内容正文:
第3讲 电容器与电容 带电粒子在电场中的运动
[基础对点练]
1.(电容器的理解)a、b两个电容器如图甲所示,图乙是它们的部分参数.由此可知,下列关于a、b两个电容器的说法正确的是( )
A.a、b两个电容器的电容之比为8∶1
B.a、b两个电容器的电容之比为4∶5
C.b电容器正常工作时可容纳的电荷量为0.1 C
D.a电容器正常工作时可容纳的电荷量为1 C
解析:C [由题图乙可知,a电容器的电容为C1=1 000 μF,b电容器的电容为C2=10 000 μF,所以a、b两个电容器的电容之比为1 000∶10 000=1∶10,A、B错误;a电容器正常工作时最多能容纳的电荷量为q1=C1U1=1 000×10-6×80 C=0.08 C,b电容器正常工作时最多能容纳的电荷量为q2=C2U2=10 000×10-6×10 C=0.1 C,故C正确,D错误.]
2.(电容器的动态分析)(多选)如图为某一机器人上的电容式位移传感器工作时的简化模型图.当被测物体在左右方向发生位移时,电介质板随之在电容器两极板之间移动,连接电容器的静电计会显示电容器电压的变化,进而能测出电容的变化,最后就能探测到物体位移的变化,若静电计上的指针偏角为θ,则被测物体( )
A.向左移动时,θ增大 B.向右移动时,θ增大
C.向左移动时,θ减小 D.向右移动时,θ减小
解析:BC [由公式C=,可知当被测物体带动电介质板向左移动时,导致两极板间电介质增大,则电容C增大,由公式C=可知电荷量Q不变时,U减小,则θ减小,故A错误,C正确;由公式C=,可知当被测物体带动电介质板向右移动时,导致两极板间电介质减小,则电容C减小,由公式C=可知电荷量Q不变时,U增大,则θ增大,故B正确,D错误.]
3.(电容器的动态分析)如图所示的电路可将声音信号转换为电信号.该电路中,a是能在声波驱动下沿水平方向振动的镀有金属层的振动膜,b是固定不动的金属板,a、b构成了一个电容器,且通过导线与恒定电源两极相接.在声源S发出声波驱动a在一定范围内振动的过程中,下列说法正确的是( )
A.a、b间的电场强度不变
B.a、b所带的电荷量不变
C.电路中始终有方向不变的电流
D.a向右的位移最大时,电容器的电容最大
解析:D [a、b间电压不变,a振动过程中,板间距离变化,由公式E=知,a、b间的电场强度会发生变化,故选项A错误;a振动过程中,a、b间电压不变,根据C=可知电容器的电容发生变化,由电容的定义式C=知,a、b所带的电荷量会发生变化,电容器会放电或充电,电路中电流的方向也会发生改变,故选项B、C错误;a向右的位移最大时,a、b间的距离最小,则a、b构成的电容器的电容最大,故选项D正确.]
4.(电容器的动态分析)(多选)如图所示,平行板电容器A、B间有一带电油滴P正好静止在极板正中间,现将B极板匀速向下移动到虚线位置,其他条件不变,则在B极板移动的过程中( )
A.油滴将向下做匀加速运动
B.电流计中电流由b流向a
C.油滴运动的加速度逐渐变大
D.极板带的电荷量减少
解析:CD [由C=可知,d增大,电容器电容C减小,由Q=UC可知,电容器的电荷量减少,电容器放电,电流由a流向b,D正确,B错误;由E=可知,在B板下移过程中,两板间场强逐渐减小,由mg-Eq=ma可知油滴运动的加速度逐渐变大,C正确,A错误.]
5.(带电微粒的直线运动)(多选)如图所示,竖直放置的平行金属板带等量异种电荷,一带电微粒沿图中直线从a向b运动,下列说法中正确的是( )
A.微粒做匀速运动
B.微粒做匀加速运动
C.微粒电势能增大
D.微粒动能减小
解析:CD [微粒沿ab直线运动,其重力与电场力的合力沿ba方向,电场力水平向左,做负功,电势能增大,C正确;合力与运动方向相反,微粒做匀减速运动,动能减小,D正确,A、B均错误.]
6.(带电粒子的加速直线运动)如图所示,三块平行放置的带电金属薄板A、B、C中央各有一小孔,小孔分别位于O、M、P点.由O点静止释放的电子恰好能运动到P点.现将C板向右平移到P′点,则由O点静止释放的电子( )
A.运动到P点返回
B.运动到P和P′点之间返回
C.运动到P′点返回
D.穿过P′点
解析:A [设AB、BC间的电场强度分别为E1、E2,间距分别为d1和d2,电子由O点运动到P点的过程中,据动能定理得:eE1d1-eE2d2=0①
当C板向右平移后,BC板间的电场强度
E′2====,
BC板间的电场强度与板间距无关,大小不变.
第二次释放后,设电子在BC间移动的距离为x,则
eE1d1-eE2x=0-0②
比较①②两式知,x=d2,
即电子运动到P点时返回,选项A正确.]
7.(偏转)(多选)有一种电荷控制式喷墨打印机,它的打印