高中物理 加強練習第九章　90.電容器及其動態問題分析

90.電容器及其動態問題分析(分值：30分)1~5題每題6分1.(多選)(2025·福建福州市三模)如圖所示，平行板電容器兩極板水平放置，上極板帶正電，與靜電計相連。靜電計外殼與下極板接地。一帶電微粒以一初速度平行于極板射入，恰能沿直線穿過電容器。帶電靜電計的內部空間分布電場，等勢面分布如圖所示。不計空氣阻力。下列說法正確的是()A.微粒帶負電B.P點和Q點電勢相同C.將上極板向上平移，靜電計指針張角增大D.將上極板向上平移，將帶電微粒從同一位置平行于極板射入，電勢能可能增大答案AC解析帶電微粒受力平衡，則其帶負電，故A正確；由題圖可知，P點電勢比Q點高，故B錯誤；上極板向上平移時，由C=εrS4πkd，U=QC可知平行極板的電容C減小，則板間電壓U增大，即靜電計指針張角增大，故C正確；由C=εrS4πkd，可得U=QC=2.(2025·浙江臺州市二模)電容器是一種可以儲存電荷和電能的裝置，用平行板電容器還可以產生勻強電場，常使用于電子儀器中。如圖為一個含有電容器、滑動變阻器、理想二極管、理想電流表、開關K和電源的電路，初始時開關K閉合，下列對于此電路的說法正確的是()A.開關K保持閉合時，兩個二極管均發光B.開關K保持閉合時，增大電容器兩極板的距離，電流表中有向上的電流C.在斷開K的瞬間，兩個二極管均發光D.若只增大R2接入電路的阻值，則開關K斷開后，電容器放電的時間會變長答案D解析開關K保持閉合時，紅色二極管正常發光，綠色二極管不發光，故A錯誤；開關K保持閉合時，增大電容器兩極板的距離，根據電容的決定式可知，電容減小，兩極板間電壓不變，則電容器所帶電荷量減小，電容器放電，所以電流表中有向下的電流，故B錯誤；在斷開K的瞬間，電容器放電，只有紅色二極管發光，故C錯誤；若只增大R2接入電路的阻值，則電容器兩極板間電壓增大，電容器所帶電荷量增大，當開關K斷開后，放電的時間會變長，故D正確。3.(多選)(2025·河南省部分名校期中)如圖所示，兩塊水平放置的平行金屬板M、N，下極板N接地?，F將其與理想二極管串聯，與靜電計并聯，初始電容器所帶電量為零。R0為定值電阻，R1和R2為電阻箱，閉合開關S穩定后，一帶電油滴恰好靜止于兩板間的P點，則下列說法正確的是()A.斷開開關S，M板稍微上移，靜電計指針偏角變大B.斷開開關S，N板稍微下移，帶電油滴的電勢能增大C.保持開關S閉合，增大R1阻值，帶電油滴仍然靜止不動D.保持開關S閉合，增大R2阻值，平行板電容器的帶電荷量減小答案AC解析斷開開關S，電荷量保持不變，根據電容決定式C=εrS4πkd，M板稍微上移，d變大，電容減小，根據電容定義式C=QU根據電容決定式C=εrS4πkd，電容定義式C=QU，板間場強為E=斷開開關S，電荷量保持不變，所以板間電場強度不變；P與下極板間電勢差為U=EdPN可知P與下極板間電勢差變大，而N板的電勢始終為零，所以P點電勢降低，且為負值。由題圖可知N板為正極板，液滴處于靜止狀態，根據平衡條件可知液滴帶正電；根據Ep=qφ可知N板稍微下移，帶電油滴的電勢能降低，故B錯誤；保持開關S閉合，電容器兩板間電壓等于電阻R0兩端的電壓，當增大R1的阻值，R0兩端的電壓減小，電容器兩板間電壓降低，根據C=QU可知電容器將會放電，因為二極管的單向導電性，電容器的電荷量不能減少，所以保持電荷量不變，根據E=可知板間電場強度不變，所以液滴仍然靜止不動，故C正確；保持開關S閉合，電容器兩板間電壓等于電阻R0兩端的電壓，電容器兩板間電壓與R2的阻值無關，根據C=QU可知當增大R2的阻值，平行板電容器的帶電荷量保持不變，故D4.某同學將密立根油滴實驗簡化為如圖所示的裝置，在真空環境下帶電油滴從噴霧器的噴嘴噴出，落到平行板電容器兩極板間，調節兩極板間的電壓U，恰使某個油滴懸浮在P點?，F保持兩極板間的電壓U不變，已知油滴質量為m，兩板間距為d，重力加速度大小為g，電容器的下極板接地。下列說法正確的是()A.油滴帶負電，電荷量為q=2B.若只增大兩極板間距d，該油滴將向上加速運動C.若只將正極板下移一小段距離，油滴的電勢能減小D.若只將負極板下移一小段距離，P處的電勢降低答案C解析根據題圖可知，上極板帶正電，下極板帶負電，電場方向向下，由于油滴懸浮在P點平衡，可知靜電力方向向上，靜電力方向與電場方向相反，可知油滴帶負電，且有mg=qUd，解得q=mgdU，A錯誤；極板間的電壓U不變，根據E=Ud，若只增大兩極板間距d，則極板間電場強度減小，靜電力小于重力，則該油滴將向下加速運動，B錯誤；若只將正極板下移一小段距離，即極板間距減小，根據上述可知，極板間電場強度增大，設P點到下極板間距為dP，油滴電荷量大小為q，P點與下極板電勢差為UP=φP-0=φP，根據E=Ud=UPdP=φPdP，Ep=-qφP。若只將正極板下移一小段距離，極板之間的間距減小，電場強度增大，P點電勢增大，由于油滴帶負電，可知，此時油滴的電勢能減小，C正確；由于保持兩極板間的電壓U不變，電容器的下極板接地，即上極板電勢大小為U，設上極板與P點的電勢差為U上P，上極板與P點的距離為d上P，則有U上P=U-φP=Ed上P故φP=5.(多選)(2024·天津市濱海新區三模)當云層中包含有大量的電荷時，云層和大地之間可視為一個巨大的平行板電容器。如圖所示，云層帶正電，且云層帶電量不變，取地面的電勢為零。在云層和地面間的P點處懸浮有一帶電微粒。下列說法正確的是()A.微粒帶負電B.若云層高度下降，P點的電勢降低C.若云層高度下降，微粒將向上運動D.若云層高度下降，微粒的電勢能不變答案AD解析云層與大地間形成的電場方向向下，若微粒能懸浮在空中，則微粒受到向上的靜電力，微粒帶負電，故A正確