2011-2018年高考物理试卷分类汇编039.电容和电容器

发布于:2021-10-27 20:54:53

第 39 节
1. 2012 年物理江苏卷

电容和电容器.吕叔湘中学庞留根

2. 一充电后的*行板电容器保持两极板的正对面积、间距和电荷量不变,在两极板间插入一电介质, 其电容 C 和两极板间的电势差 U 的变化情况是 (A)C 和 U 均增大 (C)C 减小,U 增大 【答案】B 【解析】根据 C ? (B)C 增大,U 减小 (D)C 和 U 均减小

?S Q ,电容 C 增大,根据 U ? ,U 减小,B 正确。 4?kd C

2. 2012 年理综浙江卷 20.为了测量储罐中不导电液体的高度,将与储罐外壳绝缘的两块*行金 属板构成的电容器 C 置于储罐中,电容器可通过开关 S 与线圈 L 或电源 相连,如图所示。当开关从 a 拨到 b 时,由 L 与 C 构成的回路中产生周 期 T ? 2? LC 的振荡电流。当罐中的液面上升时 A.电容器的电容减小 B.电容器的电容增大 C.LC 回路的振荡频率减小 D.LC 回路的振荡频率增大 【答案】BC 【解析】根据*行板电容的电容公式 第20题图 a b S C L

C?

?S 4? kd

,知道液面上升,则板间的*均电介质 ? 增

大,得 C 增大,B 项对;LC 振荡电路周期 T ? 2? LC ,在 C 增大时,T 增大,所以频率减小, C 项对。 3. 2012 年物理海南卷 9.将*行板电容器两极板之间的距离、电压、电场强度大小和极板所带的电荷量分别用 d、U、E 和 Q 表示。下列说法正确的是 ( )

A.保持 U 不变,将 d 变为原来的两倍,则 E 变为原来的一半 B.保持 E 不变,将 d 变为原来的一半,则 U 变为原来的两倍 C.保持 d 不变,将 Q 变为原来的两倍,则 U 变为原来的一半 D.保持 d 不变,将 Q 变为原来的一半,则 E 变为原来的一半 答:A D 解析:由 E ?

Q U , 选项 A 正确;由 U=Ed,选项 B 错;保持 d 不变,则电容 C 不变,U ? ,Q 加 C d

倍则 U 加倍,选项 C 错;保持 d 不变,则电容 C 不变,U ? 减半,选项 D 正确。 4. 2014 年物理海南卷

Q U ,E ? ,Q 减半,则 U 减半,E C d

4.如图,一*行板电容器的两极板与一电压恒定的电源相连,极板水*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。粒子运动加速度为 ( A. )

l g d

B.

d ?l g d
d l

l g C. d ?l
【答案】A

d g D. d ?l

P

【解析】电容器的极板与电源相连,可知极板间电压恒定,有金属板存在时,板间电场强度为

E1 ?

U U , 此时带电粒子静止, 可知 mg ? qE1 , 把金属板快速抽出后, 板间电场强度为 E 2 ? , d ?l d
m g ? qE2 l ,联立可得 a ? g 。 d m


此时粒子的加速度为 a ?

5.2016 年新课标 I 卷 14.一*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,极板间电场强度变大 B. 极板上的电荷量变小,极板间电场强度变大 C. 极板上的电荷量变大,极板间电场强度不变 D. 极板上的电荷量变小,极板间电场强度不变 答案:D 解析:由 C ?

?rS 可知,当云母介质抽出时, ? r 变小,电容器的电容 C 变小; 4?kd

因为电容器接在恒压直流电源上, 故 U 不变, 根据 Q=CU 可知, 当 C 减小时, Q 减小。 再由 E ? U , d 由于 U 与 d 都不变,故电场强度 E 不变,答案为 D。 6.2016 年浙江卷 14.以下说法正确的是 A.在静电场中,沿着电场线方向电势逐渐降低 B.外力对物体所做的功越多,对应的功率越大 C.电容器电容 C 与电容器所带电荷量 Q 成正比 D.在超重和失重现象中,地球对物体的实际作用力发生了变化

【答案】A W 【解析】在静电场中,沿着电场线的方向电势逐渐降低,选项 A 正确;由功率 P= 可知选项 B 错 t Q 误;C= 是比值定义式,电容器的电容是由其自身决定的,电容 C 不与 Q 成正比,不与 U 成反比, U 选项 C 错误;地球对物体的实际作用力即为物体受到的重力,但物体超重或失重时,其受到的重力 是不变的,改变的只是视重,故选项 D 错误。 7.2016 年天津卷 4、如图所示,*行板电容器带有等量异种电荷,与静电计相连,静电*鹗敉饪 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 C、θ 减小,Ep 增大 【答案】D B、θ 增大,Ep 不变 D、θ 减小,E 不变 P

?S 可知,C 变大,Q 4? kd U ?S 一定,则根据 Q=CU 可知,U 减小,则静电计指针偏角 θ 减小;根据 E ? ,Q=CU, C ? d 4? kd 4? kQ 联立可得: E ? ,可知 Q 一定时,E 不变;根据 U1=Ed1 可知 P 点离下极板的距离不变,E ?S
【解析】若保持下极板不动,将上极板向下移动一小段距离,则根据 C ? 不变,则 P 点与下极板的电势差不变,P 点的电势不变,则 EP 不变;故选项 ABC 错误,D 正确; 故选 D. 8. 2011 年理综天津卷 5.板间距为 d 的*行板电容器所带电荷量为 Q 时,两极板间电势差为 U1,板间场强为 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,这时两极板间电势差为 U2,板间场强为 E2,下列说法正确的是 A.U2=U1,E2=E1 C.U2=U1,E2=2E1 答:C 【解析】 U1 ? B.U2=2U1,E2=4E1 D.U2=2U1,E2=2E1

Q ? C

Q 4?kdQ U 4?kQ ? , E1 ? 1 ? , ?S d ?S ?S 4?kd

当电荷量变为 2Q 时, U 2 ?

2Q 2Q 4?kdQ U2 8?kQ ? ? ? U1 , E 2 ? ? ? 2 E1 , ? S d/2 ?S C? ?S 2?kd

C 选项正确。 9. 2012 年理综全国卷 24.(16 分)如图,一*行板电容器的两个极板竖直放置,在两极板间有一带电小球,小球用一绝 缘轻线悬挂于 O 点。先给电容器缓慢充电,使两极板所带电荷量分别为﹢Q 和 ﹣Q,此时悬线与竖直方向的夹角为π /6。再给电容器缓慢充电,直到悬线和竖 直方向的夹角增加到π /3,且小球与两极板不接触。求第二次充电使电容器正 极板增加的电荷量。 【解析】根据力的*衡和力的合成(如下图), Eq ? mg tan 容的定义得 E ? O

?
6

,根据电场强度与电势差的关系及电

Q ,所以 Q ? Cd

3m gCd ; 3q

O Eq

3m gCd 第二次充电后, Q' ? , q
所以第二次充电使电容器正极板增加的电荷量

mg

?Q ? Q'?Q ?

2 3mgCd ? 2Q . 3q

10. 2014 年理综安徽卷 22. (14 分) 如图所示,充电后的*行板电容器水*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的时间。 【答案】 (1) 2gh (2) 【解析】 (1)由 v ? 2 gh
2

+q h d

m g( h ? d ) qd


C

m g( h ? d ) h?d (3) q h

2h g

v ? 2gh
m g( h ? d ) qd

(2)在极板间带电小球受重力和电场力,有

mg ? qE ? ma

0 ? v 2 ? 2ad

得 E?

U ? Ed , Q ? CU
(3)由 h ?



Q?C

m g( h ? d ) q

1 2 gt1 2

0 ? v ? at2

t ? t1 ? t 2 综合可得 t ?

h?d h

2h g

11.2018 年江苏卷 8.如图所示,电源 E 对电容器 C 充电,当 C 两端电压达到 80 V 时,闪光灯瞬间导 通并发光,C 放电.放电后,闪光灯断开并熄灭,电源再次对 C 充电。 这样不断地充电和放电,闪光灯就周期性地发光。该电路 ( BCD A.充电时,通过 R 的电流不变 B.若 R 增大,则充电时间变长 C.若 C 增大,则闪光灯闪光一次通过的电荷量增大
[来源:Zxxk.Com]



闪光灯 C=10uF

R=5kΩ

E=90V

D.若 E 减小为 85 V,闪光灯闪光一次通过的电荷量不变 解析:电容器充电时两端电压不断增大,所以电源与电容器极板间的电势差不断减小,因此充 电电流变小,选项 A 错误;当电阻 R 增大时,充电电流变小,电容器所充电荷量不变的情况下,充 电时间变长,选项 B 正确;若 C 增大,根据 Q=CU,电容器的带电荷量增大,选项 C 正确;当电源 电动势为 85V 时,电源给电容器充电仍能达到闪光灯击穿电压 80V 时,所以闪光灯仍然发光,闪 光一次通过的电荷量不变,选项 D 正确。 12.2018 年北京卷、19.研究与*行板电容器电容有关因素的实验装置如图所示。下列说法正确的 是 ( A )

A.实验前,只用带电玻璃棒与电容器 a 板接触,能使电容器带电 B.实验中,只将电容器 b 板向上*移,静电计指针的张角变小 C.实验中,只在极板间插入有机玻璃板,静电计指针的张角变大 D.实验中,只增加极板带电量,静电计指针的张角变大,表明电容增 大 解析:当用带电玻璃棒与电容器 a 板接触,由于静电感应,从而在 b 板感应出等量的异种电荷,从 而使电容器带电,选项 A 正确;根据电容器电容的决定式 C ? b a

?S ,将电容器 b 板向上*移, 4?kd

则正对面积 S 减小,电容 C 减小,根据 C ? Q ,电量不变,则电压 U 增大,则静电计指针的张角 U 变大,选项 B 错误;根据电容的决定式 C ?

?S ,只在极板间插入有机玻璃板,则介电常数 ε 4?kd

增大,电容 C 变大,再根据 C ? Q ,电量 Q 不变,则电压 U 减小,则静电计指针的张角变小,选 U 项 C 错误;根据 C ?

?S ,电容器的电容大小只与正对面积 S、极板间距 d 和介电常数 ε 有关, 4?kd

电容大小与极板的带电量 Q 无关。只增加极板带电量,Q 增大,静电计指针的张角变大,表明 U 也增大,而电容不变,选项 D 错误。


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