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1、(通用版)2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 課時(shí)檢測(cè)(四十三)電容器(重點(diǎn)突破課)(含解析)
1.在如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置中,平行板電容器的極板A與靜電計(jì)相接,極板B接地。若極板B稍向上移動(dòng)一點(diǎn),由觀察到的靜電計(jì)指針變化,做出平行板電容器電容變小的結(jié)論的依據(jù)是( )
A.極板上的電荷量幾乎不變,兩極板間的電壓變大
B.極板上的電荷量幾乎不變,兩極板間的電壓變小
C.兩極板間的電壓不變,極板上的電荷量變小
D.兩極板間的電壓不變,極板上的電荷量變大
解析:選A 極板A與靜電計(jì)相連,電荷量幾乎不變,極板B與極板A帶等量異種電荷,電荷量也幾乎不變,故電容器的電荷量Q幾乎不變;若極板B稍向上移動(dòng)一
2、點(diǎn),會(huì)發(fā)現(xiàn)靜電計(jì)指針張角變大,即電壓U變大,由公式C=知電容C變?。还蔅、C、D錯(cuò)誤,A正確。
2.兩個(gè)較大的平行金屬板A、B相距為d,連接在如圖所示的電路中,電源電壓不變,這時(shí)質(zhì)量為m、帶電荷量為-q的油滴恰好靜止在兩極板之間。在其他條件不變的情況下,如果將兩極板非常緩慢地水平錯(cuò)開(kāi)一些,那么在錯(cuò)開(kāi)的過(guò)程中( )
A.油滴將向上加速運(yùn)動(dòng),電流計(jì)中的電流從b流向a
B.油滴將向下加速運(yùn)動(dòng),電流計(jì)中的電流從a流向b
C.油滴靜止不動(dòng),電流計(jì)中的電流從b流向a
D.油滴靜止不動(dòng),電流計(jì)中的電流從a流向b
解析:選D 電容器與電源相連,兩極板間電壓不變,將兩極板非常緩慢地水平錯(cuò)開(kāi)一些,兩
3、極板正對(duì)面積減小,而間距不變,由E=可知,電場(chǎng)強(qiáng)度不變,油滴受到的電場(chǎng)力不變,仍與重力平衡,因此油滴靜止不動(dòng)。由C=可知,電容減小,由Q=CU可知,電荷量減小,電容器放電,因此可判斷電流計(jì)中的電流從a流向b,故D正確。
3.一平行板電容器充電后與電源斷開(kāi),負(fù)極板接地,在兩極板間有一正電荷(電荷量很小)固定在P點(diǎn),如圖所示。E表示極板間的場(chǎng)強(qiáng),U表示極板間的電壓,Ep表示正電荷在P點(diǎn)的電勢(shì)能。若保持負(fù)極板不動(dòng),將正極板移到圖中虛線所示的位置,則( )
A.U變小,E變小 B.E變大,Ep變大
C.U變小,Ep不變 D.U不變,Ep不變
解析:選C 由題意知,電容器的帶電荷量Q
4、不變,正極板移動(dòng)后,極板間距離減小,根據(jù)電容的決定式C=知,電容C增大,由公式U=知,極板間電壓U變小,由推論公式E=分析,可知極板間電場(chǎng)強(qiáng)度E不變,則由U′=Ed′知,P與負(fù)極板間的電勢(shì)差不變,則P點(diǎn)的電勢(shì)不變,正電荷在P點(diǎn)的電勢(shì)能Ep不變,故C正確,A、B、D錯(cuò)誤。
4.如圖所示電路可將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào),該電路中右側(cè)固定不動(dòng)的金屬板b與能在聲波驅(qū)動(dòng)下沿水平方向振動(dòng)的鍍有金屬層的震動(dòng)膜a構(gòu)成一個(gè)電容器,a、b通過(guò)導(dǎo)線與恒定電源兩極相接。當(dāng)聲源S振動(dòng)時(shí),下列說(shuō)法正確的是( )
A.a(chǎn)振動(dòng)過(guò)程中,a、b板間的電場(chǎng)強(qiáng)度不變
B.a(chǎn)振動(dòng)過(guò)程中,a、b板所帶電荷量不變
C.a(chǎn)振動(dòng)過(guò)程中,
5、電容器的電容不變
D.a(chǎn)向右的位移最大時(shí),電容器的電容最大
解析:選D a、b板與電源相連,電勢(shì)差恒定,a在聲波驅(qū)動(dòng)下沿水平方向振動(dòng),a、b板間的距離發(fā)生變化,根據(jù)E=,電場(chǎng)強(qiáng)度發(fā)生變化,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;根據(jù)C=,電容器的電容隨a、b板間距離變化而變化,根據(jù)Q=UC,a、b板所帶電荷量隨電容變化而變,選項(xiàng)B、C錯(cuò)誤;當(dāng)a、b板間距離最近(即a向右的位移最大)時(shí),電容最大,選項(xiàng)D正確。
5.如圖所示,平行板a、b組成的電容器與電源連接,平行板間P處固定放置一帶負(fù)電的點(diǎn)電荷,平行板b接地。現(xiàn)將b板稍微向下移動(dòng),則( )
A.點(diǎn)電荷所受電場(chǎng)力增大
B.點(diǎn)電荷在P處的電勢(shì)能減小
C.P處電勢(shì)
6、降低
D.電容器的帶電荷量增加
解析:選B 因電容器與電源始終相連,故兩板間的電勢(shì)差不變,b板下移,板間距離d增大,則板間電場(chǎng)強(qiáng)度E變小,由F=Eq可知點(diǎn)電荷所受電場(chǎng)力變小,故A錯(cuò)誤;由U′=Ed′知,P處與a板間的電壓減小,而a的電勢(shì)不變,故P處的電勢(shì)升高,由Ep=qφ及q為負(fù)值,可知點(diǎn)電荷在P處的電勢(shì)能減小,故B正確,C錯(cuò)誤;由C=知C減小,又Q=CU,Q減小,故D錯(cuò)誤。
6.如圖所示,平行板電容器與一個(gè)恒壓直流電源連接,下極板通過(guò)A點(diǎn)接地,一帶正電小球被固定于P點(diǎn)?,F(xiàn)將平行板電容器的下極板豎直向下移動(dòng)一小段距離,則( )
A.電容器的電容將增大
B.靜電計(jì)指針張角減小
C.
7、電容器的電荷量不變
D.帶電小球的電勢(shì)能將增大
解析:選D 將電容器的下極板豎直向下移動(dòng)一小段距離后,兩極板間的距離變大,根據(jù)C=可得電容減小,A錯(cuò)誤;電容器兩極板和電源相連,所以電容器兩極板間的電壓恒定不變,故靜電計(jì)指針張角不變,B錯(cuò)誤;根據(jù)C=可知Q減小,C錯(cuò)誤;根據(jù)公式E=可知兩極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度減小,P點(diǎn)與上極板間的電勢(shì)差減小,而P點(diǎn)的電勢(shì)比上極板低,上極板的電勢(shì)不變,則P點(diǎn)的電勢(shì)增大,因?yàn)樾∏驇д姾?,則小球的電勢(shì)能增大,D正確。
7.(多選)平行金屬板A、B組成的電容器,充電后與靜電計(jì)相連,如圖所示。要使靜電計(jì)指針張角變小,下列措施中可行的是( )
A.A板向上移動(dòng)
B.
8、A、B之間插入與平行金屬板等大的厚導(dǎo)體板
C.A、B之間插入電介質(zhì)
D.使兩板帶的電荷量減小
解析:選BCD A板上移時(shí),正對(duì)面積減小,由C=可知,電容減小,由C=可知,電勢(shì)差增大,張角變大,故A錯(cuò)誤;插入厚導(dǎo)體板相當(dāng)于減小兩板間距離,同理知電容增大,由C=可知,電勢(shì)差減小,張角變小,故B正確;當(dāng)A、B間插入電介質(zhì)時(shí),電容增大,由C=可知,電勢(shì)差減小,張角變小,故C正確;減小電荷量時(shí),電容不變,由C=可知,電勢(shì)差減小,張角變小,故D正確。
8.(多選)如圖所示,平行板電容器兩極板M、N相距d,兩極板分別與電壓恒定為U的電源兩極連接,極板M帶正電?,F(xiàn)有一質(zhì)量為m的帶電油滴在極板中
9、央處于靜止?fàn)顟B(tài),且此時(shí)極板電荷量與油滴電荷量的比值為k,則( )
A.油滴帶負(fù)電
B.油滴電荷量為
C.電容器極板上的電荷量為
D.將極板N向下緩慢移動(dòng)一小段距離,油滴將向上運(yùn)動(dòng)
解析:選AC 由題意知,油滴所受重力和電場(chǎng)力平衡,即mg=q,則電場(chǎng)力豎直向上,M板帶正電,故油滴帶負(fù)電,且q=,A正確,B錯(cuò)誤;由于極板所帶電荷量與油滴所帶電荷量的比值為k,即=k,則Q=,C正確;將極板N向下緩慢移動(dòng)一小段距離,d增大,根據(jù)E=可知,E變小,電場(chǎng)力變小,故油滴將向下運(yùn)動(dòng),D錯(cuò)誤。
9.(多選)如圖所示,兩塊豎直放置的平行金屬板A、B之間距離為d,兩板間的電壓為U,其中A板接地。在兩板
10、間放一半徑為R的金屬球殼,球心O到兩板的距離相等,C點(diǎn)為球殼上離A板最近的一點(diǎn),D點(diǎn)靠近B板。則下列說(shuō)法正確的是( )
A.UC O=U
B.UAC=
C.C點(diǎn)的電勢(shì)為φC=-
D.把一負(fù)點(diǎn)電荷由C點(diǎn)移到D點(diǎn),電勢(shì)能減少
解析:選BC 將金屬球殼放入電場(chǎng)后,A、B兩板間電場(chǎng)線如圖所示,應(yīng)用對(duì)稱性,兩板間電場(chǎng)線形狀關(guān)于球心O對(duì)稱,所以A板與金屬球殼的電勢(shì)差UAO和金屬球殼與B板的電勢(shì)差UOB相等,即UAO=UOB,又A、B兩板電勢(shì)差保持不變?yōu)閁,即UAO+UOB=U,得UAO=UOB=,又金屬球殼內(nèi)部無(wú)電場(chǎng)線,UC O=0,所以A、C間電勢(shì)差UAC=UAO=,由A板接地得0-φC=,
11、則φC=-,A錯(cuò)誤,B、C正確;把一負(fù)點(diǎn)電荷由C點(diǎn)移到D點(diǎn),電場(chǎng)力做負(fù)功,電勢(shì)能增加,D錯(cuò)誤。
10.(多選)靜電計(jì)是在驗(yàn)電器的基礎(chǔ)上制成的,用其指針張角的大小來(lái)定性顯示其相互絕緣的金屬球與外殼之間的電勢(shì)差大小。如圖所示,A、B是平行板電容器的兩個(gè)金屬板,G為靜電計(jì),B固定,A可移動(dòng),開(kāi)始時(shí)開(kāi)關(guān)S閉合,靜電計(jì)指針張開(kāi)一定角度。則下列說(shuō)法正確的是( )
A.?dāng)嚅_(kāi)S后,將A向左移動(dòng)少許,靜電計(jì)指針張開(kāi)的角度增大
B.?dāng)嚅_(kāi)S后,在A、B間插入電介質(zhì),靜電計(jì)指針張開(kāi)的角度增大
C.?dāng)嚅_(kāi)S后,將A向上移動(dòng)少許,靜電計(jì)指針張開(kāi)的角度增大
D.保持S閉合,將變阻器滑動(dòng)觸頭向右移動(dòng),靜電計(jì)指針
12、張開(kāi)的角度減小
解析:選AC 斷開(kāi)S后,電容器帶電量不變,將A向左移動(dòng)少許,則d增大,根據(jù)C=知,電容減小,根據(jù)U=知,電勢(shì)差增大,指針張角增大,故選項(xiàng)A正確;斷開(kāi)S后,在A、B間插入電介質(zhì),根據(jù)C=知,電容增大,根據(jù)U=知,電勢(shì)差減小,則指針張角減小,故選項(xiàng)B錯(cuò)誤;斷開(kāi)S后,將A向上移動(dòng)少許,則S減小,根據(jù)C=知,電容減小,根據(jù)U=知,電勢(shì)差增大,則指針張角增大,故選項(xiàng)C正確;保持S閉合,電容器兩端的電勢(shì)差不變,變阻器僅僅充當(dāng)導(dǎo)線功能,滑動(dòng)觸頭移動(dòng)不會(huì)影響指針張角,故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。
11.如圖所示為板長(zhǎng)L=4 cm的平行板電容器,板間距離d=3 cm,板與水平線夾角α=37°,兩板所加電壓
13、為U=100 V。有一帶負(fù)電液滴,帶電荷量為q=3×10-10 C,以v0=1 m/s的速度自A板邊緣水平進(jìn)入電場(chǎng),在電場(chǎng)中仍沿水平方向運(yùn)動(dòng)并恰好從B板邊緣飛出(取g=10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)。求:
(1)液滴的質(zhì)量;
(2)液滴飛出時(shí)的速度。
解析: (1)根據(jù)題意畫(huà)出液滴的受力圖如圖所示,可得
qEcos α=mg
E=
解得m=8×10-8 kg。
(2)因液滴沿水平方向運(yùn)動(dòng),所以重力做功為零,
對(duì)液滴由動(dòng)能定理得qU=mv2-mv02
解得v= m/s。
答案:(1)8×10-8 kg (2) m/s
12.如圖所示,上、下
14、水平放置的兩帶電金屬板,相距為3l,板間有豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)E。距上板l處有一帶電荷量為+q的小球B,在小球B上方有一帶電荷量為-6q的小球A,它們質(zhì)量均為m,用長(zhǎng)度為l的絕緣輕桿相連。已知E=,讓兩小球從靜止釋放,小球可以通過(guò)上板的小孔進(jìn)入電場(chǎng)中(空氣阻力不計(jì),重力加速度為g)。求:
(1)B球剛進(jìn)入電場(chǎng)時(shí)的速度v1大??;
(2)A球剛進(jìn)入電場(chǎng)時(shí)的速度v2大小;
(3)B球是否能碰到下板;如能,求剛碰到時(shí)B球的速度v3大??;如不能,請(qǐng)通過(guò)計(jì)算說(shuō)明理由。
解析:(1)B球進(jìn)入電場(chǎng)前,兩小球不受電場(chǎng)力作用,只受重力作用,做自由落體運(yùn)動(dòng),
v12=2gl
解得v1=。
(2)A球進(jìn)入電場(chǎng)前,只有B球受電場(chǎng)力,
F=qE=mg,方向豎直向下,
由牛頓第二定律可得,
F+2mg=2ma1
解得a1=
系統(tǒng)做勻加速直線運(yùn)動(dòng),A球剛進(jìn)入電場(chǎng)時(shí)有,
v22=v12+2a1l
解得v2=。
(3)當(dāng)A、B球全部進(jìn)入電場(chǎng)后,系統(tǒng)受力如圖所示,
6qE-qE-2mg=2ma2
解得a2=
設(shè)系統(tǒng)速度為零時(shí),B球沒(méi)碰到下板,此時(shí)系統(tǒng)通過(guò)的距離為H,
H=,解得H=<2l
故B球不能碰到下板。
答案:(1) (2) (3)不能 理由見(jiàn)解析