2.1.2电容器与电容 作业练习-2024-2025学年高二上学期物理粤教版（2019）必修第三册

作业练习 课程基本信息 学科 物理 年级 高二年级 学期 秋季 课题 电容器与电容（第二课时） 教科书 书 名：普通高中物理必修第三册教材 出版社：广东教育出版社 出版日期：2020年8月 学生信息 姓名 学校 班级 学号 作业练习 1．如图所示，指纹采集装置中的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缘表面接触时，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，则在指纹采集过程中，下列说法正确的是（　　） A．指纹的凹点处与对应的小极板距离远，该位置的电容大 B．指纹的凸点处与对应的小极板距离近，该位置的电容小 C．由于指纹的凸点处与对应的小极板距离较近，小极板的带电量较小 D．由于指纹的凸点处与对应的小极板距离较近，小极板的带电量较大 2．某种不导电溶液的相对介电常数与浓度的关系曲线如图（a）所示，将平行板电容器的两极板全部插入该溶液中，并与恒压电源，电流表等构成如图（b）所示的电路，闭合开关S后，若降低溶液浓度，则（　　） A．电容器的电容减小 B．电容器所带的电荷量增大 C．电容器两极板之间的电势差增大 D．溶液浓度降低过程中电流方向为M→N 二、多选题 3．电容式加速度传感器是常见的手机感应装置，结构如图所示。质量块的上端连接轻质弹簧，下端连接电介质，弹簧与电容器固定在外框上，质量块带动电介质移动改变电容，则下列说法正确的是（　　） A．电介质插入极板越深，电容器电容越大 B．当传感器处于静止状态时，电容器不带电 C．当传感器由静止突然向前加速时，会有电流由流向 D．当传感器匀速直线运动时，达到稳定后电流表指针不偏转 4．曾经风靡一时的“可达鸭吸管”，在用它喝可乐的时候会发出悦耳的音乐，其原理可简化为下图所示：在吸管外面包有一层铜箔作为电极，当可乐流过电极附近时，便与铜箔形成了电容，从而使电极的电势发生改变，触发音乐开关。下列判断正确的是（　　） A．必须要让可乐流动起来才能听到音乐 B．吸管（这个结构）除了喝水以外还充当了电介质的作用 C．用该吸管喝别的饮料时也可能会发出音乐 D．手持一根细铜条插入吸管中也可能听到音乐 三、实验题 5．物理兴趣小组发现某品牌的多用电表有一个“电容”挡位，准备借此仪器探究“平行板电容器电容大小的影响因素”。他们利用两张锡箔纸（主要成分为铝）充当电容器的极板，用A4纸充当电介质（实验操作中压紧），设计如图所示的电路。 表一 所夹A4纸数目 5 10 15 20 25 30 电容/×10-9F 1.41 0.82 0.58 0.45 0.36 0.30 表二 正对面积 S 2S 3S 4S 电容/×10-9F 0.15 0.30 0.46 0.60 实验步骤如下： ①测出一百张A4纸的厚度为1.04cm； ②在锡箔纸正对面积不变的前提下，改变所夹A4纸的数目，测量电容器的电容，得到表1； ③将锡箔纸裁剪成很多个完全相同的正方形，面积为S。保持所夹A4纸始终为20张，改变铝箔纸正对面积进行实验，得到表2。回答下列问题： （1）根据表1，可以判断电容大小与极板距离呈 （填“线性”或“非线性”）关系； （2）为探究电容大小与极板距离的关系，利用表1画图，纵坐标为电容大小，横坐标应该设置为 更有利于判断规律； （3）根据表2，纵坐标为电容大小，横坐标设置为正对面积，得到一条斜率为的过原点直线，如果用40张纸做实验，那么斜率将变为 （用表示）； （4）已知正对面积利用表2可得A4纸的相对介电常数= （保留2位有效数字，，静电常数）。 参考答案 1．D 【详解】AB．电容器电容的定义式可知，指纹的凹点处与小极板距离远，较大，该位置的电容小，指纹的凸点处与小极板距离近，较小，该位置的电容大，故AB错误； CD．由于指纹的凸点处与对应的小极板距离较近，该位置的电容大，每个电容器的电压保持不变，根据可知，小极板的带电量较大，故C错误，D正确。 故选D。 2．B 【详解】A．降低溶液浓度，不导电溶液的相对介电常数增大，根据电容器的决定式可知电容器的电容增大，故A错误； BC．溶液不导电没有形成闭合回路，电容器两端的电压不变，根据结合A选项分析可知电容器所带的电荷量增大，故B正确，C错误； D．根据B选项分析可知电容器所带的电荷量增大，则给电容器充电，结合题图可知电路中电流方向为，故D错误。 故选B。 【点睛】 3．AD 【详解】A．电介质插入极板越深，根据 可知变大，电容器电容越大，故A正确； B．当传感器处于静止状态时，电容器带电，左极板带正电，右极板带负电，且两极板之间电势差大小恒等于电源电动势，故B错误； C．当传感器由静止突然向前加速时，弹簧会伸长，向上的弹力增加，电介质插入极板深度增加， 根据电容器的决定式 可知电容器电容增大，因电容器两端的电压不变，根据Q=CU可知，两极板间的电荷量增大，会有电流由b流向a，故C错误； D．当传感器以恒定加速度向前运动，达到稳定后弹簧弹力不变，电介质插入极板深度不变，则电容器电容不变，极板电荷量也不变，故电流表中没有电流通过，指针不偏转，故D正确。 故选AD。 4．BCD 【详解】A．该吸管的原理是由铜箔组成的电容器其电容发生改变从而触发音乐开关，根据电容器知识可知，当可乐到达铜箔电极部分，其有铜箔组成的电容器的电容即发生变化，所以不是必须让可乐流动起来才能听到音乐，故A项错误； B．由题意可知，其电容器为铜箔构成，而细管接入铜箔之间，从结构上看，其细管除了喝水以外，也充当了电介质的作用，故B项正确； C．由之前的分析可知，当电容器的电容改变，即会听到音乐，而当喝其他饮料时，其它饮料到达铜箔的位置时，也改变了其电容，所以用该吸管喝别的饮料时也可能会发出音乐，故C项正确； D．由之前的分析可知，当电容器的电容改变，即会听到音乐，而当一根细铜条插入吸管中时，也改变了其电容，所以手持一根细铜条插入吸管中也可能听到音乐，故D项正确。 故选BCD。 5． 非线性 极板距离的倒数 4.4 【详解】（1）[1]根据表1，可以看出所夹A4纸数目越多，锡箔纸之间的间距越大，测得电容器的电容越小，从测量的数据可看出电容大小与极板距离呈非线性关系变化； （2）[2]为探究电容大小与极板距离的关系，根据表1数据，可大致判断出电容器电容与极板间距离的倒数成线性关系变化。利用表1画图，为了便于现象直观研究电容器电容与极板间距离的关系，若纵坐标为电容大小，则横坐标应该设置为极板距离的倒数更有利于判断规律； （3）[3]保持锡箔纸之间所夹A4纸始终为20张，根据表2，可看出电容器的电容与锡箔纸的正对面积成正比关系变化。若纵坐标为电容大小，横坐标设置为正对面积，得到一条斜率为的过原点直线，结合前面分析可知，如果用40张纸做实验，那么斜率将变为； （4）[4]已知正对面积，利用表2可得此时电容器的电容为，根据 可得A4纸的相对介电常数 学科网（北京）股份有限公司 $$