學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精2020-2021學(xué)年高二物理粵教版選修3-1課時(shí)分層作業(yè)7了解電容器靜電與新技術(shù)含解析課時(shí)分層作業(yè)(七)了解電容器靜電與新技術(shù)（時(shí)間:40分鐘分值：100分)選擇題(本題共8小題，每小題6分)1．電容器是一種常用的電子元件．對(duì)電容器認(rèn)識(shí)正確的是（)A．電容器的電容與它所帶的電荷量成正比B．電容器的電容與它兩極板間的電壓成正比C．在相同電壓作用下，帶電荷量多的電容器的電容比較大D．電容的常用單位有μF和pF，1μF＝103pFC[電容是表示電容器儲(chǔ)存電荷本領(lǐng)大小的物理量．電容的大小是由電容器本身結(jié)構(gòu)決定的，與兩極板間電壓及電容器所帶電荷量無(wú)關(guān)，A、B錯(cuò)誤；由C＝eq\f（Q,U)知，U一定時(shí)，Q越大的電容器，C越大，C正確;單位μF與pF的換算關(guān)系為1μF＝106pF，D錯(cuò)誤．］2．常用的電容器，從構(gòu)造上看，可以分為固定電容器和可變電容器兩類(lèi)．如圖甲、乙為兩種電容器的實(shí)物圖片，根據(jù)圖中的相關(guān)信息，下列判斷中正確的是()甲乙A。圖中甲為可變電容器，它是通過(guò)改變極板間的距離來(lái)改變電容器的電容的B．在不改變其他條件下,將甲電容器浸入煤油中,其電容不發(fā)生變化C．根據(jù)圖乙中電容器外殼上標(biāo)的數(shù)據(jù)可知，電壓超過(guò)5。5V時(shí)乙電容器就會(huì)被擊穿D．根據(jù)圖乙中電容器外殼上標(biāo)的數(shù)據(jù)可知，乙電容器接5。5V電壓時(shí)，儲(chǔ)存的電量為5。5CD[根據(jù)電容的決定式C＝eq\f(εS,4πkd），知C與板間距離d、極板正對(duì)面積和電介質(zhì)有關(guān)，由圖知板間距離d和電介質(zhì)沒(méi)有改變，可知此可變電容器是利用改變正對(duì)面積來(lái)改變電容的,故A錯(cuò)誤;將甲電容器浸入煤油中,其電容電介質(zhì)發(fā)生變化,電容變化，故B錯(cuò)誤；電容器外殼上標(biāo)的電壓是額定電壓，根據(jù)Q＝CU知Q＝1.0×5。5C＝5。5C，故C錯(cuò)誤，D正確．］3．最近，一則“女子自助加油靜電起火點(diǎn)燃油槍”的視頻被微信瘋轉(zhuǎn)！有關(guān)加油時(shí)靜電起火，下列說(shuō)法正確的是(）A．加油時(shí)可以通過(guò)整理衣服導(dǎo)走靜電B．通過(guò)加油機(jī)接地的金屬面板進(jìn)行操作，不會(huì)導(dǎo)走身上的靜電C．加油前可以先通過(guò)洗手以清除靜電D．衣服上的靜電產(chǎn)生方式屬于接觸起電C［加油時(shí)整理衣服，衣服與空氣產(chǎn)生摩擦,不僅不會(huì)導(dǎo)走靜電,還會(huì)產(chǎn)生更多的靜電,故A錯(cuò)誤;通過(guò)加油機(jī)接地的金屬面板進(jìn)行操作，會(huì)導(dǎo)走身上的靜電,故B錯(cuò)誤;加油前可以先通過(guò)洗手消除靜電,同時(shí)手比較濕潤(rùn)，也不會(huì)產(chǎn)生靜電，故C正確;衣服上的靜電產(chǎn)生方式屬于摩擦起電，故D錯(cuò)誤．］4．（多選）如圖所示，平行板電容器和恒定直流電源相連,箭頭表示電流方向．下列說(shuō)法正確的有（）A．電容器正在充電B．電容器正在放電C．電容器兩板間距離一定正在變大D．電容器兩板間距離可能正在變小AD[平行板電容器和恒定直流電源相連，電容器兩端電壓不變，箭頭表示電流方向，則電容器正在充電，故A正確,B錯(cuò)誤；電容器正在充電，電容器兩板所帶電荷量增大,電容器的電容增大,所以電容器兩板間距離可能正在變小,故D正確，C錯(cuò)誤．]5．一平行板電容器充電后與電源斷開(kāi)，負(fù)極板接地,兩板間有一個(gè)正檢驗(yàn)電荷固定在P點(diǎn)，如圖所示，以C表示電容器的電容、E表示兩板間的場(chǎng)強(qiáng)、φ表示P點(diǎn)的電勢(shì)，Ep表示正電荷在P點(diǎn)的電勢(shì)能,若正極板保持不動(dòng)，將負(fù)極板緩慢向右平移一小段距離l0的過(guò)程中，下列關(guān)于各物理量與負(fù)極板移動(dòng)距離x的關(guān)系圖象中正確的是（）C［電容器的電容C＝eq\f（εS,4πkd），兩板間距隨負(fù)極板向右平移而逐漸減小，電容C與d成反比，A錯(cuò)誤；電容器與電源斷開(kāi)后，電荷量不變，根據(jù)E＝eq\f（U,d)，U＝eq\f(Q，C），C＝eq\f（εS,4πkd),可知E＝eq\f(4πkQ,εS)保持不變,B錯(cuò)誤;負(fù)極板接地，電勢(shì)為零,P點(diǎn)的電勢(shì)φ等于P點(diǎn)到負(fù)極板的電勢(shì)差，即φ＝El,E不變,l減小,φ線性減小,C正確；由Ep＝qφ可知，Ep隨φ的變化而變化,即Ep隨l的變化而變化,D錯(cuò)誤．］6．一充電后的平行板電容器保持兩極板的正對(duì)面積、間距和電荷量不變，在兩極板間插入一電介質(zhì)，其電容C和兩極板間的電勢(shì)差U的變化情況是（)A．C和U均增大 B．C增大，U減小C．C減小，U增大 D．C和U均減小B[由平行板電容器電容決定式C＝eq\f（εrS，4πkd)知，當(dāng)插入電介質(zhì)后,εr變大，則在S、d不變的情況下，C增大；由電容定義式C＝eq\f（Q，U）得U＝eq\f（Q,C),又電荷量Q不變,故兩極板間的電勢(shì)差U減小，選項(xiàng)B正確．］7．（多選）如圖所示，平行板電容器與直流電源連接，上極板接地．一帶負(fù)電的油滴位于容器中的P點(diǎn)且處于靜止?fàn)顟B(tài)．現(xiàn)將下極板豎直向下緩慢地移動(dòng)一小段距離，則(）A．帶電油滴將豎直向下運(yùn)動(dòng)B．帶電油滴的機(jī)械能將增加C．P點(diǎn)的電勢(shì)將升高D．電容器的電容增加，極板帶電量增加AC［下極板豎直向下緩慢地移動(dòng)一小段距離，d增加，根據(jù)公式C＝eq\f(εrS,4πkd）可得電容器電容減小，因?yàn)閮蓸O板和電源相連，所以電壓不變，根據(jù)公式C＝eq\f(Q,U）可得電荷量減小，D錯(cuò)誤；根據(jù)公式E＝eq\f（U，d）可得兩極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度減小，所以受到的電場(chǎng)力減小,故重力大于電場(chǎng)力，所以帶電油滴將向下運(yùn)動(dòng)，A正確；因?yàn)樯蠘O板接地，電勢(shì)為零，而U＝Ed，P到上極板的電勢(shì)差減小,因?yàn)槭秦?fù)電勢(shì)差，所以P點(diǎn)的電勢(shì)增大，C正確;因?yàn)橄蛳逻\(yùn)動(dòng)過(guò)程中電場(chǎng)力做負(fù)功，需要克服電場(chǎng)力做功，機(jī)械能減小,故B錯(cuò)誤．］8.如圖所示，平行板電容器的兩極板豎直放置并分別與電源的正負(fù)極相連,一帶電小球經(jīng)絕緣輕繩懸掛于兩極板之間，處于靜止?fàn)顟B(tài)．現(xiàn)保持右極板不動(dòng)，將左極板向左緩慢移動(dòng)．關(guān)于小球所受的電場(chǎng)力大小F和繩子的拉力大小T，下列判斷正確的是()A．F逐漸增大,T逐漸減小B．F逐漸減小,T逐漸減小C．F逐漸減小,T逐漸增大D．F逐漸增大,T逐漸增大B[電容器與電源相連,所以兩端間電勢(shì)差不變，將左極板向左緩慢移動(dòng)過(guò)程中，兩板間距離增大，則由U＝Ed可知，電場(chǎng)強(qiáng)度E減小;電場(chǎng)力F＝Eq減??；小球處于平衡狀態(tài)，受重力、拉力與電場(chǎng)力的作用而處于平衡，故拉力與電場(chǎng)力和重力的合力大小相等,方向相反;根據(jù)平行四邊形定則可知，T＝eq\r（F2＋（mg）2）；由于重力不變,電場(chǎng)力變小，故拉力變小，B正確．］一、選擇題（本題共4小題,每小題6分)1．如圖所示是一只利用電容器的電容（C)測(cè)量角度(θ）的電容式傳感器的示意圖．當(dāng)動(dòng)片和定片之間的角度(θ)發(fā)生變化時(shí)，電容（C)便發(fā)生變化，于是通過(guò)電容(C）的變化情況就可以知道角度(θ)的變化情況．下圖所示的圖象中，最能正確反映角度(θ)與電容（C）之間關(guān)系的是(）ABCDB［兩極板正對(duì)面積S＝eq\f（1,2）(π－θ）R2,則S∝（π－θ），又因?yàn)镃∝S,所以C∝(π－θ)，令C＝k（π－θ),則θ＝π－eq\f（C,k）(k為常數(shù)),故B正確．］2．基于人的指紋具有唯一性和終身不變性的特點(diǎn),科學(xué)家們發(fā)明了指紋識(shí)別技術(shù)．目前許多國(guó)產(chǎn)手機(jī)都有指紋解鎖功能,常用的指紋識(shí)別傳感器是電容式傳感器,如圖所示．指紋的凸起部分叫做“嵴”，凹下部分叫做“峪”，傳感器上有大量面積相同的小極板，當(dāng)手指貼在傳感器上時(shí)，這些小極板和與之正對(duì)的皮膚表面就形成了大量的小電容器，由于距離不同，所以這些小電容器的電容不同．此時(shí)傳感器給所有的小電容器充電達(dá)到某一電壓值,然后開(kāi)始放電,其中電容值較小的小電容器放電較快,于是根據(jù)放電快慢的不同，就可以探測(cè)到嵴和峪的位置，從而形成指紋的圖象數(shù)據(jù)．根據(jù)以上信息，下列說(shuō)法中正確的是(）A．在峪處形成的小電容器電容較大B．在峪處形成的小電容器放電較慢C．在嵴處形成的小電容器充電后帶電量較大D．潮濕的手指對(duì)指紋識(shí)別沒(méi)有任何影響C[根據(jù)電容的計(jì)算公式C＝eq\f（εrS，4πkd)可得，極板與指紋峪（凹下部分）距離d大，構(gòu)成的電容器電容小，故A錯(cuò)誤；由于外接電源為所有電容器充到一個(gè)預(yù)先設(shè)計(jì)好的電壓值，所以所有的電容器電壓一定，根據(jù)Q＝CU＝eq\f（εS，4πkd)U可知，極板與指紋峪(凹的部分,d大，電容小)構(gòu)成的電容器充上的電荷較少，在放電過(guò)程中放電時(shí)間短;反之，在嵴處形成的電容器電容大，電荷量大,放電時(shí)間長(zhǎng)，故B錯(cuò)誤,C正確;濕的手與傳感器之間有水填充，改變了原來(lái)匹配成平行板電容器的電容，所以會(huì)影響指紋解鎖,故D錯(cuò)誤．]3．某電容器充電后的電壓為8V，然后利用傳感器得到放電時(shí)電路中電流隨時(shí)間變化的I.t曲線（如圖)。則放電過(guò)程中（）A．電容器儲(chǔ)存的電能不變B．電路中的電流不變C．電容器兩極板間的電壓不變D．電容器的電容不變D［放電過(guò)程是儲(chǔ)存的電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能,故電能減小，故A錯(cuò)誤;由圖象可知，放電過(guò)程，電流隨時(shí)間逐漸減小，故B錯(cuò)誤;在放電的過(guò)程中,電荷量減小，根據(jù)C＝eq\f（Q,U）＝eq\f（ΔQ，ΔU）知，電容不變，則電壓逐漸減小,故C錯(cuò)誤;電容器的電容是表征儲(chǔ)存電荷本領(lǐng)的物理量，與帶不帶電無(wú)關(guān)，故電容器的電容不變，故D正確．］4．如圖所示,平行板電容器兩極板M、N相距d，兩極板分別與電壓為U的恒壓電源兩極連接，極板M帶正電．現(xiàn)有一質(zhì)量為m的帶電油滴在極板中央處于靜止?fàn)顟B(tài)，且此時(shí)任意一個(gè)極板所帶的電荷量的絕對(duì)值與油滴所帶的電荷量的絕對(duì)值的比值為k，則()A．油滴帶正電B．油滴所帶的電荷量為eq\f（mg,Ud）C．電容器的電容為eq\f(kmgd，U2）D．將極板N向下緩慢移動(dòng)一小段距離，油滴將向上運(yùn)動(dòng)C［由題知,油滴靜止不動(dòng)，則油滴受到豎直向上的電場(chǎng)力作用，平行板電容器極板間電場(chǎng)強(qiáng)度方向豎直向下，故油滴帶負(fù)電，A錯(cuò)誤；設(shè)油滴所帶電荷量為q,由平衡條件得mg＝qeq\f(U,d)，則油滴所帶的電荷量q＝eq\f（mgd，U)，B錯(cuò)誤；一個(gè)極板所帶的電荷量絕對(duì)值Q＝kq＝keq\f（mgd，U)，電容器的電容C＝eq\f（Q,U)＝eq\f（kmgd,U2），C正確；電源電壓不變，將極板N向下緩慢移動(dòng)一小段距離,兩極板間電場(chǎng)強(qiáng)度減小，油滴所受電場(chǎng)力減小，則油滴將向下做加速運(yùn)動(dòng)，故D錯(cuò)誤．]二、非選擇題（28分）5.（14分）如圖所示，平行板電容器的兩個(gè)極板A、B分別接在電壓為60V的恒壓電源上，兩極板間距為3cm，電容器帶電荷量為6×10－8C，（1)平行板電容器的電容；（2）平行板電容器兩板之間的電場(chǎng)強(qiáng)度；(3)距B板為2cm的C點(diǎn)處的電勢(shì)．［解析］（1）由電容定義式C＝eq\f（Q，U)＝eq\f(6×10－8,60)F＝1×10－9F。(2）兩板之間為勻強(qiáng)電場(chǎng)E＝eq\f(U，d)＝eq\f（60,3×10－2）V/m＝2×103V/m，方向豎直向下．（3）C點(diǎn)距A板間距離為dAC＝d－dBC＝1cmA與C間電勢(shì)差UAC＝EdAC＝20V又UAC＝φA－φC，φA＝0可得φC＝－20V.[答案]（1）1×10－9F(2）2×103V/m,方向豎直向下(3)－206．(14分)如圖所示,一平行板電容器的兩個(gè)極板豎直放置，在兩極板間有一帶電小球，小球用一絕緣輕線懸掛于O點(diǎn),現(xiàn)給電容器緩慢充電，使兩極板所帶電荷量分別為＋Q和－Q，此時(shí)懸線與豎直方向的夾角為π/6。再給電容器緩慢充電，直到懸線和豎直方向的夾角增加到π/3,且小球與兩極板不接觸．求第二次充電使電容器正極板增加的電荷量．[解析]設(shè)電容器電容為C，第一次充電后兩極板之間的電壓為U＝eq\f(Q，C） ①兩極板之間電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)為E＝eq\f（U，d） ②式中d為兩極板間的距離．按題意，當(dāng)小球偏轉(zhuǎn)角θ1＝eq\f(π，6)時(shí)，小球處于平衡位置．設(shè)小球質(zhì)量為m，所帶電荷量為q，則有Tcosθ1＝mg ③Tsinθ1＝Qe ④式中T為此時(shí)懸線的