课时梯级训练(8) 电容器 电容（Word练习）-【优化指导】2024-2025学年高中物理必修第三册（教科版2019）

课时梯级训练(8)　电容器　电容 1．下面是某同学对电场中的一些概念及公式的理解，其中正确的是(　　) A．根据电场强度的定义式E＝可知，电场中某点的电场强度与试探电荷所带的电荷量有关 B．根据电容的定义式C＝可知，电容器的电容与其所带电荷量有关，与两极板间的电压有关 C．根据真空中点电荷的电场强度公式E＝k可知，电场中某点的电场强度与场源电荷所带电荷量有关 D．根据电势差的定义式UAB＝可知，电势差与静电力所做的功有关，与所移动的电荷量有关 C　解析：电场强度取决于电场本身，与试探电荷无关，A错误；电容是描述电容器容纳电荷本领的物理量，取决于电容器本身，电容器的电容与所带电荷量以及两极板间的电压无关，B错误；E＝k是点电荷的电场强度的决定式，即电场中某点的电场强度与场源电荷所带电荷量有关，C正确；电势差由电场本身所决定，与静电力所做的功以及所移动的电荷量均无关，D错误。 2．关于电容器及其电容，下列说法中正确的是(　　) A．平行板电容器一板带电＋Q，另一板带电－Q，则此电容器不带电 B．由公式C＝可知，电容器的电容随电荷量Q的增加而增大 C．对一个电容器来说，电容器的电荷量与两板间的电势差成正比 D．如果一个电容器两板间没有电压，就不带电荷，也就没有电容 C　解析：平行板电容器的带电量等于某一个极板带电量的绝对值，A错误；电容器的大小与电容器所带的电量和两端间的电势差无关，电量变化时，电容不变，B错误；根据Q＝CU可知电容器的带电荷量与两板间的电势差成正比，C正确；电容器的大小与电容器所带的电量和两端间的电势差无关，电压为0，所带的电量为0，但电容不为0，D错误。 3．为厉行低碳环保，很多城市用超级电容车替换城市公交。某款公交车在车底部安装超级电容器(如图)，其标称为“2.7 V　3 000 F”。车辆进站后，车顶充电设备迅速搭到充电桩上完成快充。若该款质量为2 000 kg、额定功率为60 kW的超级电容在平直的水平路面上行驶时，最大行驶速度为90 km/h，在不载客的情况下，下列说法正确的是(　　) A．超级电容车以最大速度行驶时牵引力大小为2.4×103 N B．超级电容器充电时电源的正极应接超级电容器的负极 C．超级电容器在2.7 V电压下才能正常工作 D．超级电容器的电容随电压的增大而增大 A　解析：根据P＝Fv，超级电容车以最大速度行驶时的牵引力大小为F＝＝ N＝2.4×103 N，A正确；电容器充电时，电源的正极接电容器的正极，B错误；2.7 V为额定电压，超级电容器在小于等于2.7 V电压下都能正常工作，C错误；电容器的电容大小与充电电压大小无关，由电容器本身因素决定，D错误。 4．对于一个固定电容器，描述其电容C、电量Q、电压U之间相应关系的图像应是图中的(　　) 　 　 B　解析：电容器的电容与电荷量和电势差无关，AD错误，B正确；根据电容的定义式有C＝，则Q＝CU，电荷量与电势差成正比，C错误。 5．关于电容器和电容的概念，下列说法正确的是(　　) A．任何两个彼此绝缘又互相靠近的导体都可以看成是一个电容器 B．用电源对平行板电容器充电后，两极板一定带有不等量异种电荷 C．某一电容器带电荷量越多，它的电容就越大 D．某一电容器两极板间的电压越高，它的电容就越大 A　解析：任何两个彼此绝缘又互相靠近的导体都可以看成是一个电容器，A正确；用电源对平行板电容器充电后，两极板带等量异种电荷，B错误；电容器的电容由本身结构所决定，与电荷量、电压无关，CD错误。 6．研究与平行板电容器电容有关因素的实验装置如图所示，下列说法正确的是(　　) A．实验中，只将电容器b板向左平移，静电计指针的张角变大 B．实验中，只将电容器b板向上平移，静电计指针的张角变小 C．实验中，只在极板间插入有机玻璃板，静电计指针的张角变大 D．实验中，只增加极板带电量，静电计指针的张角变大，表明电容增大 A　解析：电容器的电荷量保持不变，根据C＝，C＝，只将电容器b板向左平移，两板间距增大，电容减小，电势差增大，静电计指针的张角变大，A正确；只将电容器b板向上平移，两板正对面积减小，电容减小，电势差增大，静电计指针的张角变大，B错误；只在极板间插入有机玻璃板，介电常数增大，电容增大，电势差减小，静电计指针的张角变小，C错误；只增加极板带电量，电势差增大，静电计指针的张角变大，但电容不变，D错误。 7．如图所示，某同学用可变电容器进行充放电实验。原来不带电的电容器，与电流计、电压表组成如图所示的电路。单刀双掷开关先接1，稳定后，缓慢减小电容器两极板间的正对面积，再接2。下列说法正确的是(　　) A．开关接1到稳定过程，电压表示数先增大后减小 B．缓慢减小电容器两极板间的正对面积过程中，电压表示数不断减小 C．缓慢减小电容器两极板间的正对面积过程中，电阻R中电流向上 D．开关接2后，电流表、电压表指针都先偏大后偏小 C　解析：开关接1到稳定过程，电容器带电量逐渐增加，两极板电压逐渐变大，则电压表示数逐渐增大，A错误；缓慢减小电容器两极板间的正对面积过程中，根据C＝电容器的电容减小，但是两极板电压不变，电压表示数不变，电容器带电量减小，电容器放电，则电阻R中电流向上，B错误，C正确；开关接2后，电容器放电，放电电流逐渐减小，电容器带电量减小，两板间电压减小，即电流表、电压表指针都逐渐偏小，D错误。 8．利用传感电容器可检测矿井渗水，从而发出安全警报，避免事故的发生。如图所示是一种通过测量电容器电容的变化来检测液面高低的仪器原理图，电容器的两个电极分别用导线接到指示器上，指示器可显示出电容的大小。下列关于该仪器的说法中，正确的有(　　) A．该仪器中电容器的电极分别是芯柱和导电液体 B．芯柱外套的绝缘层越厚，该电容器的电容越大 C．如果指示器显示电容增大，则容器中液面降低 D．如果指示器显示电容减小，则容器中液面升高 A　解析：电容器的两个电极是可以导电的，分别是金属芯柱和导电液体，A正确；芯柱外套的绝缘层越厚，金属芯柱和导电液体之间距离越大，由 C＝可知电容减小，B错误；如果指示器显示出电容增大了，由C＝可知金属芯柱和导电液体正对面积增大了，说明容器中液面升高了。如果指示器显示出电容减小了，金属芯柱和导电液体正对面积减小了，说明容器中液面降低了，CD错误。 9．电容器是现代电子产品不可或缺的重要组成部分，2021年3月份，我国无线充专用MLCC研发获得重大突破，NPO电容实现国产，并且开始批量出货，在此之前，NPO电容产量均集中在日韩企业手中，国产化替代加速后，2021年将会走进我们的日常生活。NPO电容是一种最常用的具有温度补偿特性的单片陶瓷电容器，某兴趣小组要测定一个NPO电容器的电容，设计的电路图如图甲所示，用电流传感器和计算机可以方便地测出电路中电流随时间变化的曲线。下列说法正确的是(　　) A．流过R0的电流方向竖直向上 B．图乙中图线a测定的是放电时的电流变化 C．若增大R0的阻值，电流变化应为图丙中的图线b D．图乙中a图线与坐标轴围起来的面积表示电容C B　解析：由图甲可知充电后电容器上极板带正电，故电容器放电时流过R0的电流方向竖直向下，电流大小不断减小，所以图乙为电容器放电时的I-t图线，A错误，B正确；电容器充满电后，电压一定，若增大R0的阻值，放电初始时刻的最大电流减小，电流变化应为图丙中的图线c，C错误；根据微积分的思想，I-t图线与坐标轴围起来的面积表示电荷总量，D错误。 10．下列有关电容器的表述正确的是(　　) A．图甲S接1电容器充电，充电过程中通过电流表的电流大小不变 B．图乙S由接1改为接2，电容器放电，放电时通过电流表的电流方向为从左到右 C．图丙为可变电容器，它是通过改变两极板之间的正对面积来改变电容大小的 D．图丁中的“400 V，68 μF”，说明该电容器只有两端加上400 V的电压时电容才为68 μF C　解析：图甲中，开关接1，则电容器充电，在充电过程中，通过电流表的电流逐渐减小，A错误；图乙中，开光从1到2，电容器开始放电，由充电过程可知，上极板带正电，所以放电时通过电流表的电流方向为从右到左，B错误；图丙为可变电容器，它是通过改变两极板之间的正对面积来改变电容大小的，C正确；图丁中的电容器标有“400 V，68 μF”字样，说明该电容器两端电压的最大值为400 V，而其电容总是为68 μF，D错误。 11．电容式传感器实质上是一个可变电容器，当某待测量发生变化时，能引起电容器的电容变化。如图是四个电容式传感器的示意图，其中通过改变电容器两极板间的距离而引起电容变化的是(　　) A B 　　 　C 　　 D C　解析：可变电容器通过改变电介质，改变电容，A错误；电容器的一个极板是金属芯线，另一个极板是导电液体，故是通过改变电容器两极间正对面积而引起电容变化的，B错误；可变电容器通过改变极板间的距离改变电容，C正确；可变电容器通过转动动片改变正对面积，改变电容，D错误。 12．在生产纺织品、纸张等绝缘材料过程中，为了实时监控材料的厚度，生产流水线上设置如图所示的传感器，其中甲、乙为平行板电容器的上、下两个固定极板，分别接在恒压直流电源的两极上。当通过极板间的材料厚度减小时，下列说法正确的是(　　) A．有负电荷从a向b流过灵敏电流计G B．甲、乙两板间材料内的电场强度为零 C．乙板上的电荷量变小 D．甲、乙平行板构成的电容器的电容增大 C　解析：根据电容器电容决定式，有C＝，可知当产品厚度减小时，导致εr减小，电容器的电容减小。根据电容器电容定义式，有C＝，可知极板带电荷量减小时，有放电电流从a向b流过灵敏电流计G，即有负电荷从b向a流过灵敏电流计G。故AD错误，C正确；根据电场强度与电势差的关系式，有E＝，因两板间电势差不变，板间距离不变，所以两板间电场强度不变。B错误。 13．某同学用电流传感器和电压传感器研究电容器的放电情况，按下图连接电路。实验时，先将开关S掷向1，待电路稳定后，将开关掷向2，传感器将信息传入计算机，屏幕上可以显示出电流、电压随时间变化的图线。 (1)由电路图可知，传感器2应为______传感器(选填“电流”或“电压”)。 (2)用I表示电路中的电流，UC表示电容器两端的电压，电容器在整个放电过程中，计算机屏幕上显示出的图像正确的有________。 A B C D (3)若已知电源电动势E，但其内阻和电阻箱阻值均未知，根据已知条件和传感器图像中的数据信息，下列判断正确的是________。 A．可估测该电容器的电容 B．若只增大电阻箱R的阻值，电容器放电的时间将变短 C．若只减小电容器的电容，电容器放电的时间将变长 答案：(1)电压　(2)BD　(3)A 解析：(1)由电路图可知，传感器1串联在电路中，应为电流传感器，传感器2和电容器并联，应为电压传感器。 (2)电容器放电过程中，放电电流逐渐减小，电流的变化率逐渐减小，最后趋近于零，A错误，B正确；电容器放电过程中，电容器两板间电压逐渐减小，电压的变化率逐渐减小，最后趋近于零，C错误，D正确。 (3)根据I-t图像可知电容器的放电量，即电容器所带的电荷量Q，充电结束时电容器两板间电压等于电源电动势E，则根据C＝可知该电容器的电容C，A正确；若只增大电阻箱R的阻值，电容器放电的电流会减小，则放电的时间将变长，B错误；若只减小电容器的电容大小，电容器带电量减小，则放电的时间将变短，C错误。 14．一带电平行板电容器的两端电压U0＝20 V，当两极板间的电压增加到U1＝35 V时，电容器所带的电荷量增加了ΔQ＝9×10－11 C，求： (1)平行板电容器的电容C； (2)两极板原来所带的电荷量Q。 答案：(1)6×10－12 F　(2)1.2×10－10 C 解析：(1)由C＝得C＝ 由题意可知，平行板电容器两极板间的电压增量为 ΔU＝U1－U0，ΔQ＝9×10－11 C 联立解得， 平行板电容器的电容C＝6×10－12 F。 (2)由题可知C＝解得，两极板原来所带的电荷量Q＝1.2×10－10 C。 学科网（北京）股份有限公司 $$