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当前位置:首页 > 行业资料 > 能源与动力工程 > 人教版选修3-1-静电场-1.11电容器的动态分析(习题+解析)
高中物理电容器的动态分析(答题时间:30分钟)1.如图所示,M、N是平行板电容器的两个极板,R0为定值电阻,R1、R2为可调电阻,用绝缘细线将质量为m、带正电的小球悬于电容器内部。闭合电键S,小球静止时受到悬线的拉力为F。调节R1、R2,关于F的大小判断正确的是()A.保持R1不变,缓慢增大R2时,F将变大B.保持R1不变,缓慢增大R2时,F将变小C.保持R2不变,缓慢增大R1时,F将变大D.保持R2不变,缓慢增大R1时,F将变小2.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。一带电油滴位于容器中的P点且恰好处于平衡状态。现将平行板电容器的上极板竖直向上移动一小段距离()A.带电油滴将沿竖直方向向上运动B.P点的电势将降低C.带电油滴的电势能将减小D.电容器的电容减小,极板带电量将增大3.平行板电容器C与三个可变电阻器R1、R2、R3以及电源(内阻不可忽略)连成如图所示的电路。闭合开关S待电路稳定后,电容器C两极板带有一定的电荷。要使电容器所带电荷量增加,以下方法中可行的是()A.只增大R1,其他不变B.只增大R2,其他不变C.只减小R3,其他不变D.只减小a、b两极板间的距离,其他不变4.影响平行板电容器电容的因素有很多,探究时需采用控制变量法。如图,已经充满电的两个极板所带电荷量不变,两极板正对面积为S,极板间的距离为d,静电计指针偏角为θ。实验中,改变电容器的结构,关于可能看到的现象,下列说法正确的是()A.保持d不变,增大S,则θ变大B.保持d不变,增大S,则θ变小C.保持S不变,减小d,则θ变大D.保持S不变,减小d,则θ不变5.如图,平行板电容器经开关K与电池连接,a处有一带电量非常小的点电荷。K是闭合的,Ua表示a点的电势,f表示点电荷受到的电场力。现将电容器的B板向下稍微移动,使两板间的距离增大,则()A.Ua变大,f变大B.Ua变大,f变小C.Ua不变,f不变D.Ua不变,f变小6.如图所示,电路中R1、R2均为可变电阻,电源内阻不能忽略,平行板电容器C的极板水平放置。闭合开关S,电路达到稳定时,带电油滴悬浮在两板之间静止不动,如果仅改变下列某一个条件,油滴能向上运动的是()A.减小R2的阻值B.减小电容器两极板的正对面积C.增大R1的阻值D.减小电容器两板间的距离7.一平行板电容器充电后与电源断开,正极板接地,两板间有一个负试探电荷固定在P点,如图所示,以C表示电容器的电容、E表示两板间的场强、φ表示P点的电势、Ep表示正电荷在P点的电势能,若正极板保持不动,将负极板缓慢向右平移一小段距离x0的过程中,各物理量与负极板移动距离x的关系图象正确的是()8.如图所示,充电后的平行板电容器水平放置,电容为C,极板间的距离为d,上极板正中位置有一小孔。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时速度恰为零(空气阻力忽略不计),极板间的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)极板间电场强度的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处的时间。9.如图所示,用长L=0.50m的绝缘轻质细线,把一个质量m=1.0g的带电小球悬挂在带等量异种电荷的平行金属板之间,平行金属板间的距离d=5.0cm,两板间电压U=1.0×103V。静止时,绝缘细线偏离竖直方向θ角,小球偏离竖直距离a=1.0cm。(θ角很小,为计算方便可认为tanθ≈sinθ,取g=10m/s2,需要求出具体数值,不能用θ角表示)求:(1)两板间电场强度的大小;(2)判断小球带何种电荷并计算其带电荷量;(3)在图示位置,若将细线突然剪断,小球做何种性质的运动?求加速度a的大小。1.B解析:根据共点力平衡,悬线的拉力F=22)()(Eqmg,R1上没有电流,增大R1,电容器两板间电压不变,E不变,F不变,CD错误;增大R2时,R0上电压降低,E减小,F将减小,A错误,B正确。2.B解析:将平行板电容器的上极板竖直向上移动一小段距离,根据UEd可知,场强减小,油滴受的电场力减小,故油滴将沿竖直方向向下运动,选项A错误;根据PPUEd可知,P点的电势将降低,选项B正确;由于油滴带负电,根据PPEUq可知油滴的电势能将增加,选项C错误;根据4SCkd可知,电容器的电容C减小,根据Q=CU可知极板带电量将减小,选项D错误;故选B。3.BD解析:电容器两端的电压等于电阻R2两端的电压,故只增大R1,其他不变时,R2两端的电压会减小,根据Q=CU,故电容器带电量减小,选项A错误;只增大R2,其他不变,则R2两端的电压会增大,根据Q=CU,故电容器带电量增大,选项B正确;电容器两端的电压与R3无关,故只减小R3,其他不变,电容器所带电荷量不变,选项C错误;只减小a、b两极板间的距离,根据4SCkd可知,C变大,根据Q=CU,故电容器带电量增大,选项D正确;故选BD。4.B解析:根据C=kds4,保持d不变,增大S,C增大,根据C=UQ,Q不变,U减小,θ变小,A错误、B正确;保持S不变,减小d,C增大,根据C=UQ,Q不变,U减小,θ变小,CD错误;故选B。5.B解析:由于开关K闭合,且电容器两极板始终与电源的两极相连,故电容器两极板之间的电压UAB保持不变。随B极板下移两极板之间的距离增大,根据E=dU可知两极板之间的电场强度E减小,由于UAa=EhAa,由于电场强度E减小,故UAa减小,由于UAB=UAa+UaB,所以UaB增大,由题图可知电源的负极接地,故B极板接地,所以B板的电势为0即UB=0,又UaB=Ua-UB,所以Ua=UaB增大。而点电荷在a点所受的电场力f=qE,由于E减小,所以电场力f减小。故B正确。故选B。6.CD解析:减小R2的阻值时,电容器两端的电压不变,故油滴仍静止,选项A错误;减小电容器两极板的正对面积,根据dUE可知,两极板的场强不变,故油滴仍静止,选项B错误;因为电容器两板间电压等于R1两端的电压,故增大R1的阻值,则电容器两板间电压变大,则油滴能向上运动,选项C正确;减小电容器两板间的距离,根据dUE可知,两极板的场强增大,故油滴向上运动,选项D正确;故选CD。7.D解析:当负极板右移时,d减小,由4()SCkdx=-可知,C与x图象不能为一次函数图象,故A错误;由QUC=可知,4kdQUS=,则4UkQEdS==,故E与d无关,故B错误;因正极板接地,设P点原来与正极板距离为l,则P点的电势φ=-El不变,故C错误;电势能E=φq=-Eql不变,为水平线,故D正确。8.解:(1)由v2=2gh①得ghv2(2)在极板间带电小球受重力和电场力,有maqEmgadv202得qddhmgE)(②EdUCUQ得qdhmgCQ)((3)加速过程,有:mgt1=mv…③减速过程,有:(mg-qE)t2=0-mv…④t=t1+t2…⑤联立①②③④⑤式解得:2hdhthg+=。9.解:(1)因为平行金属板之间为匀强电场,由UEd可知:341.0102.010/5.00.01UVEVmdm(2)小球受到的电场力沿电场方向,故小球带正电,则tanqEmg得8tan1.010mgqCE(3)对小球受力分析如图所示小球所受外力为恒力,故由静止开始做匀加速直线运动,由牛顿第二定律知:222()()0.2/Eqmgamsm
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