2017-2018学年高中物理 第一章 静电场 第6节 电容器和电容 第7节 静电的应用及危害课时训

第6节电容器和电容
第7节静电的应用及危害
1. C=和的理解与计算
平行板电容器的动态分析
1.根据电容的定义式C=知( D )
A.电容器的电容越大,则电容器所带电荷量越多
B.电容器两极板间电压越大,电容越大
C.电容器与所带电荷量成正比,与电压成反比
D.电容器的电容不随带电荷量及两极板间电压的变化而变化
解析:电容器的电容是由电容器本身决定,与所带电荷量、两极板间的电压无关.公式C=是
定义式,它可以适用于任何电容器,但绝不能说C与Q成正比,或C与U成反比.
2.(多选)一个空气平行板电容器,极板间距离为d,正对面积为S,充以电荷量Q后,两极板间电压为U,为使电容器的电容加倍,可采用的办法是( CD )
A.将电压变为U/2
B.将带电荷量变为2Q
C.将极板正对面积变为2S
D.将两极间充满介电常数为2的电介质
解析:电容器的电容和电容器极板上的电荷量、电压无关,所以选项A,B不正确;根据C=,
可知选项C,D正确.
3.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,对电容器来说正确的是( B )
A.是充电过程
B.是放电过程
C.该电容器的电容为5.0×10-2 F
D.电容器的电荷量变化量为0.20 C
解析:由Q=CU知U降低,Q减小,故为放电过程,选项A错误,B正确;由C== F=5×10-3 F
可知,选项C错误;ΔQ=C·ΔU=5×10-3×4 C=
0.02 C,选项D错误.
4.(多选)如图所示,金属板组成的电容器充电后与静电计相连,要使静电计指针的张角变大,下列措施中可行的是( AB )
A.A板向上移动
B.A板向左移动
C.电容器之间充满介质
D.电容器放走部分电荷
解析:电容器上的电荷量不变,要使静电计指针的张角变大,A,B两板间的电压要变大,当A板上移时,两极板的正对面积变小,电容器的电容变小,所以两极板间的电势差变大,静电计指针的张角变大,选项A正确;A板向左移动,极板间的距离变大,电容器的电容变小,所以两极板间的电势差变大,选项B正确;电容器间充满介质,电容器的电容变大,所以两极板间的电势差变小,静电计指针的张角变小,选项C错误;电容器放掉部分电荷,电容器的电容不变,所以两极板间的电势差变小,选项D错误.
5.(2017·日照高二检测)如图所示,平行板电容器的电容为C,极板带电荷量为Q,极板间距为d,若在两极板间正中央放一带电荷量为q的点电荷,则它所受到的电场力大小为( C )
A.k
B.k
C.
D.
解析:平行板间电压U=,所以两板间的场强E==,电场力大小F=qE=,选项C正确.
6.(多选)如图所示,将平行板电容器与电池组相连,两板间的带电尘埃恰好处于静止状态.若将两板缓慢地错开一些,其他条件不变,则( BC )
A.电容器带电荷量不变
B.尘埃仍静止
C.电流表中有a→b的电流
D.电流表中有b→a的电流
解析:将两板缓慢地错开一些,两板正对面积减小,根据电容的决定式C=得知,电容减
小,而电压不变,由C=可知,电容器带电荷量减小,故选项A错误.由于板间电压和板间距离
不变,则板间场强不变,尘埃所受静电力不变,仍处于静止状态,故选项B正确.电容器所带电荷量减小,处于放电状态,而电容器上极板带正电,下极板带负电,电路中形成逆时针方向的电流,则电流表中有a→b的电流,故选项C正确,D错误.
7.(多选)如图所示,在玻璃管中心轴上安装一根直导线,玻璃管外绕有线圈,直导线的一端和线圈的一端分别跟感应圈的两放电柱相连.开始,感应圈未接通电源,点燃蚊香,让烟通过玻璃管冒出.当感应圈电源接通时,玻璃管中的导线和管外线圈间就会加上高电压,立即可以看到不再有烟从玻璃管中冒出来了.过一会儿还可以看到管壁吸附了一层烟尘,这是因为( AC )
A.烟尘在高压电场作用下带上了负电
B.烟尘在高压电场作用下带上了正电
C.带负电的烟尘吸附在线圈上,因此看不到有烟冒出
D.带正电的烟尘吸附在直导线上,因此看不到有烟冒出
解析:烟尘在直导线和管外线圈形成的高压电场作用下,带上了负电.带负电的烟尘颗粒被吸附到了带正电的线圈上,因此看不到有烟冒出,选项A,C正确.
8.如图所示是一个由电池、电阻R、开关S与平行板电容器组成的串联电路,开关S闭合.一带电液滴悬浮在两板间P点不动,下列说法正确的是( D )
A.带电液滴可能带正电
B.增大两极板距离的过程中,电阻R中有从b到a的电流
C.断开S,减小两极板正对面积的过程中,液滴将加速下降
D.断开S,减小两极板距离的过程中,液滴静止不动
解析:带电液滴在重力和电场力作用下处于平衡状态,电场力方向向上,电场方向向下,故液滴带负电,选项A错误;当两极板间距离增大的过程中,C变小,所以Q变小,因此电容器放电,放电电流的方向从a到b,选项B错误;断开S,Q不变,减小S,C变小,U变大,d不变,所以E
增大,电场力大于重力,液滴加速上升,选项C错误;由E=知,Q不变,d减小,E不变,液
滴静止不动,选项D正确.
9.(2017·济宁高三模拟)(多选)如图所示,C为中间插有电介质的电容器,a和b为其两极板,a板接地.P和Q为两竖直放置的平行金属板,在两板间用绝缘线悬挂一带电小球.P板与b 板用导线相连,Q板接地.开始时悬线静止在竖直方向,在b板带电后,悬线偏转了角度α.在以下方法中,能使悬线的偏角α变大的是( BC )
A.缩小a,b间的距离
B.加大a,b间的距离
C.取出a,b两极板间的电介质
D.换一块形状大小相同、相对介电常数更大的电介质
解析:由题意可知,偏角变大,电场力变大,场强变大,P,Q两板间的电势差必变大.由U PQ=U ba和
U=,可知,增大两极板间的距离,减小极板正对面积、取出极板间的电介质,都可以满
足题意,选项B,C正确,A,D错误.
10.如图所示,平行板电容器的两个极板A,B分别接在电压为60 V的恒压电源上,两极板间距为3 cm,电容器带电荷量为6×10-8 C,A极板接地.求:
(1)平行板电容器的电容;
(2)平行板电容器两板之间的电场强度;
(3)距B板为2 cm的C点处的电势.
解析:(1)由电容定义式得
C== F=1×10-9 F.
(2)两极板之间为匀强电场
E== V/m=2×103 V/m
方向竖直向下.
(3)C点距A板间距离为d AC=d-d BC=1 cm,
A与C间电势差U AC=Ed AC=20 V,
又U AC=ϕA-ϕC,ϕA=0,可得ϕC=-20 V.
答案:(1)1×10-9 F (2)2×103 V/m 方向竖直向下
(3)-20 V
11.如图所示,充电后的平行板电容器水平放置,电容为C,极板间距离为d,上极板正中有一小孔.质量为m、电荷量为+q 的小球从小孔正上方高h处由静止开始下落,穿过小孔到达下
极板处速度恰为零(空气阻力忽略不计,极板间电场可视为匀强电场,重力加速度为g).求:
(1)小球到达小孔处的速度;
(2)极板间电场强度大小和电容器所带电荷量;
(3)小球从开始下落运动到下极板处的时间.
解析:(1)由v2=2gh,得v=.
(2)在极板间带电小球受重力和电场力作用,由牛顿运动定律知mg-qE=ma
由运动学公式知0-v2=2ad
整理得电场强度E=,
由U=Ed,Q=CU,得电容器所带电荷量Q=C.
(3)由h=g,0=v+at2,t=t1+t2
整理得t=.
答案:(1)(2)C
(3)。