11第2章第5节科学探究：电容器-高二物理课后习题精准解析（新教材鲁科版必修第三册）

第2章第5节 科学探究：电容器（解析版） 1.请撰写“观察电容器的充、放电观象”的实验报告。注意在报告中呈现设计的实验步骤、实验表格，以及分析过程和实验结论。 【实验报告】 一、实验目标 1.通过观察,了解电容器在充电和放电过程中,两极板间电压和电路中电流的变化。 2.判断电容器在充电和放电过程中,两极板储存电荷量的变化。 二、实验原理 如图所示,将电容器和电源连接构成回路,电源给电容器充电,这一过程中通过电流计的指针偏转方向及角度确定充电电流的流向及变化规律,通过与电容器并联的电压表的指针偏转角度确定电容器两极板间电压的变化规律,从而确定电荷量的变化; 将电容器与电阻连接构成回路,观测电流计的指针偏转方向及角度确定放电电流的流向及变化规律,通过与电容器并联的电压表的指针偏转角度确定电容器两极板间电压的变化规律,从而确定电荷量的变化。 三、实验器材 电解电容器、直流电源、电流计、电压表、电阻、单刀双掷开关、导线。 四、实验步骤 1.按照如图设计的电路图连接电路。 2.将开关S连接到1,观察电流计的指针偏转方向及角度的变化情况和电压表指针偏转角度的变化特点,将相关数据填入表格中。 3.将开关从1转到2,观察电流计的指针偏转方向及角度的变化情况及电压表指针偏转角度的变化特点,将相关数据填入表格中。 4.整理实验器材。 五、数据记录及处理 操作 电流计指针偏转角度 电压表指针偏转角度 开关连接1时 开关连接2时 根据开关的连接确定电容器的充、放电,根据电流计的指针偏转角度,比较充、放电过程中电流的大小;根据电压表指针偏转角度,确定极板电荷量的多少。 六、注意事项 1.电压表和电解电容器正、负极不能接反,以免损坏。 2.连接电路时,开关要断开,避免短路。 3.各仪表要选择合适量程,避免损坏仪表。 七、实验结论 1.电容器充电过程，电流计的指针偏转角度越来越小，最后为0.电压表指针偏转角度越来越大，最后不变。 2.电容器放电过程，电流计的指针偏转角度越来越小，最后为0.电压表指针偏转角度越来越小，最后为0。 2.根据C=，某同学认为，电容器的电容与电容器的电荷量成正比，与两极板间的电压成反比。这种看法是否正确?为什么? 【答案与解析】不正确。电容器的电容是由电容器本身所决定的，与电压及电荷量无关。 根据电容器的决定式C=可知，平行板电容器的电容与两极板的正对面积成正比，与两极板的距离成反比，与电容器极板间的电介质的介电常数成正比。 3.如图所示，已充电的平行板电容器的极板B与一灵敏的静电计相连，极板A接地。若极板A稍向上移动，观察到静电计的指针张角将变大，请解释其原因。 【答案与解析】极板A稍向上移动，则平行板电容器两极板的正对面积减小，根据电容器的决定式C=可知，平行板电容器的电容C减小，根据C=，有 ，因为C 减小，所以U增大，所以静电计的指针张角将变大。 4.某电容器上标有“1.5μF 9V” 字样，则该电容器 A.击穿电压为9V B.正常工作时电压不应超过9V C.正常工作时所常电荷量不超过1.5x10-6C D.正常工作时所常电荷量不超过1.35x10-5C. 【答案】BD 【解析】根据C=，有1.510-6=1.35x10-5C. 5.一个电容为22μF的电容器充电至电压为9V后，断开电源。由于漏电，一段时间后两极板间的电压变为4V，极板上的电荷量减少了多少? 【答案】1.1x10-4C 【解析】充电后的电量2210-6=1.98x10-4C. 漏电后的电量2210-6=0.88x10-4C. 极板上的电荷量减少了=1.98x10-4C-0.88x10-4C=1.1 x10-4C. 6.如图所示，指纹传感器在一块半导体基板上有大量相同的小极板，外表面绝缘。当手指的指纹一面与绝緣表面接触时，由于指纹凸凹不平，凸点处与凹点处分别与半导体基板上的小极板形成一个个正对面积相同的电容器，若每个电容器的电压保持不变，则 A.指纹的凸点处与小极板距离近，电容小 B.指蚊的凸点处与小极板距离近，电容大 C.手指挤压绝缘表面，电容电极间的距离减小，小极板带电量增大 D.手指挤压绝缘表面，电容电极间的距离减小，小极板常电量减小 【答案】BC 【解析】根据电容器的决定式C=可知, 指纹的凸点处与小极板距离近，电容大，A错误B正确；根据C=，有，手指挤压绝缘表面，电容电极间的距离减小，C变大，所以Q变大，即小极板带电量增大，C正确D错误。 7.水平放置的平行板电容器与一电源相连。在电容器的两极板间有一带正电的质点处于静止状态。现将电容器两极板间的距离减小，请判断电容器的电容、带电量、板间电场强度如何变化，带电质点将怎样运动，并说明理由。 【答案与解析】根据电容器的决定式C=可知, 将电容器两极板间的距离d减小，电容器的电