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1、2022年高中物理 每日一題之快樂暑假 第08天 電容器的電容(含解析)新人教版選修1
考綱要求:Ⅰ
難易程度:★★☆☆☆
根據(jù)電容器電容的定義式C=,可知
A.電容器帶電的電荷量Q越多,它的電容C就越大,C與Q成正比
B.電容器不帶電時,其電容為零
C.電容器兩極之間的電壓U越高,它的電容C就越小,C與U成反比
D.電容器的電容大小與電容器的帶電情況無關
【參考答案】D
【名師點睛】本題考查對電容的理解能力。電容的定義式C=是采用比值定義法,有比值定義的共性,C與Q、U無關,反映電容器本身的特性。
【知識補給】
電容器
一、對電容器的充、放電和電容的理解
1.電
2、容器的充、放電
(1)充電:使電容器帶電的過程,充電后電容器兩極板帶上等量的異種電荷,電容器中儲存電場能。
(2)放電:使充電后的電容器失去電荷的過程,放電過程中電場能轉化為其他形式的能。
2.電容
(1)定義:電容器所帶的電荷量Q與電容器兩極板間的電勢差U的比值。
(2)定義式:。
(3)物理意義:表示電容器容納電荷本領大小的物理量。
3.平行板電容器
(1)影響因素
平行板電容器的電容與正對面積成正比,與介質的介電常數(shù)成正比,與兩板間的距離成反比。
(2)決定式
,k為靜電力常量。
特別提醒 適用于任何電容器,但僅適用于平行板電容器。
二、平行板電容器的動態(tài)分析
3、
1.對公式的理解
電容,不能理解為電容C與Q成正比、與U成反比,一個電容器電容的大小是由電容器本身的因素決定的,與電容器是否帶電及帶電多少無關。
2.運用電容的定義式和決定式分析電容器相關量變化的思路
(1)確定不變量,分析是電壓不變還是所帶電荷量不變。
(2)用決定式分析平行板電容器電容的變化。
(3)用定義式分析電容器所帶電荷量或兩極板間電壓的變化。
(4)用分析電容器兩極板間電場強度的變化。
3.電容器兩類問題的比較
分類
充電后與電池兩極相連
充電后與電池兩極斷開
不變量
U
Q
d變大
C變小→Q變小、E變小
C變小→U變大、E不變
S變大
C變
4、大→Q變大、E不變
C變大→U變小、E變小
εr變大
C變大→Q變大、E不變
C變大→U變小、E變小
關于電容器和電容的下列說法正確的是
A.電容器所帶的電荷量是指兩個極板所帶電荷量的絕對值的和
B.電容是用來描述電容器容納電荷本領的物理量,所以電容器所帶電荷量越多,它的電容就越大
C.某一電容器標注的是 “300 V,5 μF”,其含義是只有當電壓為300 V時,它的電容才等于5 μF
D.法拉(F)是電容的國際單位,但是這個單位很大,通常用微法(μF)這個單位,1 F=106 μF
下列關于電容器電容的大小的說法中,正確的是
A.電容器兩極板間的距離越大,其電容越
5、大
B.電容器的電容與兩極板間的距離無關
C.電容器兩極板的正對面積越大,其電容越小
D.電容器兩極板的正對面積越大,其電容越大
關于電容器的充、放電,下列說法中不正確的是
A.充、放電過程中,外電路有瞬時電流
B.充、放電過程中,外電路有恒定電流
C.充電過程中電源提供的電能全部轉化為內能
D.放電過程中電容器中的電場能逐漸減少
某一電容器標注的是:“300 V,5 μF”,則下述說法正確的是
A.該電容器可在300 V以下電壓正常工作
B.該電容器只能在300 V電壓時正常工作
C.電壓是200 V時,電容不是5 μF
D.電容是5 μF,等于5×10-12 F
6、
對一電容器充電時電容器的電容C,帶電荷量Q,電壓U之間的關系圖象如下圖所示,其中正確的是
在如圖所示的實驗裝置中,平行板電容器的極板B與一靜電計相接,極板A接地。下列操作中可以觀察到靜電計指針張角變大的是
A.極板A上移
B.極板A右移
C.極板間插入一定厚度的金屬片
D.極板間插入一云母片
一平行板電容器充電后與電源斷開,負極板接地,在兩極板間有一正電荷(電量很?。┕潭ㄔ赑點,如圖所示。以E表示兩極板間的場強,U表示電容器的電壓,ε表示正電荷在P點的電勢能,若保持負極板不動,將正極板移到圖中虛線所示的位置,則
A.U變小,E不變
B.E變大,ε變大
C.U變小
7、,ε不變
D.U不變,ε不變
一個板間為真空環(huán)境的平行板電容器,極板間距離為d,正對面積為S,充以電荷量Q后,兩極板間電壓為U,為使電容器的電容加倍,可采用的辦法是
A.將電壓變?yōu)閁/2
B.將帶電荷量變?yōu)?Q
C.將極板正對面積變?yōu)?S
D.將兩極間充滿介電常數(shù)為原來2倍的電介質
【參考答案】
D 根據(jù)電容器的決定式,則電容器兩極板間的距離越大,其電容器越小,選項A錯誤; 電容器的電容與兩極板間的距離有關,選項B錯誤;電容器兩極板的正對面積越大,其電容越大,選項C錯誤,D正確。
BC 充、放電過程中,外電路有逐漸減小的瞬時電流,選項A正確,B錯誤;充電過程中電源提供的
8、電能轉化為內能和電容器的電場能,選項C錯誤;放電過程中電容器中的電場能逐漸減少,選項D正確;此題選擇不正確的,故選BC。
A 300 V是電容器允許的最高電壓,5 μF是電容器的容量,與電壓高低無關,A正確,BC錯誤;
1 F=106 μF=1012 PF,故電容是5 μF,等于5×10-6 F,故D錯誤;故選A。
CD 電容的定義式是,可知電容器電容的大小與電容器所帶電荷量Q以及電容器兩極板之間的電壓無關,由電容器本身決定,對于給定的電容器電容C是一定的,故AB錯誤,C正確;C一定,由,得知,,故D正確。
【名師點睛】解決本題的關鍵是掌握電容的定義式,知道C與Q和U無關,根據(jù),知
9、Q與U成正比,同時理解電容器電容大小與哪些因素有關。
A 極板A上移,極板正對面積減小,根據(jù)電容的決定式,可知電容C減小,電容器的電荷量Q不變,由電容的定義式,可知板間電勢差增大,則指針張角變大,故A正確;極板A右移,板間距離減小,根據(jù)電容的決定式,可知電容C增大,電容器的電荷量Q不變,由電容的定義式,可知板間電勢差減小,則指針張角變小,故B錯誤;極板間插入一定厚度的金屬片,相當于板間距離減小,根據(jù)電容的決定式,可知電容C增大,電容器的電荷量Q不變,由電容的定義式,可知板間電勢差減小,則指針張角變小,故C錯誤;極板間插人一云母片,根據(jù)電容的決定式,可知電容C增大,電容器的電荷量Q不變,由電
10、容的定義式,可知板間電勢差減小,則指針張角變小,故D錯誤。
【名師點睛】對于電容器動態(tài)變化分析問題,關鍵掌握電容的決定式和電容的定義式,結合進行分析。
【點評】本題是電容器的動態(tài)變化分析問題,難點是確定電場強度的變化,只要得出電場強度的變化,就可以得出P與負極板電勢差的變化,得出P點的電勢以及電荷在P點電勢能的變化。
CD 判斷電容是否變化的公式有兩個,一是電容的定義式C=,二是電容的決定式C=。將極板間的電壓變?yōu)閁/2,則電容不變,因為電容是電容器本身的一種性質,一旦電容器做好了,其電容的大小就不改變了,選項A錯誤;將帶電荷量變?yōu)?Q也不會改變電容器的電容大小,選項B錯誤;將極板正對面積變?yōu)?S,根據(jù)其決定式可知,電容會加倍,故選項C正確;將兩極間充滿介電常數(shù)為原來2倍的電介質也會使其電容加倍,選項D正確。
【名師點晴】電容是反映電容器本身性質的物理量,一旦電容器做好了,則其電容的大小也就確定了,電容的大小不隨其兩端電壓、極板所帶電荷量大小的變化而變化;影響電容大小的因素有本身的正對面積、極板間的距離和極板間的介電常數(shù)等。