(普查练习)第19课 电容器 带电粒子在电场中的运动-2023版新高考物理一轮【提分宝典】全考点普查随堂课后练

第19课　　　　　电容器　带电粒子在电场中的运动 普查与练习19Ⅰ　　　　　电容器　带电粒子在匀强电场中的运动 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 1．实验：观察电容器的充、放电现象 (1)(2023汇编题，14分)在“用传感器观察电容器的充放电过程”实验中，按图(a)所示连接电路。电源电动势为8.0 V，内阻可以忽略。单刀双掷开关S先跟2相接，某时刻开关改接1，一段时间后，把开关再改接2。实验中使用电流传感器来采集电流随时间的变化情况，并输入计算机。 图(a) ①为观察电容器C充电时的现象，应将单刀双掷开关S接______(选填“1”或“2”)。 ②在充电过程中，测绘的充电电流i随时间t变化的图像可能正确的是________。 　　 　A　　　　　 　B　　　　　 　C　　　　　　 D ③用图(a)所示电路来观察电容器C放电现象：利用电流传感器采集放电过程电路中的电流，并输入计算机，得到了图(b)所示的电流i与时间t的关系图像。 图(b) a．通过i－t图像可以发现：电容器放电时，电路中的电流减小得越来越________(选填“快”或“慢”)； b．已知图(b)中图线与坐标轴所围成图形的面积表示电容器放电过程中所释放的电量，根据图像可估计电容器放电前所带电荷量Q约为________C，电容器的电容C约为________F(保留两位有效数字)。 ④关于电容器在整个充、放电过程中的q－t图像和UAB－t图像的大致形状，可能正确的有________(q为电容器极板所带的电荷量，UAB为A、B两板的电势差)。 　　　 A　　　　　　 B　　　　　　 C　　　　　　 D ⑤图(c)中实线是实验得到的放电时的i－t图像，如果不改变电路的其他参数，只减小电阻R的阻值，则得到的i－t图线可能是图(c)中的________(选填“①”“②”或“③”)。 图(c) ⑥改变电源电动势，重复多次上述实验，得到电容器在不同电压U下充满电时所带的电荷量Q，并作出Q－U图像，则图像应是________。 　　 　A　　　　　　 B　　　　　　 C　　　　　 　D 答案：①1(1分)　②A(2分)　③a.慢(1分)　b．3.2×10－3(2分)　4.0×10－4(2分) ④AD(2分)　⑤②(2分)　⑥B(2分) 解析：①充电时必须将电容器接电源，故将单刀双掷开关拨向1。 ②电容器充电时，随着电荷的增加，电容器两极板间电压升高，电阻R两端分得电压减小，电路中电流逐渐减小，电容器两极板间电压增大到等于电源电压之后，电流减小为零，故A项正确。 ③a.从图(b)中可以看出放电时电流减小得越来越慢(斜率的绝对值表示电流的变化快慢)；b.可数出图线与坐标轴所围成图形有40小格(格数为38～42都正确)，所以电容器放电前所带电荷量约为Q＝40×8×10－5 C＝3.2×10－3 C，根据电容的定义可得C＝＝4.0×10－4 F。 ④电容器在充电过程中，电流由最大逐渐减小，放电过程电流也是由最大逐渐减小，最后变为0，根据Δq＝IΔt可知，q－t图像的斜率表示电流的大小，故A项正确，B项错误。电容器两极板间的电压变化量ΔUAB＝＝Δt，UAB－t图像的斜率表示，在充电和放电过程中电容器的电容不变，根据充电和放电过程中电流的特点可知，C项错误，D项正确。 ⑤若只减小电阻R的阻值，则开始时刻的电流将增大，i－t图像的纵截距增大，由于总的电荷量一定，则图像与坐标轴围成的面积相同，故曲线②符合要求。 ⑥对一个特定的电容器，由Q＝CU可知其带电荷量与电压成正比，故B项正确。 2．平行板电容器的动态分析 a．U不变时电容器的动态分析 (2)(2020北京模拟，3分)一位同学用底面半径为r的圆桶形塑料瓶制作了一种电容式传感器，用来测定瓶内溶液深度的变化，如图所示，瓶的外壁涂有一层导电涂层，导电涂层和瓶内导电溶液构成电容器的两极，它们通过探针和导线与电源、电流计、开关相连，中间层的塑料为绝缘电介质，其厚度为d，介电常数为ε。若发现在某一小段时间t内有大小为I的电流从下向上流过电流计，设电源电压恒定为U，则下列说法正确的是(　　) A．瓶内液面降低了 B．瓶内液面升高了 C．瓶内液面升高了 D．瓶内液面降低了 答案：A 解析：由图可知，液体与瓶外壁涂的导电涂层构成了环形电容器的两个极板，两极板间距离不变，液面高度变化时正对面积发生变化，则由C＝可知，ΔC＝，当液面升高时，正对面积S增大，则电容增大；当液面降低时，正对面积S减小，则电容减小。由于电流从下向上流过电流计，可知该时间内电容器上的电荷量减少