当电容器遇上二极管

当电容器遇上二极管

陈庆威

【试题1】如图所示，D 是一只理想二极管，电流只能从a 流向b ，而不能从b 流向a ．平行板电容器的A 、B 两极板间有一电荷，在P 点处于静止状态．以E 表示两极板间的电场强度，U 表示两极板间的电压，E p 表示电荷在P 点的电势能．若保持极板B 不动，将极板A 稍向上平移，则下列说法中错误的是

A ． E 变小

B ． U 变大

C ． E p 不变

D ． 电荷仍保持静止

【答案】A

【解析】将极板A 稍向上平移，板间距离d 增大，根据电容的决定式4r s C kd επ⋅=得知，电容C 减小；若电容器的电压不变时，则电容器所带电量将要减小，由于二极管具有单向导电性，电容器上电荷放不掉，电荷不能流回电源，所以电容器的电量保持不变，由于电容C 减小，由电容的定义式Q C U

=可知，U 变大．根据推论可知，板间场强E 不变，电荷所受的电场力不变，仍保持静止状态．P 与B 板间电势差U PB =Ed ，E 、d 都不变，U PB 保持不变，P 点的电势保持不变，则电荷在P 点电势能E P 不变．故A 错误，B ，C ，D 正确．本题选错误的，故选A.

【点睛】本题分析电容器的电容如何变化是常规思路，要抓住二极管单向导电性判断电容器的电量能否发生变化，要防止思维定势的影响，注意条件的变化．

【试题2】如图所示，理想变压器原副线圈匝数之比为12:22:1n n =，原线圈接在电压为0220U V =的正弦式交流电源上，副线圈连接理想交流电压表V 、理想交流电流表A 、理想二极管D 和电容器C 。则下列说法中正确的是

A．电压表的示数为10V

B．稳定后电流表的读数为零

C．电容器不断地充电和放电，所带电荷量不断变化

D．电容器不断地充电和放电，电容器两极板间电势差不断变化

【答案】AB

【解析】

有稳定之前，由于二极管的作用，只有正向的电流可以通过，在电路稳定之后，由于电容器的隔直流的作用，就没有电流通过了，所以电容器不会反复的充电和放电，且充电后电压达最大，不再变化，所以B正确C、D错误；故选AB。

【试题3】如图所示，平行板电容器A、B两极板水平放置，A在上方，B在下方，现将其和二极管串联接在电源上，已知A和电源正极相连，二极管具有单向导电性，一带电小球沿A、B中心水平射入，打在B极板上的N点，小球的重力不能忽略，现通过上下移动A极板来改变两极板A、B间距（两极板仍平行），则下列说法正确的是

A．若小球带正电，当A、B间距增大时，小球打在N的右侧

B．若小球带正电，当A、B间距减小时，小球打在N的左侧

C．若小球带负电，当A、B间距减小时，小球可能打在N的右侧

D．若小球带负电，当A、B间距增大时，小球可能打在N的左侧

【答案】BC

【分析】

A极板带正电，B极板带负电，根据二极管具有单向导电性，极板的电量只能增加不能减小．根据两极板间电场的变化，判断电场力的变化，从而确定小球的加速度变化以及水平方向上的位移变化．

【解析】

若小球带正电，当d增大时，电容减小，但由于二极管不能反向导通，则Q不可能减小，

所以Q不变，根据E=U

d ＝Q

Cd

＝4πkQ

εS

，知E不变，所以电场力不变，小球仍然打在N

点。故A 错误。若小球带正电，当d 减小时，电容增大，Q 增大，电容器充电，根据E =U d

＝Q Cd ＝4πkQ εS ，知d 减小时E 增大，所以电场力变大，方向向下，小球做平抛运动竖直方向加速度增大，运动时间变短，打在N 点左侧。故B 正确。若小球带负电，当AB 间距d 减小时，电容增大，则Q 增大，根据E =U d ＝Q Cd ＝4πkQ εS ，知E 增大，所以电场力变大，方向向上，若电场力小于重力，小球做类平抛运动竖直方向上的加速度减小，运动时间变长，小球将打在N 点的右侧。故C 正确。若小球带负电，当AB 间距d 增大时，电容减小，但Q 不可能减小，所以Q 不变，根据E =U d ＝Q Cd ＝4πkQ εS ，知E 不变，所以电场力大小不变，方向变为向上，若电场力小于重力，小球做类平抛运动竖直方向上的加速度不变，运动时间不变，小球仍然打在N 点。故D 错误。故选BC 。

【点睛】

解决本题的关键掌握处理类平抛运动的方法．以及知道二极管的单向导电性，在本题中电容器的带电量只增不减．

【试题4】如图所示,E 为电源,R 为电阻,D 为理想二极管,P 和Q 构成一理想电容器,M 、N 为输出端,让薄金属片P 以图示位置为中心在虚线范围内左右做周期性往复运动,而Q 固定不动.下列说法中正确的是( )

A ． P 每次向右运动,电容器的电容就会增大

B ． P 每次向左运动,电容器的电压就会增大

C ． 随着P 的左右运动,两板间电场强度最终会保持不变

D ． 随着P 的左右运动,输出端会有周期性脉冲电压输出

【答案】ABC

【解析】

A 、根据电容器的电容： 4S C kd

επ=，P 每次向右运动，d 减小，C 增大，A 正确； B 、P 每次向左运动,因为二极管，电容器无法放电，两板间电场强度不变，U=Ed ，电容器的电压就会增大，B 正确；

C 、因为电容器无法放电，当电容器电量达到最大m m Q C E =时，电量保持不变，两板间电场强度最终会保持不变，C 正确；

D 、电容器电量保持不变时，不再进行充放电，流过R 中的电流为零，输出端输出电压

为零，D错误。

故选ABC。

【试题5】如图所示，D是一个具有单向导电性的理想二极管，水平放置的平行板电容器AB内部原有带电微粒P处于静止状态。下列措施下，关于P的运动情况的说法中正确的是（）

A．保持S闭合，增大A、B板间距离，P仍静止

B．保持S闭合，减小A、B板间距离，P向上运动

C．断开S后，增大A、B板间距离，P向下运动

D．若B板接地，断开S后，A板稍下移，P的电势能不变

【答案】ABD

【解析】

当保持S闭合，则电容器的电压不变，当增大A、B极间距，则导致电容器的电容减小，则出现电容器的电荷量减小，而二极管作用导致电容器的电荷量不会减小，则电容器的电荷量会不变，电压不变，所以电场强度不变，带电微粒受重力和电场力依旧平衡，故A对；当保持S闭合，电容器的电压不变，当减小A、B极间距，则导致电容器的电容增加，则出现电容器的电荷量增加，因此电场强度增大，所以P向上运动，故B对；当增大A、B板间距离，导致电容器的电容减小，由于断开开关S，则电容器的电荷量不变，所以极板间的电场强度不变，因此P仍处于静止，故C错；A板稍下移，导致电容器的电容增大，当断开S后，则电容器的电荷量不变，所以电场强度也不变，由于B板接地，则P点到B板的电势差不变，因此P点的电势能也不变，故D对。

【试题6】如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2=3∶1，L1、L2为两只相同的灯泡，R、L、D和C分别为定值电阻、理想线圈、理想二极管和电容器，其中C=10μF。当原线圈两端接如图乙所示的正弦交流电时，下列说法中正确的是（）