触控操作,故B错误;手指压力变大时,由于手指与屏的夹层工作面距离变小,电容将变大,故C错误;手指与屏的接触面积变大时,电容变大,故D正确.
7.如图所示,电容器极板间有一可移动的电介质板,介质与被测物体相连,电容器接入电路后,通过极板上
物理量的变化可确定被测物体的位置,则下列说法中正确的是( )
A.若电容器极板间的电压不变,x变大,电容器极板上带电荷量增加
B.若电容器极板上带电荷量不变,x变小,电容器极板间电压变大
C.若电容器极板间的电压不变,x变大,有电流流向电容器的正极板
D.若电容器极板间的电压不变,x变大,有电流流向电容器的负极板
【答案】D
【解析】若x变大,则由C=
,可知电容器电容减小,在极板间的电压不变的情况下,由Q=CU知电容器带电荷量减少,此时带正电荷的极板得到电子,带负电荷的极板失去电子,所以有电流流向负极板,A、C错误,D正确.若电容器极板上带电荷量不变,x变小,则电容器电容增大,由U=
可知,电容器极板间电压减小,B错误.
8.(2019·西北师大附中模拟)如图所示,平行板电容器充电后与电源断开,正极板接地,两板间有一个带负电
的试探电荷固定在P点.静电计的金属球与电容器的负极板连接,外壳接地.以E表示两板间的场强,φ
表示P点的电势,EP表示该试探电荷在P点的电势能,θ表示静电计指针的偏角.若保持负极板不动,将正
极板缓慢向右平移一小段距离(静电计带电量可忽略不计),各物理量变化情况描述正确的是( )
A.E增大,φ降低,EP减小,θ增大B.E不变,φ降低,EP增大,θ减小
C.E不变,φ升高,EP减小,θ减小D.E减小,φ升高,EP减小,θ减小
【答案】C
【解析】将正极板适当向右水平移动,两板间的距离减小,根据电容的决定式C=
可知,电容C增大,因平行板电容器充电后与电源断开,则电容器的电量Q不变,由C=
得知,板间电压U减小,因此夹角θ减小,再依据板间场强E=
=
=
,可见E不变;P点到正极板距离减小,且正极接地,由公式U=Ed得知,则P点的电势;负电荷在P点的电势能减小,故A、B、D错误,C正确.
9.如图所示,D是一只理想二极管,电流只能从a流向b,而不能从b流向a.平行板电容器的A、B两极板间有一电荷,在P点处于静止状态.以E表示两极板间的电场强度,U表示两极板间的电压,Ep表示电荷在P点的电势能.若保持极板B不动,将极板A稍向上平移,则下列说法中正确的是( )
A.E变小B.U变大
C.Ep不变D.电荷仍保持静止
【答案】BCD
【解析】将极板A稍向上平移,板间距离d增大,根据电容的决定式C=
可知,电容C减小;若电容器的电压不变时,则电容器所带电荷量将要减小,由于二极管具有单向导电性,电容器上电荷放不掉,电荷不能流回电源,所以电容器的电荷量保持不变,由于电容C减小,由电容的定义式C=
可知,U变大.根据推论可知,板间电场强度E不变,电荷所受的电场力不变,仍保持静止状态.P与B板间电势差UPB=Ed,E、d都不变,UPB保持不变,P点的电势保持不变,则电荷在P点电势能Ep不变.故A错误,B、C、D正确.
10.(2019·山东济南外国语高三检测)带电的平行板电容器与静电计的连接如图所示,要使静电计的指针偏角变小,可采用的方法有( )
A.增大两极板间的距离B.用手触摸极板BC.在两板间插入电介质D.将极板B向上适当移动
【答案】C
【解析】增大两极板间的距离,即d增大,则由电容的决定式C=
,可以知道电容器的电容减小;电容器所带电荷量不变,则由C=
分析可以知道,电容器板间的电势差增大,静电计的指针偏角变大,所以A错误.因为B板接地,用手触摸时,仍接地,故对电荷量没有影响,电势差保持不变,故B错误.在两板间插入电介质时,介电常数增大,则C增大,由Q=UC可以知道电势差减小,所以C正确.将极板B向上运动时,正对面积减小,则C减小,由定义式可以知道,电势差增大,故D错误.
11.(2019·湖南长沙模拟)利用电容传感器可检测矿井渗水,及时发出安全警报,从而避免事故的发生;如图所示是一种通过测量电容器电容的变化来检测矿井中液面高低的仪器原理图,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(矿井中含有杂质的水),A、C构成电容器.已知灵敏电流表G的指针偏转方向与电流方向的关系:
电流从哪侧流入电流表则电流表指针向哪侧偏转.若矿井渗水(导电液体深度增大),则电流表( )
A.指针向右偏转,A、C构成的电容器充电B.指针向左偏转,A、C构成的电容器充电
C.指针向右偏转,A、C构成的电容器放电D.指针向左偏转,A、C构成的电容器放电
【答案】B
【解析】由图可知,液体与芯柱构成了电容器,由图可知,两板间距离不变;液面变化时只有正对面积发生变化;则由C=
可知,当液面升高时,只能是正对面积S增大;故可判断电容增大,再依据C=
和
电势差不变,可知电容器的电荷量增大,因此电容器处于充电状态,因电流从哪侧流入电流表则电流表指针向哪侧偏转,因此指针向左偏转,故A、C、D错误,B正确.
12.如图所示,充电后的平行板电容器水平放置,电容为C,极板间的距离为d,上极板正中有一小孔.质量
为m、电荷量为+q的小球从小孔正上方高h处由静止开始下落,穿过小孔到达下极板处速度恰为零(空气
阻力忽略不计,极板间电场可视为匀强电场,重力加速度为g).求:
(1)小球到达小孔处的速度;
(2)极板间电场强度的大小和电容器所带电荷量;
(3)小球从开始下落运动到下极板处的时间.
【答案】
(1)
(2)
(3)
【解析】
(1)由v2=2gh,得v=
(2)在极板间带电小球受重力和电场力作用,由牛顿运动定律知:
mg-qE=ma
由运动学公式知:
0-v2=2ad
整理得电场强度E=
由U=Ed,Q=CU,得电容器所带电荷量Q=
(3)由h=
gt
,0=v+at2,t=t1+t2
整理得t=
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