内容正文:
电容器的电容(一)
题组1 对电容器电容的理解
1.(多选)(2025·山东济南月考)某电容器上标有“1.5 μF,9 V”的字样,则( )
A.该电容器的电容是1.5 μF
B.该电容器的额定电压是9 V
C.加在该电容器上的电压不应超过9 V
D.该电容器的击穿电压为9 V
解析:选ABC。该电容器的电容是1.5 μF,故A正确;9 V是额定电压,所以电压不能超过9 V,不是击穿电压,击穿电压比9 V高,故B、C正确,D错误。
2.(2025·天津红桥区合格考模拟)有一个已充电的电容器,两极板之间的电压为5 V,所带电荷量为2×10-3 C,此电容器的电容是 ( )
A.4×10-4 F B.2×10-3 F
C.10-2 F D.2.5×103 F
解析:选A。根据电容的定义式可知电容器的电容C==4×10-4 F。
题组2 电容器的充、放电
3.做“观察电容器的充、放电现象”实验的电路如图所示。
(1)当开关接到“1”时,电容器处于________(选填“充电”或“放电”)过程,电容器所带的电荷量逐渐________(选填“增加”或“减少”)。
(2)下列说法正确的是________。
A.电容器充电时,电压表示数先迅速增大,然后逐渐稳定在某一数值
B.电容器充电时,灵敏电流计的示数先迅速增大,然后逐渐稳定在某一数值
C.电容器放电时,电阻R中的电流方向为从右到左
D.某时刻电容器正在放电时,电容器两极板的电荷量正在减少
解析:(1)由题图可知,当开关S接到“1”时,电容器处于充电过程,电容器所带的电荷量逐渐增加。
(2)电容器充电时,两极板的电荷量不断增加,由U=可知,两板间的电压不断升高,当电容器两端电荷量达到饱和时,电压达到某一固定值,故A正确;充电过程中,两板间电压不断升高,两板间的电压与电源电压的差值不断减小,所以电流不断减小,灵敏电流计G的示数不断减小,故B错误;电容器充电时,上极板与电源正极相连,电容器上极板带正电荷,放电时,电流从电容器上极板流出,从下极板流入,所以电阻R中的电流方向为从左向右,故C错误;电容器正在放电时,电容器两极板的电荷量正在减少,故D正确。
答案:(1)充电 增加 (2)AD
4.某照相机闪光灯电路中有电容器,当照相机闪光时,电容器放出部分电荷,所带电荷量减少。在闪光过程中,关于该电容器,下列说法正确的是( )
A.电容增大,两极板间电压增大
B.电容增大,两极板间电压不变
C.电容不变,两极板间电压增大
D.电容不变,两极板间电压减小
解析:选D。电容的大小由电容器自身决定,与电荷量、电压无关,由电容定义式C=可知,电容器闪光过程中,电荷量减小,电容不变,则两极板间电压U减小。
题组3 电容器的动态分析
5.(多选)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如图所示,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正确的有( )
A.芯柱外套的绝缘层越厚,该电容器的电容越大
B.该仪器中电容器的电极分别是芯柱和导电液体
C.若指示器显示电容增大,则容器中液面降低
D.若指示器显示电容减小,则容器中液面降低
解析:选BD。芯柱外套的绝缘层越厚,金属芯柱和导电液之间距离越大,由C=,可知电容越小,故A错误;该仪器中电容器的电极分别是芯柱和导电液体,故B正确;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,则金属芯柱和导电液正对面积减小了,说明容器中液面降低了,故C错误,D正确。
6.(多选)电容器、电源、电阻、开关组成如图所示的电路。接通开关K,电源即给电容器充电( )
A.保持K接通,减小两极板间的距离,则两极板间电场的电场强度增加
B.保持K接通,在两极板间插入一块介质,则极板上的带电量不变
C.充电结束后断开K,减小两极板间的距离,则两极板间的电势差减小
D.充电结束后断开K,在两极板间插入一块介质,则极板上的电势差增大
解析:选AC。保持K接通,则两板间电势差U一定,减小两极板间的距离,根据E=,则两极板间电场的电场强度增加,A正确;保持K接通,则两板间电势差U一定,在两极板间插入一块介质,根据C=可知电容变大,根据Q=CU可知,极板上的带电量变大,B错误;充电结束后断开K,则Q一定,减小两极板间的距离,根据C=,则C变大,根据Q=CU,则两极板间的电势差减小,C正确;充电结束后断开K,则Q一定,在两极板间插入一块介质,根据C=,则C变大,根据Q=CU,则极板上的电势差减小,D错误。
7.(2025·广西南宁市期中)如图所示,平行板电容器在充电稳定后,板间有一带电尘粒恰能在电场中静止。若将正对的平行板左右错开一些,则以下说法正确的是( )
A.带电尘粒将向上加速运动
B.带电尘粒将向下加速运动
C.错开过程中,通过电阻R的电流方向为A到B
D.错开过程中,通过电阻R的电流方向为B到A
解析:选C。根据电容的决定式C=可知,当正对面积S减小时,电容器的电容减小,带电尘粒受到的静电力F=qE=q,两极板间电压保持不变,故静电力不变,粒子仍处于平衡状态,故A、B错误;根据C=可知,由于电容器的电容减小,两极板间电压保持不变,那么电容器的带电荷量将减小,故电容器放电,流经电阻R的电流方向为从A到B,故C正确,D错误。
8.(2025·福建福州市期中)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为数字电压表。
(1)单刀双掷开关S接1后的过程中观察到的现象是________(选填选项前的字母)。
A.电流表的示数增大后逐渐趋于稳定
B.电流表的示数迅速增大到某一值后逐渐减小至零
C.电压表的示数增大后逐渐趋于稳定
D.电压表的示数迅速增大到某一值后逐渐减小至零
(2)将开关S接2后,设在此过程中电流大小为i,电容器所带电荷量为Q,电容器两极板电势差为U,电容器的电容为C。下面关于i、Q、U、C随时间t的变化的图像,正确的是________。
解析:(1)开关S接1后的过程中观察到的现象是:电流表的示数迅速增大到某一值后逐渐减小至零;电压表随着电容器极板间电压的逐渐增大然后逐渐趋于稳定。
(2)电容与电容器所带电荷量和电容器极板间电压没有关系,可知电容器电容保持不变,故A错误;放电过程中,电容器所带电荷量逐渐减小,根据电容定义式C=可知,电容器极板间电压逐渐减小,则放电电流逐渐减小,根据i=可知,Q-t图像的切线斜率绝对值逐渐减小,故B、D正确,C错误。
答案:(1)BC (2)BD
9.(10分)(2025·四川内江市期中)如图所示,平行板电容器的两个极板A、B接在电压为40 V的恒定电源上,两极板间距为4 cm,电容器带电荷量为4×10-8 C,A极板接地。求:
(1)平行板电容器的电容;(2分)
(2)平行板电容器两极板之间的电场强度;(2分)
(3)距A极板为1 cm的C点处的电势;(4分)
(4)将一个电荷量q=8×10-9 C的正点电荷从A极板移到B极板静电力所做的功。(2分)
解析:(1)平行板电容器的电容
C==1×10-9 F。
(2)两极板之间的电场强度
E==1 000 V/m。
(3)设距A极板为1 cm的C点处的电势为φC,则有
UAC=φA-φC=EdAC=10 V
由于A极板接地,则有φA=0,可得
φC=-10 V。
(4)将一个电荷量q=8×10-9 C的正点电荷从A极板移到B极板静电力所做的功
W=qU=3.2×10-7 J。
答案:(1)1×10-9 F (2)1 000 V/m (3)-10 V (4)3.2×10-7 J
学科网(北京)股份有限公司
$