高中物理第一章静电场1.8电容器的电容学案选修3_1

第一章第八节电容器的电容
【学习目标】
1．了解电容器的构造、种类及电路符号；
2．掌握电容的概念及电容器的充放电过程；
3．掌握影响平行板电容器电容的因素及公式；
4．认识一些常用电容器。

【学习过程】
学习任务一：
手机、电脑、无线路由等电器产品已经在生活中无处不在，这些电器元件中有一个正重要的成员——电容器，阅读课本内容，弄清楚电容器的概念以及电容的概念。

电容器：
电容：
学习任务二：小组讨论，了解电容器的充放电过程，画出相应的电路图，并进行对应现象的分析。

充电过程：放电过程：
学习任务三：观察演示实验，猜想那些因素能影响平行板电容器的电容。

作
学习任务四：阅读课本，了解电容器的种类。

料
电容器上的主要参数：
学习任务五：完成下列题目，检测学习收获。

1. 一平行板电容器，两板之间的距离d和两板面积S都可以调节，电容器两板与电池相连接，以Q表示电容器的电荷量，则（）
A．当d增大、S不变时，Q减小
B．当S增大、d不变时，Q增大
C．当d减小、S增大时，Q增大
D．当S增大、d减小时，Q不变
2. 两个电容，两极板间的电势差之比为2:3，带电量之比为3:2，则C1/C2等于 ( )
A.2：3 B．3：2 C．4: 9 D. 9: 4
3．某一电容器标注的是“300V，5μF”，则下述说法正确的是（）
A.该电容器可在300V以下电压正常工作
B．该电容器只能在300V电压时正常工作
C．电压是200V时，电容仍是5μF
D．使用时只需考虑工作电压，不必考虑电容器的引出线与电源的哪个极相连
4. 设计一个电容器充放电的实验，画出实验电路图.提供的器材有干电池1个、普通开关2个、微安表2个（量程0-300μA）、电容1个、导线若干. （注：电路图中标明微安表的正负极）
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注意事项：
1. 答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。

2．选择题必须使用2B铅笔填涂；非选择题必须使用0.5毫米黑色字迹的签字笔书写，字体工整、笔迹清楚。

3．请按照题号顺序在各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试题卷上答题无效。

4．保持卡面清洁，不要折叠，不要弄破、弄皱，不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。

一、单项选择题
1．如图所示,三条平行等间距的虚线表示电场中的三个等势面,电势值分别为10V、20V、30V,实线是一带电粒子(不计重力)在该区域内的运动轨迹,a、b、c是轨迹上的三个点,下列说法正确的是( )
A．粒子在三点所受的电场力不相等
B．粒子在三点的电势能大小关系为E pc<E pa<E pb
C．粒子必先过a,再到b,然后到c
D．粒子在三点所具有的动能大小关系为E kb>E ka>E kc
2．如图所示，在一固定水平放置的闭合导体圆环正上方，有一条形磁铁从静止开始下落，下落过程中始终保持竖直方向，起始高度为h，最后落在水平地面上。

若不计空气阻力，重力加速度取g，下列说法中正确的是
A．磁铁下落的整个过程中，圆环中的感应电流方向始终为顺时针方向(俯视圆环)
B．磁铁落地时的速率一定等于
C．磁铁在整个下落过程中，它的机械能不变
D．磁铁在整个下落过程中，圆环受到它的作用力总是竖直向下的
3．汽车甲和乙在同一公路上做直线运动，下图是它们运动过程中的U-t图像，二者在t1和t2时刻的速度分别为v1和v2，则在t1到t2时间内
A．t1时刻甲的加速度小于乙的加速度
B．乙运动的加速度不断增大
C．甲与乙间距离越来越大
D．乙的平均速度等于
4．如图所示，甲、乙两辆汽车从同一地点同时出发，并向同一方向直线行驶下列判断中正确的是
A．在时刻，甲、乙两车的速度相等
B．从同时同地出发后，甲、乙两汽车在时刻相遇
C．在内，乙车平均速度比甲车平均速度小
D．在时刻以前，甲车速度始终比乙车速度小
5．如图所示，光滑水平面上放着一长为l质量为M的木块，、一质量为m的子弹从左边以初速度v水平射入木块，恰好没有射穿，则（）
A．最终子弹与木块的速度为零
B．在子弹与木块相互作用的过程中，子弹的位移为l
C．在子弹与木块相互作用的过程中，木块的位移一定为l
D．在子弹与木块相互作用的过程中，因摩擦产生的热量为
6．测定运动员体能的一种装置如图所示，运动员质量为m1，绳拴在腰间沿水平方向跨过滑轮(不计滑轮质量及摩擦)，下悬一个质量为m2的重物，人用力蹬传送带而人的重心不动，使传送带以速率v匀速向右运动。

下面是人对传送带做功的四种说法，其中正确的是( )
A．人对传送带不做功
B．人对传送带做负功
C．人对传送带做功的功率为m2gv
D．人对传送带做功的功率为(m1＋m2)gv
二、多项选择题
7．如图所示，在匀强电场中有一直角三角形ABC，∠C=90°，∠A=30°，BC边长2cm。

电场强度的方向与三角形ABC平面平行。

一电子从A点移到C点电场力做功为15eV，从B点移到C点电场力做功为5eV。

则
A．A、B两点间的电势差U AB为10V
B．电场强度的方向由A点指向C点
C．电场强度的大小为500V/m
D．一电子从B点移到AC的中点，电势能增加2.5eV
8．如图甲所示为放在同一水平面内的两个闭合同心圆形线圈A、B，线圈A中通入如图乙所示的电流，t ＝0时电流方向为顺时针(如图中箭头所示)，则下列说法中正确的是( )
A．在t1～t2时间段内，线圈B内有顺时针方向的电流，线圈B有扩张的趋势
B．在t1～t2时间段内，线圈B内感应电流产生的磁场方向垂直纸面向里
C．在0～t1时间段内，线圈B内有逆时针方向的电流
D．在0～t1时间段内，线圈B有收缩的趋势
9．有一半圆形轨道在竖直平面内，如图所示，O为圆点，AB为水平直径，有一小球从A点以不同速度向右平抛，不计空气阻力，在小球从抛出到落到轨道这个过程中，下列说法正确的是
A．初速度越小的小球运动时间越长
B．初速度不同的小球运动时间可能相同
C．落在半圆形轨道最低点的时间最长
D．小球落到半圆形轨道的瞬间，速度方向可能垂直撞击半园形轨道
10．新华中学高三物理兴趣小组用实验探究光的色散规律，他们将半圆形玻璃砖放在竖直面内，在其左方竖直放置一个很大的光屏P，让一复色光束SA射向玻璃砖的圆心O后，有两束单色光a和b射向光屏P，如图所示。

他们根据实验现象提出了以下四个猜想，你认为正确的是
A．单色光a的波长大于单色光b的波长
B．单色光a的频率大于单色光b的频率
C．若用b光照射锌板发生了光电效应，则a光照射锌板也能发生光电效应
D．当光束SA绕圆心O逆时针转动过程中，在光屏P上最早消失的是b光
三、实验题
11．如图所示，间距为d的两竖直光滑金属导轨间接有一阻值为R的电阻，在两导轨间水平边界MN下方的区域内存在着与导轨平面垂直的匀强磁场。

一质量为m、长度为d、电阻为r的金属棒PQ紧靠在导轨上。

现使棒PQ从MN上方高度处由静止开始下落，结果棒PQ进入磁场后恰好做匀速直线运动。

若棒PQ下落
过程中受到的空气阻力大小恒为其所受重力的，导轨的电阻忽略不计，棒与导轨始终保持垂直且接触良好，重力加速度大小为g，求：
（1）棒PQ在磁场中运动的速度大小v；
（2）匀强磁场的磁感应强度大小B。

12．如图所示，竖直放置的光滑圆柱形绝热气缸，上端开口，有一质量m=10kg、横截面积S=10cm2的绝热
活塞将一定质量的理想气体封闭在气缸内，在气缸内距缸底h=0.2m处有体积可忽略的卡环a、b，使活塞只能向上滑动。

开始时活塞搁在a、b上，缸内气体的压强等于大气压强，温度为T0=200K．现通过内部电热丝缓慢加热气缸内气体，直至活塞恰好离开a、b．已知大气压强p0=1.0×105Pa．（g取10m/s2）求：（1）活塞恰要离开a、b时，缸内气体的压强p1；
（2）当活塞缓慢上升△h=0.1m时（活塞未滑出气缸）缸内气体的温度出T为多少？
（3）若从开始加热到活塞缓慢上升△h=0.1m的全过程中电阳丝放热52J，求气体内能的变化量△U
四、解答题
13．某人驾驶一辆小型客车以v0＝10m/s的速度在平直道路上行驶，发现前方s＝15m处有减速带，为了让客车平稳通过减速带，他立刻刹车匀减速前进，到达减速带时速度v＝5.0 m/s．已知客车的总质量m ＝2.0×103 kg.求：
(1)客车到达减速带时的动能E k；
(2)客车从开始刹车直至到达减速带过程所用的时间t；
(3)客车减速过程中受到的阻力大小f．
14．如图所示PQ、MN为足够长的两平行金属导轨，它们之间连接一个阻值R=10Ω的电阻；导轨间距为L=lm，导轨电阻不计，长约lm，质量m=0.lkg的均匀金属杆水平放置在导轨上（金属杆电阻不计），它与导轨的滑动摩擦因数，导轨平面的倾角为°在垂直导轨平面方向有匀强磁场，磁感应强度为B=0.5T，今让金属杆AB由静止开始下滑，从杆静止开始到杆AB恰好匀速运动的过程中经过杆的电量q=lc，求：
（1）当AB下滑速度为4m/s时加速度的大小；
（2）AB下滑的最大速度；
（3）AB由静止开始下滑到恰好匀速运动通过的距离；
（4）从静止开始到AB匀速运动过程R上产生的热量。

【参考答案】
一、单项选择题
二、多项选择题
7．CD
8．ABD
9．BC
10．AD
三、实验题
11．(1) (2)
12．（1）2.0×105pa；（2）600K；（3）32J
四、解答题
13．(1)E k＝2.5×104J (2)t＝2s (3)f＝5.0×103N 14．(1)1；(2)8；(3)20m；(4)0.8J
高考理综物理模拟试卷
注意事项：
1. 答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。

2．选择题必须使用2B铅笔填涂；非选择题必须使用0.5毫米黑色字迹的签字笔书写，字体工整、笔迹清楚。

3．请按照题号顺序在各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试题卷上答题无效。

4．保持卡面清洁，不要折叠，不要弄破、弄皱，不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。

一、单项选择题
1．如图，理想变压器的原线圈接在u＝220sin 100πt（V）的交流电源上，副线圈接有R＝55 Ω的负载电阻，原、副线圈匝数之比为2∶1，电流表、电压表均为理想电表。

下列说法正确的是( )
A．原线圈的输入功率为220W B．电压表的读数为110V
C．电流表的读数为1 A D．副线圈输出交流电的周期为50 s
2．2018年5月和12月，我国分别成功地将探月工程的鹊桥号中继星和嫦娥四号登月探测器发射升空。

鹊桥号中继星是世界首颗运行于地月拉格朗日L2点的通信卫星，为在月球背面工作的嫦娥四号登月探测器提供地月间的中继通信。

该L2点位于地球和月亮连线的延长线上，如图所示，鹊桥号在该点消耗很少燃料就可较长期地与月球同步绕地球做圆周运动。

嫦娥四号登月探测器软着陆月球背面，更深层次地探测月球地质、资源等方面的信息。

请根据上述信息和你所掌握的物理知识，确定下列叙述中正确的是
A．地球对鹊桥号的万有引力作用可忽略不计
B．以同样的速度爬上相同的坡道，探测器在月球上将比在地球上消耗更大的功率
C．相对月面静止的探测器绕地球运行的向心加速度比鹊桥号的向心加速度小
D．在降落到月面的过程中，探测器和月球系统的机械能守恒
3．一辆汽车在平直公路上做直线运动,某时刻开始计时,其的部分图象如图所示,则
A．汽车做匀速直线运动,速度为8m/s
B．汽车做匀减速直线运动,加速度大小为2m/s2
C．汽车在前2s内的平均速度为7m/s
D．汽车在前5s内的位移为15m
4．图1所示为一列简谐横波在某时刻的波动图象，图2所示为该波中x=1.5m处质点P的振动图象，下列说法正确的是
A．该波的波速为2m/s
B．该波一定沿x轴负方向传播
C．t= 1.0s时，质点P的加速度最小，速度最大
D．图1所对应的时刻可能是t=0.5s
5．如图所示，水平桌面上固定两条光滑平行导轨，导轨左端连接电源，整个装置处于竖直向下的匀强磁场中。

现将两根质量相同的导体棒M、N依次静置于导轨上的同一位置，接通电源，导体棒沿导轨从桌面右侧水平抛出，始终与地面平行，落地位置与导轨右端的水平距离分别为s1和s2。

不计电源和导轨电阻，导体棒与导轨垂直且接触良好，则安培力对导体棒做功之比为
A．1︰1 B．s12：s22
C．s1：s2D．
6．如图所示，固定平行导轨间有磁感应强度大小为B、方向垂直导轨平面向里的匀强磁场，导轨间距为l 且足够长，左端接阻值为R的定值电阻，导轨电阻不计。

现有一长为2l的金属棒垂直放在导轨上，在金属棒以O点为轴沿顺时针方向以角速度ω转过60°的过程中（金属棒始终与导轨接触良好，电阻不计）
（）
A．通过定值电阻的电流方向由b到a
B．金属棒刚开始转动时，产生的感应电动势最大
C．通过定值电阻的最大电流为
D．通过定值电阻的电荷量为
二、多项选择题
7．某电场的电场线分布如图所示（实线），以下说法正确的是（）
A．点场强大于点场强
B．和处在同一等势面上
C．若将一试探电荷由点移动到点，电荷的电势能将减小
D．若某一点电荷只在电场力的作用下沿虚线由点运动到点，可判断该电荷一定带负电
8．一定质量的理想气体从状态a开始，经历三个过程ab、bc、ca回到原状态，其V﹣T图象如图所示，p a、p b、p c分别表示状态a、b、c的压强，下列判断正确的是（）
A．过程ab中气体一定吸热
B．p c＝p b＞p a
C．过程bc中分子势能不断增大
D．过程bc中每一个分子的速率都减小
E. 过程ca中气体吸收的热量等于对外做的功
9．如图所示，图中的实线是一列正弦波在某一时刻的波形曲线，经过0.5s后，其波形如图中的虚线所示，该波的周期T大于0.5s，下列说法正确的是
A．如果这列波往左传播，这列波的周期为2s
B．如果这列波往左传播，这列波的传播速度为0.36m/s
C．如果这列波往右传播，碰到尺寸为20cm的障碍物，能发生明显衍射现象
D．如果这列波往右传播，碰到频率为1.5Hz的简谐横波能够发生干涉现象
10．a、c、d、b依次为x轴上的四个点，a与b、c与d均以原点0对称。

a、b两点固定着两个电荷量相等的点电荷，如图所示的E X-x图像描绘了x轴上部分区域的电场强度变化情况(以x轴正方向为电场强度的正方向)。

下列判断正确的是（）
A．c、d两点的场强相同
B．c、d两点的电势相同
C．正的试探电荷从c移到d电场力做负功
D．负的试探电荷在c处的电势能较d处大
三、实验题
11．一转动装置如图甲所示，两根足够长轻杆OA、OB固定在竖直轻质转轴上的O点，两轻杆与转轴间夹角均为30º。

小球a、b分别套在两杆上，小环c套在转轴上，球与环质量均为m.c与a、b间均用长为L 的细线相连，原长为L的轻质弹簧套在转轴上，一端与轴上P点固定，另一端与环c相连。

当装置以某一转速转动时，弹簧伸长到1.5L，环c静止在O处，此时弹簧弹力等于环的重力，球、环间的细线刚好拉直而无张力。

弹簧始终在弹性限度内，忽略一切摩擦和空气阻力，重力加速度为g。

求：
(1)细线刚好拉直而无张力时，装置转动的角速度ω1；
(2)如图乙所示，该装置以角速度ω2(未知)匀速转动时，弹簧长为L/2，求此时杆对小球的弹力大小和角速度ω2。

12．“嫦娥一号”卫星开始绕地球做椭圆轨道运动，经过变轨、制动后，成为一颗绕月球做圆轨道运动的
卫星．设卫星距月球表面的高度为h，做匀速圆周运动的周期为T。

已知月球半径为R，引力常量为G，其中R为球的半径。

求：
（1）月球的质量M。

（2）月球表面的重力加速度g。

四、解答题
13．如图所示，物块A、B、C的质量分别为2m、2m、m,并均可视为质点，三个物块用轻绳通过轻质滑轮连接，在外力作用下现处于静止状态，此时物块A置于地面，物块B与C、C到地面的距离均是L,现将三个物块由静止释放。

若C与地面、B与C相碰后速度立即减为零，A距离滑轮足够远且不计一切阻力，重力加速度为g.求：
(1)刚释放时A的加速度大小及轻绳对A的拉力大小；
(2)物块A由最初位置上升的最大高度；
(3)若改变A的质量使系统由静止释放后物块C能落地且物块B与C不相碰，则A的质量应满足的条件.
14．如图为一个简易的冲击式水轮机的模型，水流自水平的水管流出，水流轨迹与下边放置的轮子边缘相切，水冲击轮子边缘上安装的挡水板，可使轮子连续转动．当该装置工作稳定时，可近似认为水到达轮子边缘时的速度与轮子边缘的线速度相同．调整轮轴O的位置，使水流与轮边缘切点对应的半径与水平方向成θ＝37°角．测得水从管口流出速度v0＝3 m/s，轮子半径R＝0.1 m．不计挡水板的大小，不计空气阻力．取重力加速度g＝10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8.求：
(1)轮子转动角速度ω；
(2)水管出水口距轮轴O的水平距离l和竖直距离h.
【参考答案】
一、单项选择题
二、多项选择题
7．AC
8．ABE
9．ACD
10．ACD
三、实验题
11．（1）（2）
12．（1）；（2）
四、解答题
13．(1) ，(2)(3). 14．（1）50rad/s（2）1.12m, 0.86m。