课下巩固训练9 电容器 电容-【正禾一本通】2024-2025学年高中物理必修第三册同步课堂高效讲义配套练习（人教版2019）

[课下巩固训练(九)]　电容器　电容 __________________________________________________________________ (选择题每题5分，非选择题每题10分，建议用时：40分钟) 【基础应用题】 1．(多选)下列选项描述的是对给定的电容器充电时，其电荷量Q、电势差U、电容C之间相互关系的图像，其中正确的是(　　 ) 解析：选CD。电容器的电容是由电容器本身决定的，与电容器所带电荷量Q的大小和两极板间的电势差U的大小无关，不能认为C与Q成正比，与U成反比，故选项D正确，A、B错误；对给定的电容器，其所带电荷量与极板间的电势差成正比，其比值即电容器的电容，故选项C正确。 2．(2022·北京高考)利用如图所示电路观察电容器的充、放电现象，其中E为电源，R为定值电阻，C为电容器，A为电流表，V为电压表。下列说法正确的是(　　 ) A．充电过程中，电流表的示数逐渐增大后趋于稳定 B．充电过程中，电压表的示数迅速增大后趋于稳定 C．放电过程中，电流表的示数均匀减小至零 D．放电过程中，电压表的示数均匀减小至零 解析：选B。充电过程中，随着电容器C两极板电荷量的积累，电路中的电流逐渐减小，电容器充电结束后，电流表示数为零，A错误；电压表测量电容器两端的电压，充电过程中，随着电容器C两极板电荷量的积累，电容器两端的电压迅速增大，电容器充电结束后，电压表示数趋于稳定，B正确；电容器放电时电流表和电压表的示数不是均匀减小至零的，C、D错误。 3．据报道，科学家发明了一种新型超级电容器，能让手机几分钟内充满电。某同学假日登山途中，用该种电容器给手机电池充电，下列说法正确的是(　　 ) A．该电容器给手机电池充电时，电容器的电容变大 B．该电容器给手机电池充电时，电容器存储的电能变少 C．该电容器给手机电池充电时，电容器所带的电荷量可能不变 D．充电结束后，电容器不带电，电容器的电容为零 解析：选B。电容是描述电容器容纳电荷的本领大小的物理量，与电容器两端的电压及电荷量无关，故A、D错误；当该电容器给手机电池充电时，电容器存储的电荷量减小，则电能变少，故B正确，C错误。 4．(多选)如图所示为某一电容器中所带电荷量和两端电压之间的关系图线，若将该电容器两端的电压从40 V降低到36 V，则下列说法正确的是(　　 ) A．电容器充电 B．电容器放电 C．该电容器的电容为5.0×10-2 F D．该电容器所带电荷量的变化量为0.02 C 解析：选BD。由Q＝CU知，U降低，Q减小，故电容器放电，A错误，B正确；该电容器的电容C＝ F＝5×10-3 F，C错误；ΔQ＝CΔU＝5×10-3×4 C＝0.02 C，D正确。 【综合提升题】 5．一个已充电的电容器，若使它的电荷量减少1.5×10-4 C，则其两端电压减小为原来的，则(　　 ) A．电容器原来的带电荷量为9×10-4 C B．电容器原来的带电荷量为4.5×10-4 C C．电容器两端原来的电压为1 V D．电容器的电容变为原来的 解析：选B。由题意知C＝，解得Q＝4.5×10-4 C，故B正确，A错误；因电容器的电容未知，所以无法求出电容器两端原来的电压，C错误；电容器的电容由电容器本身决定，跟电压和电荷量的变化无关，所以电容器的电容不变，D错误。 6．小明同学用电流传感器进行电容器放电现象的研究，按照图甲正确连接电路，将开关S与1端连接，先给电容器充电。过一段时间后，将开关S掷向2端，测得电流随时间变化的i ­t曲线如图乙中的实线a所示。在重复实验时，小明用电阻R2替换R1，已知R2＝2R1，其他实验条件不变，则重复实验所得的放电曲线(用虚线表示)可能正确的是(　　 ) 解析：选B。用电阻R2替换R1后，由于im＝，可知替换后最大放电电流减小，由于i ­t曲线与坐标轴围成的面积即为电荷量，而两次放电总电荷量相同，因此两曲线与坐标轴围成的面积应相等，故替换电阻后放电电流随时间变化的曲线应该是B。 7．(2024·福建三明期末)在科学探究电容器的实验中： (1)电容器上标有“200 μF，10 V”，下列说法正确的是________。 A．电容器两端的电压为5 V时，电容是200 μF B．电容器两端的电压为5 V时，电容是100 μF (2)利用如图所示的电路观察电容器的充、放电现象。其中E为电池，R为电阻箱，C为电容器，G为电流计，S为单刀双掷开关。 ①将开关S接1，观察到电流计指针偏转情况为________； A．逐渐偏转到某一刻度后保持不变 B．逐渐偏转到某一刻度后迅速回到零 C．迅速偏转到某一刻度后保持不变 D．迅速偏转到某一刻度后逐渐减小到零 ②将开关S接2，观察到电流计指针偏转情况与接1的区别是______________； ③将G表换成电流传感器，充电过程完毕后再放电，其放电电流随时间变化的图像如图所示，已知电池的电动势为8 V，则这一过程中电容器释放的电荷量约为____________C(结果保留两位有效数字)。 解析：(1)电荷量不同时，电容器两端电压不同，但电容器的电容不变，为200 μF，故选A。 (2)①使开关S接1，电源给电容器充电，电流沿顺时针方向，电路瞬间有了充电电流，随着电容器所带电荷量逐渐增大，电容器两极板间的电压逐渐增大，充电电流逐渐减小，所以此过程中观察到电流表指针迅速偏转到某一刻度后逐渐减小到0，故选D。 ②将开关S接2，电容器放电，放电电流方向为逆时针方向，与充电电流方向相反，因此将开关S接2，观察到电流计指针偏转情况与接1的区别是指针偏转方向相反。 ③由I ­t图线与坐标轴围成的面积表示电容器所带的电荷量，图中图线与坐标轴围成的部分大约有43个小方格，则有电容器所带的电荷量为Q＝43×0.2×10-3×0.2 C≈1.7×10-3 C。 答案：(1)A　(2)①D　②指针偏转方向相反　③1.7×10-3(1.6×10-3～1.8×10-3) 【创新拔高题】 8．电容器是一种重要的电学元件，在电工、电子技术中应用广泛，使用图甲所示的电路观察电容器的充、放电过程。电路中的电流传感器可以捕捉瞬时的电流变化，它与计算机相连，可显示电流随时间的变化。图甲直流电源的电压E＝8 V、内阻不计，充电前电容器带电荷量为零。先使S与“1”端相连，电源向电容器充电。充电结束后，使S与“2”端相连，直至放电完毕。计算机记录的电流随时间变化的I ­t曲线如图乙所示。 (1)在电容器充电与放电过程中，通过电阻R0的电流方向______(选填“相同”或“相反”)。 (2)乙图中阴影部分的面积S1______S2(选填“>”“<”或“＝”)。 (3)已知S1＝1 233 mA·s，则该电容器的电容值约为______法拉(计算结果保留两位有效数字)。 (4)由甲、乙两图可判断阻值R1______R2(选填“>”或“<”)。 [创新空间]电容器充、放电现象中I ­t图像的特点 (1)I ­t图像与时间轴所围成的面积表示电容器充电或放电的总电荷量，其大小由电容器的电容和直流电源的电压决定。 (2)在直流电源电压一定的情况下充电或电容器带电荷量一定的情况下放电，所经历的时间由电路的总电阻决定。 解析：(1)由题图甲可知，电容器充电时，通过电阻R0的电流方向向左，放电时通过R0的电流方向向右，故在电容器充电与放电过程中，通过电阻的电流方向相反。 (2)I ­t图像与对应时间轴所围成的面积表示电荷量，充电和放电过程电荷量相等，所以乙图中阴影部分的面积相等。 (3)充电完成后，电容器两端电压等于电源电压，则该电容器的电容值为C＝≈0.15 F。 (4)由题图乙可知，充电时的最大电流大于放电时的最大电流，则可知R1<R2。 答案：(1)相反　(2)＝　(3)0.15　(4)< 学科网（北京）股份有限公司 $$