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- 2021-05-24 发布
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1. 电容器
①电容器:任何两个彼此绝缘、相互靠近的导体可组成一个电容器,能贮藏电荷和能量。
②电容器的充电和放电:
充电:把电容器两个极板分别与电源的正负极相连,使电容器的两个极板分别带上等量异种电荷的过程。充电的过程是将电场能储存在电容器中的过程。
放电:用导线把充电后的电容器的两极板接触,使电容器两极板上的电荷中和的过程。放电的过程是将储存在电容器中的电场能转化为其他形式的能过程。
③电容器的额定电压和击穿电压:加在电容器上的电压不能超过某一限度,超过这个限度,电介质将被击穿,电容器损坏。此电压称为击穿电压。电容器工作的电压应低于击穿电压。额定电压是指电容器能正常工作的电压,比击穿电压要低。
2. 电容
定义:电容器所带的电荷量Q与电容器两极板间电势差U的比值,叫做电容器的电容,用符号C表示。
物理意义:电容是描述电容器容纳电荷本领大小的物理量,电容越大,表示电容器容纳电荷的本领越大。
定义式:。
单位:在国际单位制中,电容的单位是法拉,简称法,符号是F。1法=1库/伏。
电容的常用单位还有微法( μF )和皮法( pF ),它们之间的换算关系为。
3. 平行板电容器
构成:平行板电容器由靠得很近、相互平行、同样大小的两片金属板组成。
决定因素:平行板电容器的电容C与两极板的正对面积S成正比,与介质的相对介电常数成正比,与两极板间的距离d成反比。
决定式:, 式中是相对介电常数,S是两极板的正对面积,d是两极板间的距离,k
为静电常量。
4. 常用电容器
常用电容器可分为固定电容器和可变电容器
固定电容器的电容是固定的,常用的有纸质电容器和电解电容器。
可变电容器由两组铝片组成,固定的一组叫定片,可以转动的一组铝片叫动片。
有一充电的平行板电容器,两板间电压为3V,现使它的电荷量减少3×10-4C,于是电容器两板间的电压降为原来的 ,此电容器的电容是多大?电容器原来的带电荷量是多少?若电容器极板上的电荷量全部放掉,电容器的电容是多大?
如图所示一个由电池、电阻R、开关S与平行电容器组成的串联电路,开关S闭合。在增大两极板间距离的过程中( )
A. 保持开关S闭合,则C变小,Q变小,E变小,R中有电流从a流向b
B. 保持开关S闭合,则C变大,Q变大,E变小,R中没有电流
C. 如果断开开关S,则C变大,Q变小,U变小,E变小
D. 如果断开开关S,则C变小,Q不变,U变大,E不变
本题考查了电容的动态分析,关键抓住不变量,结合电容的定义式和决定式,以及匀强电场的场强公式分析判断,知道开关闭合时,电容器两端的电势差不变,开关断开时,电容器所带的电荷量不变。
答案:AD
解析:A、保持开关S闭合,U不变,d增大,根据知,电容C减小,根据知,电场强度减小,根据Q=CU知,电荷量减小,R中有电流从a流向b,故A正确,B错误;
C、断开开关S,电荷量Q不变,根据知,电容C减小,根据 知,电势差U增大,根据,知E不变,故C错误,D正确。
如图所示,用静电计可以测量已充电的平行板电容器两极之间的电势差U,现使B板带电,则下列判断正确的是( )
A.增大两极板之间的距离,指针张角变小
B.将A板稍微上移,静电计指针张角将变大
C.若将玻璃板插入两板之间,则静电计指针张角变小
D.若将A板拿走,则静电计指针张角变为零
已充电的平行板电容器电量不变,静电计测量电势差的大小,电容器板间的电势差越大,静电分析可知,板间电压增大,静电计指针张角变大,故B正确。
C、将玻璃板插入两板之间,电容的决定式可知,电容增大,电量不变,由分析可知,板间电压减小,静电计指针张角变小,故C正确。
D、若将A板拿走,则静电计指针张角将不变.故D错误。
如图所示,水平放置的两平行金属板A、B相距为d,电容为C,开始时两极板均不带电,A板接地且中央有一小孔,现将带电液一滴一滴地从小孔正上方h高处无初速地滴下,设每滴液滴的质量为m,电荷量为q,落到B板后把电荷全部传给B板。
(l)第几滴液滴将在A、B间做匀速直线运动?
(2)能够到达B板的液滴不会超过多少滴?
当带电液滴滴到B板上,由于静电感应,A板上会出现等量的异种电荷,因而A、B间产生了解得: 。
(2)设第n′滴恰能到达下板,则对第n′滴,考虑它从开始自由下落至恰到达B板的过程,利用动能定理得:
mg(h+d)−q•=0−0,
解得:,
若以具体数据代入计算时n′不是整数,则n′应取整丢零。
1.根据电容的定义式可知( )
A.电容器的电容越大,电容器所带的电荷量就越多
B.电容器两极板间的电势差越大,电容越小
C.电容器的电容与其带电荷量成正比,与其两极板间的电势差成反比
D.电容器的电容不随带电荷量及两极板间的电势差的变化而变化
2.一个电容器所带电荷量增加4×10–7 C时,其电势差增加了20 V,则它的电容是( )
A.1×10–8 F B.2×10–8 F C.4×10–8 F D.8×10–8 F
3.板间距为d的平行板电容器所带电荷量为Q时,两极板间的电势差为U1,板间的场强为E1。现将电容器所带电荷量变为2Q,板间距变为d/2,其他条件不变,这时两极板间的电势差为U2,板间的场强为E2,下列说法正确的是( )
A.U2=U1,E2=E1 B.U2=2U1,E2=4E1
C.U2=U1,E2=2E1 D.U2=2U1,E2=2E1
4. 水平放置的平行板电容器与一电池相连,在电容器的两板间有一带正电的质点处于静止平衡状态.现将电容器两板间的距离增大,则( )
A.电容变大,质点向上运动
B.电容变大,质点向下运动
C.电容变小,质点保持静止
D.电容变小,质点向下运动
5.一个平行板电容器,极板间的距离为d,正对面积为S,充以电荷量Q后,两极板间的电压为U,为使电容器的电容加倍,可采用的办法是( )
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.将两极板间充满介电常数为2的电介质
6.如图所示,平行板电容器与电动势为E的直流电源(内阻不计〉连接,下极板接地,静电计所带电荷量很少,可被忽略。一带负电油滴静止于电容器中的P点。现将平行板电容器的上极板竖直向上移动一小段距离,则下列判断错误的是( )
A.静电计指针张角不变
B.P点的电势将降低
C.带电油滴静止不动
D.若先将上极板与电源正扱的导线断开,再将下极板向上移动一小段距离,则带电油滴静止不动。
7.如图所示的是一个电容式传感器,在金属线a的外面涂一层绝缘的电介质后放在导电液体中构成一个电容器,a与导电液体就是该电容器的两极。今使该电容器充电后与电源断开,并将a与静电计的导体球相连,插入导电液体中的电极b与静电计外壳相连,则当导电液体深度h变大时( )
A.引起两极间正对面积变大
B.电容器的电容将变小
C.电容器两极间的电压将变大
D.以上说法都不正确
8.某电容式话筒的原理如图所示,E为电源,R为电阻,薄片P和Q为两金属极板,对着话筒说话时,P振动而Q可视为不动,当P、Q间的距离增大时( )
A.P、Q构成的电容器的电容减小 B.P上所带的电荷量保持不变
C.有电流自M经R流向N D.PQ间的电场强度不变
9.一个平行板电容器两极板之间充满云母介质,接在恒压直流电源上,若将云母介质移出,则电容器
( )
A.极板上的电荷量变大,极板间的电场强度变大
B.极板上的电荷量变小,极板间的电场强度变大
C.极板上的电荷量变大,极板间的电场强度不变
D.极板上的电荷量变小,极板间的电场强度不变
10.如图所示,平行板电容器带有等量异种电荷,与静电计相连,静电计金属外壳和电容器下极板都接地。在两极板间有一个固定在P点的点电荷,以E表示两板间的电场强度,Ep表示点电荷在P点的电势能,θ表示静电计指针的偏角。若保持下极板不动,将上极板向下移动一小段距离至图中虚线位置,则( )
A.θ增大,E增大
B.θ增大,Ep不变
C.θ减小,Ep增大
D.θ减小,E不变
11.如图,一个平行板电容器的两极板与一个电压恒定的电源相连,极板水平放置,极板间距为d;在下极板上叠放一厚度为l的金属板,其上部空间有一带电粒子P静止在电容器中。当把金属板从电容器中快速抽出后,粒子P开始运动。重力加速度为g。粒子运动的加速度为( )
A. B.
C. D.
12.已知均匀带电的无穷大平面在真空中激发电场的场强大小为,其中为平面上单位面积所带的电荷量,为常量。如图所示的平行板电容器,极板正对面积为S,其间为真空,带电荷量为Q。不计边缘效应时,极板可看作无穷大导体板,则极板间的电场强度大小和两极板间相互的静电引力大小分别为
( )
A.和 B.和
C.和 D.和
13. 如图所示,平行板电容器电容为C,带电荷量为Q,极板长为L,板间距离为d,极板与水平面夹角为α.现有一质量为m的带电液滴由两极板的中央P点从静止开始沿与极板平行的直线运动到达Q点(P、Q两点为电容器的边缘,忽略边缘效应).求:
①液滴的电荷量;
②液滴到达Q点的速度和所用时间.
参考答案与解析
1.D
3.C
【解析】考查平行板电容器的知识,板间距变为d/2时,电容C变为原来的2倍,由U=Q/C知,U2=U1;由E=U/d=Q/Cd知,场强E2=2E1,C正确。
4. D
5.CD
【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AB不正确;根据公式C=εrS/4πkd可知选项CD正确。
6.C
7.A
【解析】当导电液体深度h变大,两极板间正对面积增大,所以根据公式可得电容增大,由于电容充电后与电源断开,所以两极板上电荷量恒定,根据可得两极板间的电压减小,A正确。
【名师点睛】在分析电容器动态变化时,需要根据判断电容器的电容变化情况,然后结合, 等公式分析,需要注意的是,如果电容器和电源相连则电容器两极板间的电压恒定,如果电容器充电后与电源断开,则电容器两极板上的电荷量恒定不变。
8.AC
【解析】根据电容器的决定式可知,当P、Q间的距离d增大时,P、Q构成的电容器的电容减小,A正确;因两极板间的电势差不变,则根据Q=CU可知P上所带的电荷量减小,B错误;电容器上的电荷量减小时,电容器放电,则有电流自M经R流向N,C正确;由于U不变,d减小,根据可知,P、Q间的电场强度增大,D错误。9.D
10.D
11.A
12.D