第9章 微练32 电容器 实验10 观察电容器的充、放电现象(Word练习)-【赢在微点·顶层设计】2027年高中物理高考一轮总复习

微练32　电容器　实验10:观察电容器的充、放电现象 　梯级Ⅰ基础练 1.(2024·江西卷)蜡烛火焰是一种含有电子、正离子、中性粒子的气体状物质，将其置于电压恒定的两平行金属板间，板间电场视为匀强电场，如图所示。 若两金属板间距减小，关于火焰中电子所受的电场力，下列说法正确的是(　　) A.电场力增大，方向向左 B.电场力增大，方向向右 C.电场力减小，方向向左 D.电场力减小，方向向右 2.目前许多国产手机都有指纹解锁功能，用的指纹识别传感器是电容式传感器，如图所示。指纹的凸起部分叫“嵴”，凹下部分叫“峪”。传感器上有大量面积相同的小极板，当手指贴在传感器上时，这些小极板和正对的皮肤表面部分形成大量的小电容器，这样在嵴处和峪处形成的电容器的电容大小不同，此时传感器给所有的电容器充电后达到某一电压值，然后，电容器放电，电容小的电容器放电时间较短，根据放电时间的不同，就可以探测到嵴和峪的位置，从而形成指纹图像数据。根据题中信息，下列说法正确的是(　　) A.在峪处形成的电容器电容较大 B.充电后在嵴处形成的电容器的电荷量少 C.在峪处形成的电容器放电时间较短 D.潮湿的手指头对指纹识别没有影响 3.(多选)(2025·沈阳模拟)手机中的“计步功能”和“摇一摇功能”等需要用到加速度传感器，如图所示是一种常用的电容式加速度传感器的内部结构简化原理图。将传感器系统水平放置，图中绝缘质量块的左端与一端固定的水平轻弹簧相连，右端与电容器的活动极板相连，G为灵敏电流计，当系统静止时，弹簧处于原长状态。下列说法正确的是(　　) A.系统向左匀速运动稳定时，通过灵敏电流计G的电流从N流向M B.系统向左匀速运动稳定时，灵敏电流计G中没有电流通过 C.当系统突然向左加速运动时，通过灵敏电流计G的电流从N流向M D.当系统突然向左加速运动时，通过灵敏电流计G的电流从M流向N 4.(2024·黑吉辽卷)某种不导电溶液的相对介电常数εr与浓度cm的关系曲线如图甲所示，平行板电容器的两极板全部插入该溶液中，并与恒压电源、电流表等构成如图乙所示的电路，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 5.如图所示，一水平放置的平行板电容器的上极板带正电，下极板接地，油滴静止于 P点。现下极板缓慢向上平移到图中虚线位置，在此过程中，下列说法错误的是(　　) A.油滴带负电 B.油滴一定处于静止状态 C.两极板间的电压不变 D.油滴处的电势将降低 6.(2024·甘肃卷)一平行板电容器充放电电路如图所示。开关S接1，电源E给电容器C充电;开关S接2，电容器C对电阻R放电。下列说法正确的是(　　) A.充电过程中，电容器两极板间电势差增加，充电电流增加 B.充电过程中，电容器的上极板带正电荷、流过电阻R的电流由M点流向N点 C.放电过程中，电容器两极板间电势差减小，放电电流减小 D.放电过程中，电容器的上极板带负电荷，流过电阻R的电流由N点流向M点 梯级Ⅱ能力练 7.(2025·台州模拟)如图甲所示，计算机键盘为电容式传感器，每个键下面由相互平行、间距为d的活动金属片和固定金属片组成，两金属片间有空气间隙，两金属片组成一个平行板电容器，如图乙所示。其内部电路如图丙所示，已知只有当该键的电容改变量大于或等于原电容的40%时，传感器才有感应，下列说法正确的是(　　) A.按键的过程中，电容器的电容减小 B.按键的过程中，电容器的电压减小 C.按键的过程中，图丙中电流方向从b流向a D.欲使传感器有感应，按键需至少按下d 8.(2024·浙江卷)在“观察电容器的充、放电现象”实验中，把电阻箱R(0~9 999 Ω)、一节干电池、微安表(量程0~300 μA，零刻度在中间位置)、电容器C(2 200 μF　16 V)、单刀双掷开关组装成如图甲所示的实验电路。 (1)把开关S接1，微安表指针迅速向右偏转后示数逐渐减小到零，然后把开关S接2，微安表指针偏转情况是　　　　(填选项字母)。  A.迅速向右偏转后示数逐渐减小 B.向右偏转示数逐渐增大 C.迅速向左偏转后示数逐渐减小 D.向左偏转示数逐渐增大 (2)再把电压表并联在电容器两端，同时观察电容器充电时电流和电压变化情况。把开关S接1，微安表指针迅速向右偏转后示数逐渐减小到160 μA时保持不变;电压表示数由零逐渐增大，指针偏转到如图乙所示位置时保持不变，则电压表示数为　　　　V，电压表的阻值为　　　　kΩ(保留2位有效数字)。  9.在“用传感器观察电容器的充放电过程”实验中，按图甲所示连接电路。电源电动势为6.0 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。实验中使用了传感器将电流信息传入计算机，屏幕上显示出电流I随时间t变化的曲线如图乙所示。 (1)实验选用的电容器外壳上标有“25 V　4 700 μF”，则该电容　　　　　(填选项字母)。  A.击穿电压为25 V B.正常工作时电压不应超过25 V C.只有接在25 V的电压两端时，电容才能正常工作 D.此电容器在20 V电压下工作时，电容为3 760 μF (2)开关S接1时，电容器的a极板带　　　(填“正”或“负”)电。  (3)通过分析可知，图乙中图线与横轴围成的面积表示的物理量是　　　　　。不改变电路其他参数，只增大电阻R的阻值，则此过程的I-t曲线与横轴围成的面积将　　　　　(填“增大” “减小”或“不变”)。  梯级Ⅲ创新练 10.图甲是电容式油位传感器的示意图，可以用它来监测油箱内液面高度的变化，传感器由圆柱形金属芯A和金属圆筒B组成，可看作电容器的两极，油箱内的汽油可看作电介质，将传感器接入图乙的电路中，金属芯和金属圆筒分别与接线柱c、d连接，当观察到输出端a的电势低于b的电势时，下列说法正确的是(　　) A.电容器在充电 B.电容器的电容在增大 C.油箱内液面在下降 D.电容器两板间电场强度在增大 答案 微练32　电容器　实验10: 观察电容器的充、放电现象 1.B　解析　由题知,两极板电压保持不变,根据电势差和电场强度的关系E=,当电极板距离减小时,电场强度E增大,电场力增大,再结合题图可知极板间的电场线水平向左,电子受到的电场力方向向右,B项正确。 2.C　解析　根据电容的计算公式C=可得,极板与指纹峪(凹下部分)的距离d大,构成电容器的电容小,A项错误;由于外接电源为所有电容器充到一个预先设计好的电压值,所以所有的电容器电压一定,根据Q=CU=可知,极板与指纹峪(凹的部分,d大,电容小)构成的电容器充上的电荷量较少,在放电过程中放电时间较短,反之,在嵴处形成的电容器电容大,带电荷量多,放电时间较长,B项错误,C项正确;潮湿的手与传感器之间有水填充,改变了原来匹配成平行板电容器的电容,所以会影响指纹解锁和指纹识别,D项错误。 3.BD　解析　系统向左匀速运动稳定时,加速度为零,轻弹簧没有发生形变,电容器板间的距离不变,没有充、放电电流,A项错误,B项正确;当系统突然向左加速运动时,弹簧伸长,电容器板间距离d变小,由C=知,电容器的电容C变大,电源将对其充电,因充电时电子的运动方向由电源负极流向电容器左侧极板,则通过灵敏电流计的电流方向从M流向N,C项错误,D项正确。 4.B　解析　由题图甲知,溶液浓度降低时,相对介电常数增大,结合平行板电容器的电容决定式C=,可判断电容增大,而电容器两极板间的电压不变,再根据C=可判断电容器带的电荷量增大,电路中电流的方向为从N到M流过电流表,B项正确。 5.C　解析　油滴静止,受向下的重力等于向上的电场力,由于电场强度向下,所以油滴带负电,A项正确;将下极板缓慢向上平移到图中虚线位置,则电容器两极板间距d减小,根据C=可知,电容器的电容增大,由于电荷量Q不变,根据U=可知,两极板间电压U减小,根据E====,可知两板间的电场强度不变,油滴所受电场力不变,油滴依然静止,B项正确,C项错误;由于P点与下极板间的距离d'减小,根据UPN=Ed'=φP-φN=φP可知油滴处的电势将降低,D项正确。 6.C　解析　充电过程中,随着电容器带电量的增加,电容器两极板间电势差增加,充电电流在减小,A项错误;根据电路图可知,充电过程中,电容器的上极板带正电荷、流过电阻R的电流由N点流向M点,B项错误;放电过程中,随着电容器带电量的减小,电容器两极板间电势差减小,放电电流在减小,C项正确;根据电路图可知,放电过程中,电容器的上极板带正电荷,流过电阻R的电流由M点流向N点,D项错误。 7.C　解析　根据C=,C=,按键的过程中,电压保持不变,板间距离减小,则电容器的电容增大,电容器电荷量增大,电容器充电,题图丙中电流方向从b流向a,A、B两项错误,C项正确;欲使传感器有感应,设按键需至少按下Δd,则有C'=,由题意有C'-C=0.4C,联立解得Δd=d,D项错误。 8.答案　(1)C　(2)0.50　3.1 解析　(1)把开关S接1,电容器充电,电流从右向左流过微安表,微安表指针迅速向右偏转后示数逐渐减小到零;把开关S接2,电容器放电,电流从左向右流过微安表,则微安表指针迅速向左偏转后示数逐渐减小,C项正确。 (2)由题意可知电压表应选用0~3 V量程,由题图乙可知此时分度值为0.1 V,需要估读到0.01 V,则读数为0.50 V。当微安表示数稳定时,电容器中不再有电流通过,此时干电池、电阻箱、微安表和电压表构成回路,根据部分电路欧姆定律,得RV== Ω≈3.1 kΩ。 9.答案　(1)B　(2)正　(3)电荷量　不变 解析　(1)实验选用的电容器外壳上标有“25 V　4 700 μF”,则该电容正常工作时电压不应超过25 V,电容为4 700 μF,B项正确。 (2)开关S接1时,电容器充电,a极板带正电。 (3)根据q=It可知,图中图像与横轴围成的面积表示的物理量是电荷量。只增大电阻R,并不能改变电容器充满电时的电荷量,故此过程的曲线与坐标轴所围成的面积将不变。 10.C　解析　当观察到输出端a的电势低于b的电势时,表明电阻R中有由下向上的电流,表明电容器在放电,A项错误;稳定时电容器两极间的电压不变,由Q=CU可知,电容器的电容在减小,B项错误;由C=可知,油的液面在下降,C项正确;由E=可知,稳定时两板间的电场强度不变,D项错误。 学科网（北京）股份有限公司 $$