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1、第6、7節(jié) 電容器和電容 靜電的應用及危害
一、單項選擇題
1.關于避雷針能夠避免建筑物被雷擊的原因,下列分析不正確的是( )
A.云層中帶的電荷被避雷針通過導線導入大地
B.避雷針的尖端向云層放電,中和了云層中的電荷
C.云層與避雷針發(fā)生摩擦,避雷針上產(chǎn)生的電荷被導入大地
D.避雷針由尖銳的導體做成,利用的是尖端放電現(xiàn)象
解析:帶電荷的云層在避雷針尖端感應出與云層相反的靜電,達到一定程度就會發(fā)生尖端放電,中和云層中的電荷,同時將云層中的電荷導入大地,避免了雷擊現(xiàn)象,A、B、D對,C錯.
答案:C
2.某電容器上標有“25 μF 450 V”字樣,下列對該電容器的說法中正確
2、的是( )
A.要使該電容器兩極板之間電壓增加1 V,所需電荷量為2.5×10-5 C
B.要使該電容器帶電荷量為1 C,兩極板之間需加電壓為2.5×10-5 V
C.該電容器能夠容納的電荷量最多為2.5×10-5 C
D.該電容器能夠承受的最大電壓為450 V
解析:由電容器電容的定義式C=可得C=,ΔQ=CΔU,要使該電容器兩極板之間電壓增加1 V,即ΔU=1 V,所需電荷量為ΔQ=2.5×10-5 C,A正確;由C=知,要使該電容器帶電荷量為1 C,兩極板之間需加電壓為4×104 V,B錯誤;該電容器能夠容納的電荷量最多為Q=CU=2.5×10-5×450 C=1.125×1
3、0-2 C,C錯誤;電容器上所標的450 V是電容器的額定電壓,是電容器正常工作時所能承受的電壓,低于擊穿電壓,故該電容器能夠承受的最大電壓大于450 V,D錯誤.
答案:A
3.一個已充電的電容器,若使它的電荷量減少3×10-4 C,則其電壓減少為原來的,則( )
A.電容器原來的帶電荷量為9×10-4 C
B.電容器原來的帶電荷量為4.5×10-4 C
C.電容器原來的電壓為1 V
D.電容器的電容變?yōu)樵瓉淼?
解析:由C=得ΔQ=C(U-U)=CU=Q,Q=ΔQ=4.5×10-4 C,故A錯誤,B正確.因電容器的電容不知,所以無法得出電容器原來的電壓,故C錯誤.電容是由電容
4、器本身決定的,跟電壓和電荷量的變化無關,所以電容器的電容不變,故D錯誤.
答案:B
4.在如圖所示實驗中,關于平行板電容器的充、放電,下列說法正確的是( )
A.開關接1時,平行板電容器充電,且上極板帶正電
B.開關接1時,平行板電容器充電,且上極板帶負電
C.開關接2時,平行板電容器充電,且上極板帶正電
D.開關接2時,平行板電容器充電,且上極板帶負電
解析:開關接1時,平行板電容器充電,上極板與電源正極相連而帶正電,A對,B錯;開關接2時,平行板電容器放電,放電結束后上下極板均不帶電,C、D錯.
答案:A
5.板間距為d的平行板電容器所帶電荷量為Q時,兩極板間電勢差為U
5、1,板間場強為E1,現(xiàn)將電容器所帶電荷量變?yōu)?Q,板間距變?yōu)閐,其他條件不變,這時兩極板間電勢差為U2,板間場強為E2.下列說法正確的是( )
A.U2=U1,E2=E1 B.U2=2U1,E2=4E1
C.U2=U1,E2=2E1 D.U2=2U1,E2=2E1
解析:當平行板電容器的其他條件不變,板間距離變?yōu)閐時,電容器的電容為C′==2C,又知電容器的帶電荷量變?yōu)?Q,則得知U′==U,即U2=U1.根據(jù)勻強電場中電勢差與場強之間的關系式E=得E2==2E1,因此選項C正確,其他選項都錯誤.
答案:C
二、多項選擇題
6.圖中有關固定電容器的電荷量Q、電壓U、電容
6、C的關系曲線正確的是( )
解析:電容器的電容反映的是電容器本身的屬性,與電容器是否帶電、帶電荷量的多少無關.
答案:BD
7.如圖所示,在玻璃管中心軸上安裝一根直導線,玻璃管外繞有線圈,直導線的一端和線圈的一端分別跟感應圈的兩放電柱相連.開始,感應圈未接通電源,點燃蚊香,讓煙通過玻璃管冒出.當感應圈電源接通時,玻璃管中的導線和管外線圈間就會加上高電壓,立即可以看到不再有煙從玻璃管中冒出來了.過一會兒還可以看到管壁吸附了一層煙塵,這是因為( )
A.煙塵在高壓電場作用下帶上了負電
B.煙塵在高壓電場作用下帶上了正電
C.帶負電的煙塵吸附在線圈上,因此看不到有煙冒出
D.帶
7、正電的煙塵吸附在直導線上,因此看不到有煙冒出
解析:煙塵在直導線和管外線圈形成的高壓電場作用下,帶上了負電,帶負電的煙塵顆粒被吸附到了帶正電的線圈上,因此看不到有煙冒出,A、C項正確.
答案:AC
8.如圖所示,用靜電計可以測量已充電的平行板電容器兩極板之間的電勢差U.現(xiàn)使B板帶電,則下列判斷正確的是( )
A.增大兩極板之間的距離,指針張角變大
B.將A板稍微上移,靜電計指針張角將變大
C.若將玻璃板插入兩板之間,則靜電計指針張角變大
D.若將A板拿走,則靜電計指針張角變?yōu)榱?
解析:指針張角的大小對應于極板間電勢差,電容器上所帶電荷量一定,由公式C=知,當d變大時,C變
8、小,再由C=得U變大.當A板上移時,正對面積S變小,C也變小,U變大.當插入玻璃板時,C變大,U變?。攲板拿走時,相當于使d變得更大,C更小,故U應更大,故選A、B.
答案:AB
9.一平行板電容器充電后與電源斷開,負極板接地.在兩極板間有一正電荷(電荷量很小)固定在P點,如圖所示,以E表示電容器兩極板間的電場場強,U表示電容器兩極板間的電壓,Ep表示正電荷在P點的電勢能.若保持負極板不動,將正極板移到圖中虛線所示的位置,則( )
A.U變小,E不變 B.E變大,Ep變大
C.U變小,Ep不變 D.U不變,Ep不變
解析:當平行板電容器充電后與電源斷開時,對有關物理量變化的
9、討論,要注意板間電場強度的一個特點:E===·,即對于介質(zhì)介電常數(shù)為ε的平行板電容器而言,兩板間的電場強度只與極板上單位面積的帶電荷量成正比.帶電荷量Q不變,兩板間的電場強度E保持不變,由于板間距離d減小,據(jù)U=Ed可知,電容器兩極板間的電壓U變?。捎趫鰪奅保持不變,因此,P點與接地的負極板間的電勢差保持不變,即P點的電勢保持不變,因此電荷在P點的電勢能Ep保持不變,所在本題的正確選項是A、C.
答案:AC
10.如圖所示為靜電除塵器除塵機理的示意圖.塵埃在電場中通過某種機制帶電,在電場力的作用下向集塵極遷移并沉積,以達到除塵目的.下列表述正確的是( )
A.到達集塵極的塵埃帶正
10、電荷
B.電場方向由集塵極指向放電極
C.帶電塵埃所受電場力的方向與電場方向相同
D.同一位置帶電荷量越多的塵埃所受電場力越大
解析:在放電極附近,電場線呈輻射形散開,且場強非常強.電子在電場中加速,附著在塵埃上向集塵極移動,故遷移到集塵極的塵埃帶負電,A錯誤.負電荷向集塵極移動,電場方向從集塵極指向放電極,其受電場力的方向與場強方向相反,故B正確,C錯誤.由F電=qE,可知,同一位置E一定,q越大,電場力越大,故D正確.
答案:BD
三、非選擇題
11.如圖所示,一平行板電容器接在U=12 V的直流電源上,電容C=3.0×10-10 F,兩極板間距離d=1.20×10-3 m,
11、g取10 m/s2.求:
(1)該電容器所帶電荷量;
(2)若板間有一帶電微粒,其質(zhì)量m=2.0×10-3 kg,恰在板間處于靜止狀態(tài),則微粒帶電荷量為多少?帶何種電荷?
解析:(1)由公式C=得Q=CU=3.0×10-10×12 C=3.6×10-9 C.
(2)若帶電微粒恰在極板間靜止,
則qE=mg,而E=,
則q== C=2.0×10-6 C,微粒帶負電荷.
答案:(1)3.6×10-9 C (2)2.0×10-6 C 負電荷
12.如圖所示,平行板電容器的兩個極板A、B分別接在電壓為30 V的恒壓電源上,兩極板間距為3 cm,電容器帶電荷量為6×10-9 C,A極板接
12、地.求:
(1)平行板電容器的電容;
(2)平行板電容器兩板之間的電場強度;
(3)距B板為2 cm的C點處的電勢;
(4)若將電容器與電源斷開后,將B板向下移動2 cm,B板的電勢.
解析:(1)由C=,得C= F=2×10-10 F.
(2)由E=,得E= V/m=103 V/m.
(3)A板接地,電勢φA=0,由UAC=EdAC=φA-φC得φC=-10 V.
(4)保持電荷量不變,下移B板,電場強度不變.
UAB=EdAB=φA-φB得φB=-50 V.
答案:(1)2×10-10 F (2)103 V/m (3)-10 V
(4)-50 V
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