第3講電容器實(shí)驗(yàn)十：觀察電容器的充、放電現(xiàn)象1．電容器(1)組成：由兩個(gè)彼此絕緣又相距很近的導(dǎo)體組成。(2)帶電荷量：一個(gè)極板所帶電荷量的絕對值。(3)電容器的充、放電①充電：電容器充電的過程中，兩極板所帶的電荷量增加，極板間的電場強(qiáng)度增大，電源的能量不斷儲存在電容器中。②放電：放電過程中，電容器把儲存的能量通過電流做功轉(zhuǎn)化為其他形式的能量。2．電容(1)定義：電容器所帶的電荷量Q與電容器兩極板之間的電勢差U之比。(2)定義式：C＝eq\f(Q,U)。(3)單位：法拉(F)、微法(μF)、皮法(pF)。1F＝106μF＝1012pF。(4)意義：表示電容器容納電荷本領(lǐng)的物理量。(5)決定因素：由電容器本身物理?xiàng)l件(大小、形狀、極板相對位置及電介質(zhì))決定，與電容器是否帶電及兩極板間電壓無關(guān)。3．平行板電容器的電容(1)決定因素：正對面積、電介質(zhì)、兩極板間的距離。(2)決定式：C＝eq\f(εrS,4πkd)。1．電容器所帶的電荷量是指每個(gè)極板所帶電荷量的代數(shù)和。(×)2．電容器的電容與電容器所帶電荷量成反比。(×)3．放電后的電容器電荷量為零，電容也為零。(×)4．平行板電容器的兩極板間插入一塊導(dǎo)體板，其電容將變大。(√)考點(diǎn)一實(shí)驗(yàn)十：觀察電容器的充、放電現(xiàn)象1．實(shí)驗(yàn)原理(如圖所示)甲電容器充電乙電容器放電2．實(shí)驗(yàn)操作(1)連電路，按原理圖連接器材。(2)單刀雙擲開關(guān)S接1，觀察充電現(xiàn)象。(3)單刀雙擲開關(guān)S接2，觀察放電現(xiàn)象。(4)關(guān)閉電源，整理器材。3．注意事項(xiàng)(1)電流表要選用小量程的靈敏電流表。(2)要選擇大容量的電容器。(3)實(shí)驗(yàn)要在干燥的環(huán)境中進(jìn)行。(4)在做放電實(shí)驗(yàn)時(shí)，在電路中串聯(lián)一個(gè)電阻，避免燒壞電流表。4．?dāng)?shù)據(jù)處理(1)觀察電流表示數(shù)變化，總結(jié)電容器充、放電電流的變化規(guī)律。(2)可將電流表換成電流傳感器，由計(jì)算機(jī)繪制充、放電的I－t圖像，由圖像計(jì)算充、放電過程通過電流傳感器的電荷量。方法：先算出一個(gè)小方格代表的電荷量，然后數(shù)出整個(gè)圖像與橫軸所圍的面積中的方格數(shù)(大于半個(gè)的按一個(gè)方格計(jì)算，小于半個(gè)的舍棄)。電容器充電或放電過程中電荷量為一個(gè)小方格代表的電荷量乘以方格數(shù)。(3)電容器兩極板之間的電壓等于電源電動(dòng)勢，由電容的定義式C＝eq\f(Q,U)估算出電容器的電容C。5．誤差分析(1)電流測量和讀數(shù)不準(zhǔn)確帶來誤差。(2)利用I－t圖像進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時(shí)也會造成誤差?？枷?電容器充、放電現(xiàn)象的定性分析【典例1】某同學(xué)通過實(shí)驗(yàn)觀察電容器的放電現(xiàn)象，采用的實(shí)驗(yàn)電路如圖甲所示，已知所用電解電容器的長引線是其正極，短引線是其負(fù)極。(1)按圖甲連接好實(shí)驗(yàn)電路，開關(guān)S應(yīng)先接到1，再接到2，觀察電容器的放電現(xiàn)象。(以上均選填“1”或“2”)(2)根據(jù)圖甲電路，請?jiān)趫D乙中用筆畫線代替導(dǎo)線，完成實(shí)物電路的連接。【答案】見解析圖(a)(3)電容器開始放電，同時(shí)開始計(jì)時(shí)，每隔5s讀一次電流I的值，記錄數(shù)據(jù)如下表。時(shí)間t/s0510152025電流I/μA500392270209158101時(shí)間t/s303540455055電流I/μA7549302393請根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，在圖丙中作出電流I隨時(shí)間t變化的圖線?！敬鸢浮恳娊馕鰣D(b)【解析】(1)連接好電路圖，開關(guān)S應(yīng)先接到1對電容器進(jìn)行充電，再接到2使電容器放電，觀察電容器的放電現(xiàn)象。(2)根據(jù)題圖甲所示電路圖連接實(shí)物電路圖，注意電容器正極接電流表正接線柱，實(shí)物電路圖如圖(a)所示。(3)根據(jù)表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在題圖丙中描出對應(yīng)點(diǎn)，然后畫一條平滑曲線，讓盡可能多的點(diǎn)過曲線，不能過曲線的點(diǎn)大致均勻分布在曲線兩側(cè)，作出圖像如圖(b)所示。考向2電容器充、放電現(xiàn)象的定量計(jì)算【典例2】(2024·海南卷)用如圖甲所示的電路觀察電容器的充、放電現(xiàn)象，實(shí)驗(yàn)器材有電源E、電容器C、電壓表、電流表、電流傳感器、計(jì)算機(jī)、定值電阻R、單刀雙擲開關(guān)S1、開關(guān)S2、導(dǎo)線若干。(1)閉合開關(guān)S2，將S1接1，電壓表示數(shù)增大，最后穩(wěn)定在12.3V。在此過程中，電流表的示數(shù)B。A．一直穩(wěn)定在某一數(shù)值B．先增大，后逐漸減小為零C．先增大，后穩(wěn)定在某一非零數(shù)值(2)先后斷開開關(guān)S2、S1，將電流表更換成電流傳感器，再將S1接2，此時(shí)通過定值電阻R的電流方向?yàn)閍→b(選填“a→b”或“b→a”)，通過傳感器將電流信息傳入計(jì)算機(jī)，畫出電流隨時(shí)間變化的I－t圖像如圖乙所示，t＝2s時(shí)I＝1.10mA，圖中M、N區(qū)域面積比為8∶7，可求出R＝5.2kΩ(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。【解析】(1)電容器充電過程中，當(dāng)電路剛接通后，電流表示數(shù)從0增大到某一最大值，后隨著電容器的不斷充電，電路中的充電電流在減小，充電結(jié)束電路穩(wěn)定后，此時(shí)電路相當(dāng)于開路，電流為0，故選B。(2)根據(jù)題圖甲可知充電結(jié)束后電容器上極板帶正電，將S1接2，電容器放電，此時(shí)通過定值電阻R的電流方向?yàn)閍→b；t＝2s時(shí)I＝1.10mA，可知此時(shí)電容器兩端的電壓為U2＝IR，電容器開始放電前兩端電壓為12.3V，根據(jù)I－t圖像與橫軸圍成的面積表示釋放電荷量可得0～2s間的釋放電荷量為Q1＝ΔU·C＝(12.3－1.10×10-3×R)C，2s后到放電結(jié)束時(shí)釋放電荷量為Q2＝ΔU′·C＝1.10×10-3·RC，根據(jù)題意有eq\f(Q1,Q2)＝eq\f(8,7)，解得R≈5.2kΩ。考向3實(shí)驗(yàn)器材創(chuàng)新拓展【典例3】(2024·廣西卷)某同學(xué)為探究電容器充、放電過程，設(shè)計(jì)了圖甲實(shí)驗(yàn)電路。器材如下：電容器，電源E(電動(dòng)勢6V，內(nèi)阻不計(jì))，電阻R1＝400.0Ω，電阻R2＝200.0Ω，電流傳感器，開關(guān)S1、S2，導(dǎo)線若干。實(shí)驗(yàn)步驟如下：(1)斷開S1、S2，將電流傳感器正極與a節(jié)點(diǎn)相連，其數(shù)據(jù)采樣頻率為5000Hz，則采樣周期為2×10-4s。(2)閉合S1，電容器開始充電，直至充電結(jié)束，得到充電過程的I－t曲線如圖乙所示，由圖乙可知開關(guān)S1閉合瞬間流經(jīng)電阻R1的電流為15.0mA(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)。(3)保持S1閉合，再閉合S2，電容器開始放電，直至放電結(jié)束，則放電結(jié)束后電容器兩極板間電壓為2V。(4)實(shí)驗(yàn)得到放電過程的I－t曲線如圖丙所示，I－t曲線與坐標(biāo)軸所圍面積對應(yīng)電容器釋放的電荷量為0.0188C，則電容器的電容C為4.7×103μF。圖丙中I－t曲線與橫坐標(biāo)、直線t＝1s所圍面積對應(yīng)電容器釋放的電荷量為0.0038C，則t＝1s時(shí)電容器兩極板間電壓為5.2V(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。【解析】(1)采樣周期為T＝eq\f(1,f)＝eq\f(1,5000)s＝2×10-4s。(2)由題圖乙可知開關(guān)S1閉合瞬間流經(jīng)電阻R1的電流為15.0mA。(3)放電結(jié)束后電容器兩極板間電壓等于R2兩端電壓，根據(jù)閉合電路歐姆定律得電容器兩極板間電壓為UC＝eq\f(E,R1＋R2)R2＝2V。(4)充電結(jié)束后電容器兩端電壓為U′C＝E＝6V，故可得ΔQ＝(U′C－UC)C＝0.0188C，解得C＝4.7×103μF。設(shè)t＝1s時(shí)電容器兩極板間電壓為U″C，得(U′C－U″C)C＝0.0038C，代入數(shù)值解得U″C≈5.2V。考點(diǎn)二電容器的理解及動(dòng)態(tài)分析1．對電容定義式C＝eq\f(Q,U)的理解(1)一個(gè)電容器電容的大小是由電容器本身的因素決定的，與電容器的帶電情況無關(guān)。(2)不能理解為電容C與Q成正比，與U成反比。2．兩類典型動(dòng)態(tài)分析思路比較考向1電容器的理解【典例4】(2025·黑龍江大慶檢測)如圖所示，自動(dòng)體外除顫器是一種便攜式的醫(yī)療設(shè)備，它可以診斷特定的心律失常，并且給予電擊除顫，是可被非專業(yè)人員使用的用于搶救心臟驟?；颊叩尼t(yī)療設(shè)備。某型號自動(dòng)體外除顫器的電容器電容是16μF，先將其充電至電壓達(dá)到4kV，然后使用該除顫器，其電容器在4ms時(shí)間內(nèi)完成放電，下列說法正確的是(B)A．電容器充電后的電荷量為0.64CB．電容器放電的平均電流為16AC．電容器的擊穿電壓為4kVD．電容器放電完成后電容為零【解析】電容器充電后的帶電荷量Q＝CU＝16×10-6×4×103C＝0.064C，故A錯(cuò)誤；電容器該次放電的平均電流eq\x\to(I)＝eq\f(Q,t)＝eq\f(0.064,4×10-3)A＝16A，故B正確；該電容器此次充電后電壓為4kV，沒有被擊穿，則該電容器的擊穿電壓大于4kV，故C錯(cuò)誤；電容是表征電容器儲存電荷本領(lǐng)大小的物理量，是電容器的固有屬性，與電容器是否帶電無關(guān)，故D錯(cuò)誤。考向2兩極板間電壓不變的動(dòng)態(tài)分析【典例5】(2022·重慶卷)如圖為某同學(xué)采用平行板電容器測量材料豎直方向尺度隨溫度變化的裝置示意圖，電容器上極板固定，下極板可隨材料尺度的變化上下移動(dòng)，兩極板間電壓不變。若材料溫度降低時(shí)，極板上所帶電荷量變少，則(A)A．材料豎直方向尺度減小B．極板間電場強(qiáng)度不變C．極板間電場強(qiáng)度變大D．電容器電容變大【解析】根據(jù)題意可知極板之間電壓U不變，極板上所帶電荷量Q變少，根據(jù)電容定義式C＝eq\f(Q,U)可知，電容器的電容C減小，D錯(cuò)誤；根據(jù)電容的決定式C＝eq\f(εrS,4πkd)可知，極板間距d增大，極板之間形成勻強(qiáng)電場，根據(jù)E＝eq\f(U,d)可知，極板間電場強(qiáng)度E減小，B、C錯(cuò)誤；極板間距d增大，材料豎直方向尺度減小，A正確。考向3兩極板電荷量不變的動(dòng)態(tài)分析【典例6】(多選)如圖所示，C為中間插有電介質(zhì)的電容器，b極板與靜電計(jì)金屬球連接，a極板與靜電計(jì)金屬外殼都接地。開始時(shí)靜電計(jì)指針張角為零，在b板帶電后，靜電計(jì)指針張開了一定角度。以下操作能使靜電計(jì)指針張角變大的是(CD)A．將b板也接地B．b板不動(dòng)，將a板向右平移C．將a板向上移動(dòng)一小段距離D．取出a、b兩極板間的電介質(zhì)【解析】將b板也接地，a、b板間電壓為零，則靜電計(jì)指針張角為零，A錯(cuò)誤；b板不動(dòng)，將a板向右平移，根據(jù)C＝eq\f(εrS,4πkd)可知，d變小時(shí)C變大，Q不變時(shí)，根據(jù)C＝eq\f(Q,U)，可知U減小，即靜電計(jì)指針張角變小，B錯(cuò)誤；將a板向上移動(dòng)一小段距離，根據(jù)C＝eq\f(εrS,4πkd)可知，S變小時(shí)C變小，Q不變時(shí)，根據(jù)C＝eq\f(Q,U)可知U變大，即靜電計(jì)指針張角變大，C正確；取出a、b兩極板間的電介質(zhì)，根據(jù)C＝eq\f(εrS,4πkd)可知，εr變小時(shí)C變小，Q不變時(shí)，根據(jù)C＝eq\f(Q,U)可知U變大，即靜電計(jì)指針張角變大，D正確?？枷?電容器的綜合動(dòng)態(tài)分析【典例7】(多選)如圖所示的電路中，閉合開關(guān)，待電路穩(wěn)定后，可看成質(zhì)點(diǎn)的帶電小球恰好靜止在平行板電容器之間的M點(diǎn)，其中二極管可視為理想二極管，下列說法正確的是(BC)A．向右移動(dòng)R3的滑片，小球向下移動(dòng)B．向右移動(dòng)R1的滑片，小球的電勢能將減小C．向下移動(dòng)電容器的下極板，二極管右端電勢高于左端電勢D．?dāng)嚅_S后，緊貼電容器的上極板附近插入金屬板，M點(diǎn)的電勢將升高【解析】向右移動(dòng)R3的滑片，電容器兩端電壓不變，兩極板之間的電場強(qiáng)度不變，因此小球仍靜止不動(dòng)，A錯(cuò)誤；向右移動(dòng)R1的滑片，R2兩端電壓增大，電容器兩端電壓增大，兩極板之間的電場強(qiáng)度增大，小球受到的靜電力增大，小球?qū)⑾蛏线\(yùn)動(dòng)，靜電力做正功，小球的電勢能減小，B正確；向下移動(dòng)電容器的下極板，電容器極板間距d增大，根據(jù)C＝eq\f(εrS,4πkd)，C＝eq\f(Q,U)，可知C減小，若U不變時(shí)，Q將減小，但由于二極管的存在，電容器無法放電，所以Q不變，U增大，二極管右端電勢高于左端電勢，C正確；斷開S后，緊貼電容器的上極板附近插入金屬板，電容器極板間距d減小，根據(jù)C＝eq\f(εrS,4πkd)，C＝eq\f(Q,U)，E＝eq\f(U,d)，可得E＝eq\f(4πkQ,εrS)，可知極板間電場強(qiáng)度不變，M點(diǎn)到下極板間距不變，電勢差不變，因此M點(diǎn)電勢不變，D錯(cuò)誤。課時(shí)作業(yè)451．(5分)如圖所示，電容器上標(biāo)有“80V1000μF”字樣。下列說法正確的是(C)A．電容器兩端電壓為0時(shí)其電容為零B．電容器兩端電壓為80V時(shí)才能存儲電荷C．電容器兩端電壓為80V時(shí)儲存的電荷量為0.08CD．電容器兩端電壓低于80V時(shí)其電容小于1000μF解析：電容表征電容器儲存電荷的特性，與電壓U和電荷量Q無關(guān)，給定的電容器電容C一定，故A、D錯(cuò)誤；由于電容一定，由Q＝CU可知，電容器兩端只要有電壓，電容器就能存儲電荷，故B錯(cuò)誤；由Q＝CU可知，電容器兩端電壓為80V時(shí)儲存的電荷量為Q＝1000×10-6×80C＝0.08C，故C正確。2．(5分)如圖所示，目前多媒體教學(xué)一體機(jī)普遍采用了電容觸摸屏，因?yàn)楣ぷ髅嫔辖佑懈哳l信號，當(dāng)用戶手指觸摸電容觸摸屏?xí)r，手指相當(dāng)于接地導(dǎo)體，手指和工作面形成一個(gè)電容器，控制器由此確定手指位置。對于電容觸摸屏，下列說法正確的是(A)A．手指與屏的接觸面積變大時(shí)，電容變大B．手指與屏的接觸面積變大時(shí)，電容變小C．手指壓力變大時(shí)，手指與屏的工作面距離變小，電容變小D．手指壓力變大時(shí)，手指與屏的工作面距離變小，電容不變解析：根據(jù)C＝eq\f(εrS,4πkd)可知，手指與屏的接觸面積變大時(shí)，電容變大，故A正確，B錯(cuò)誤；同理，手指壓力變大時(shí)，手指與屏的工作面距離變小，電容變大，故C、D錯(cuò)誤。3．(5分)(2022·北京卷)利用如圖所示電路觀察電容器的充、放電現(xiàn)象，其中E為電源，R為定值電阻，C為電容器，A為電流表，V為電壓表。下列說法正確的是(B)A.充電過程中，電流表的示數(shù)逐漸增大后趨于穩(wěn)定B．充電過程中，電壓表的示數(shù)迅速增大后趨于穩(wěn)定C．放電過程中，電流表的示數(shù)均勻減小至零D．放電過程中，電壓表的示數(shù)均勻減小至零解析：充電過程中，隨著電容器C兩極板電荷量的積累，電路中的電流逐漸減小，電容器充電結(jié)束后，電流表示數(shù)為零，A錯(cuò)誤；電壓表測量電容器兩端的電壓，充電過程中，隨著電容器C兩極板電荷量的積累，電容器兩端的電壓迅速增大，電容器充電結(jié)束后，電容器兩端電壓即電壓表示數(shù)趨于穩(wěn)定，B正確；電容器放電過程的I－t圖像如圖所示，可知電流表和電壓表的示數(shù)不是均勻減小至0的，C、D錯(cuò)誤。4．(5分)如圖所示，一平行板電容器充電后與電源斷開。若電容器的正極板保持不動(dòng)，將負(fù)極板緩慢向右平移一小段距離x0，則電容器的電容C、極板上帶電荷量Q、兩極板間電勢差U及電場強(qiáng)度E與負(fù)極板移動(dòng)的距離x的關(guān)系圖像正確的是(D)解析：根據(jù)電容的決定式C＝eq\f(εrS,4πkd)，負(fù)極板向右移動(dòng)，極板間距離d增大，電容減小，故A錯(cuò)誤；充電后的電容器與電源斷開連接后，極板帶電荷量Q保持不變，故B錯(cuò)誤；由C＝eq\f(Q,U)，當(dāng)Q不變，C減小時(shí)，U增大，故C錯(cuò)誤；由C＝eq\f(εrS,4πkd)，C＝eq\f(Q,U)，E＝eq\f(U,d)可得E＝eq\f(4πkQ,εrS)，在帶電荷量Q一定時(shí)，只改變距離d，E不變，故D正確。5．(5分)(2024·遼寧卷)某種不導(dǎo)電溶液的相對介電常數(shù)εr與濃度Cm的關(guān)系曲線如圖甲所示，將平行板電容器的兩極板全部插入該溶液中，并與恒壓電源、電流表等構(gòu)成如圖乙所示的電路，閉合開關(guān)S后，若降低溶液濃度，則(B)A．電容器的電容減小B．電容器所帶的電荷量增大C．電容器兩極板之間的電勢差增大D．溶液濃度降低過程中電流方向?yàn)镸→N解析：降低溶液濃度，不導(dǎo)電溶液的相對介電常數(shù)εr增大，根據(jù)電容的決定式C＝eq\f(εrS,4πkd)可知電容器的電容增大，故A錯(cuò)誤；溶液不導(dǎo)電沒有形成閉合回路，電容器兩端的電壓不變，根據(jù)Q＝CU結(jié)合A選項(xiàng)分析可知電容器所帶的電荷量增大，故B正確，C錯(cuò)誤；根據(jù)B選項(xiàng)分析可知電容器所帶的電荷量增大，則給電容器充電，結(jié)合題圖可知電路中電流方向?yàn)镹→M，故D錯(cuò)誤。6．(5分)一個(gè)平行板電容器充電后與電源斷開，負(fù)極板接地，兩極板間有一正電荷(帶電荷量很少)固定在P點(diǎn)，如圖所示。以E表示兩極板間的場強(qiáng)，U表示兩極板間的電壓，W表示正電荷在P點(diǎn)的電勢能。若保持負(fù)極板不動(dòng)，將正極板移到圖中虛線所示的位置，那么(D)A．U不變，W不變 B．E變大，W變大C．U變小，W變大 D．U變小，E不變解析：若保持負(fù)極板不動(dòng)，將正極板移到虛線所示的位置，那么兩極板間距d減小，根據(jù)C＝eq\f(εrS,4πkd)可知，電容器的電容C增大，因帶電荷量Q一定，根據(jù)Q＝CU，可知兩極板間的電壓U減??；根據(jù)E＝eq\f(U,d)＝eq\f(Q,Cd)＝eq\f(4πkQ,εrS)，可得兩極板間場強(qiáng)E不變，根據(jù)UP0＝EdP0，可知P點(diǎn)與負(fù)極板間的電勢差不變，則P點(diǎn)的電勢不變，根據(jù)W＝qφ可知，正電荷在P點(diǎn)的電勢能不變，故D正確。7．(10分)(2023·新課標(biāo)卷)在“觀察電容器的充、放電現(xiàn)象”實(shí)驗(yàn)中，所用器材如下：電池、電容器、電阻箱、定值電阻、小燈泡、多用電表、電流表、秒表、單刀雙擲開關(guān)以及導(dǎo)線若干。(1)用多用電表的電壓擋檢測電池的電壓。檢測時(shí)，紅表筆應(yīng)該與電池的正極(選填“正極”或“負(fù)極”)接觸。(2)某同學(xué)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)電路如圖甲所示。先將電阻箱的阻值調(diào)為R1，將單刀雙擲開關(guān)S與“1”端相接，記錄電流隨時(shí)間的變化。電容器充電完成后，開關(guān)S再與“2”端相接，相接后小燈泡亮度變化情況可能是C。A．迅速變亮，然后亮度趨于穩(wěn)定B．亮度逐漸增大，然后趨于穩(wěn)定C．迅速變亮，然后亮度逐漸減小至熄滅(3)將電阻箱的阻值調(diào)為R2(R2＞R1)，再次將開關(guān)S與“1”端相接，再次記錄電流隨時(shí)間的變化情況，兩次得到的電流I隨時(shí)間t變化如圖乙中曲線所示，其中實(shí)線是電阻箱阻值為R2(選填“R1”或“R2”)時(shí)的結(jié)果，曲線與坐標(biāo)軸所圍面積等于該次充電完成后電容器上的電荷量(選填“電壓”或“電荷量”)。解析：(1)在使用多用電表時(shí)，應(yīng)保證電流從紅表筆流入，黑表筆流出，即“紅進(jìn)黑出”，因此紅表筆應(yīng)該與電池的正極接觸。(2)S與“1”端相接時(shí)，小燈泡不發(fā)光，電容器充電；S與“2”端相接時(shí)，電容器放電，且放電電流逐漸變小，直至為0，故C正確，A、B錯(cuò)誤。(3)開始充電時(shí)實(shí)線中的電流較虛線的小，說明電路中的電阻較大，對應(yīng)電阻箱阻值為R2；根據(jù)電流的定義式I＝eq\f(q,t)可知q＝It，則I－t圖像中曲線與橫軸圍成的面積表示充電完成后電容器上帶的電荷量。8．(5分)(多選)通過手機(jī)內(nèi)電容式加速度傳感器可以實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)步數(shù)的測量，傳感器原理如圖所示，電容器的M極板固定，當(dāng)手機(jī)的加速度變化時(shí)，與彈簧相連的N極板只能按圖中標(biāo)識的“前后”方向運(yùn)動(dòng)，圖中R為定值電阻。下列對傳感器描述正確的是(BC)A．靜止時(shí)，電流表示數(shù)為零，電容器M極板帶負(fù)電B．由靜止突然向前加速時(shí)，電容器的電容減小C．由靜止突然向前加速時(shí)，電流由b向a流過電流表D．保持向前勻減速運(yùn)動(dòng)時(shí)，電阻R以恒定功率發(fā)熱解析：靜止時(shí)，N極板不動(dòng)，電容器的電容不變，則電容器所帶電荷量不變，則電流表示數(shù)為零，因?yàn)殡娙萜鱉極板與電源正極相連，所以其帶正電，故A錯(cuò)誤；由靜止突然向前加速時(shí)，N極板向后運(yùn)動(dòng)，則極板間距變大，根據(jù)C＝eq\f(εrS,4πkd)可知，電容器的電容減小，電容器帶電荷量減小，則電容器放電，則電流由b向a流過電流表，故B、C正確；保持向前勻減速運(yùn)動(dòng)時(shí)，加速度恒定不變，則N極板的位置在某位置不動(dòng)，電容器所帶電荷量不變，電路中無電流，則電阻R發(fā)熱功率為零，故D錯(cuò)誤。9．(5分)如圖所示，D是一只理想二極管，電流只能從a流向b，而不能從b流向a。平行板電容器的A、B兩極板間有一帶電油滴，電荷量為q(電荷量很小不會影響兩板間電場的分布)，帶電油滴在P點(diǎn)處于靜止?fàn)顟B(tài)。以Q表示電容器儲存的電荷量，U表示兩極板間電壓，φP表示P點(diǎn)的電勢，EpP表示帶電油滴在P點(diǎn)的電勢能。若保持極板A不動(dòng)，將極板B稍向下平移，則下列說法中正確的是(D)A．Q減小 B．U減小C．φP減小 D．EpP減小解析：保持極板A不動(dòng)，將極板B稍向下平移，極板間距離d增大，根據(jù)電容的決定式C＝eq\f(εrS,4πkd)知，電容C減小，電容器的電壓不變時(shí)，則電容器所帶電荷量將要減小，由于二極管具有單向?qū)щ娦裕娙萜鞑荒芊烹?，所以電容器的電荷量Q保持不變，A錯(cuò)誤；由于電容C減小，由電容的定義式C＝eq\f(Q,U)，可知兩極板間電壓U變大，B錯(cuò)誤；根據(jù)C＝eq\f(εrS,4πkd)，C＝eq\f(Q,U)，E＝eq\f(U,d)，可得E＝eq\f(4πkQ,εrS)，極板間電場強(qiáng)度E不變，P點(diǎn)與B板間電勢差UPB＝EdPB，UPB增大，根據(jù)UPB＝φP－φB可知P點(diǎn)的電勢φP增大，根據(jù)平衡條件可知帶電油滴帶負(fù)電，根據(jù)EpP＝qφ可知油滴在P點(diǎn)的電勢能EpP減小，C錯(cuò)誤，D正確。10．(5分)如圖所示，M、N是平行板電容器的兩個(gè)極板，R0為定值電阻，R為滑動(dòng)變阻器，用絕緣細(xì)線將質(zhì)量為m、帶正電的小球懸于電容器內(nèi)部。閉合開關(guān)S，電容器極板帶電荷量為Q，小球靜止時(shí)懸線與豎直方向的夾角為θ。下列判斷正確的是(C)A．若只將變阻器滑片P緩慢地向b端移動(dòng)，則θ角減小B．若只將變阻器滑片P緩慢地向b端移動(dòng)，則電容器帶電荷量Q減小C．若只將電容器M極板靠近N極板，則θ角增大D．若只將電容器M極板靠近N極板，則電容器電荷量Q不變解析：由小球處于平衡狀態(tài)時(shí)懸線與豎直方向的夾角為θ可知Eq＝mgtanθ，若只將變阻器滑片P緩慢地向b端移動(dòng)，電容器兩極板之間的電壓增大，根據(jù)勻強(qiáng)電場電場強(qiáng)度與電勢差關(guān)系E＝eq\f(U,d)可知電