第一級：物理觀念——學(xué)考達(dá)標(biāo)
1.(2025·江蘇揚州開學(xué)考試)下列元器件,名稱正確的是( )
A.可變電容器、發(fā)光二極管、電阻箱、固定電容器
B.電源、固定電容器、電阻箱、固定電容器
C.線圈、固定電容器、電阻箱、二極管
D.可變電容器、發(fā)光二極管、滑動變阻器、固定電容器
2.(多選)某電容器上標(biāo)有“25 μF 450 V”字樣,下列對該電容器的說法正確的是( )
A.要使該電容器兩極板之間電壓增加1 V,所需電荷量為2.5×10-5 C
B.要使該電容器所帶電荷量為1 C,兩極板之間需加電壓2.5×10-5 V
C.該電容器能夠容納的電荷量最多為1.125×10-2 C
D.該電容器能夠承受的最大電壓為450 V
3.心室纖顫是一種可能危及生命的疾病。一種叫作心臟除顫器的設(shè)備,通過一個充電的電容器對心顫患者皮膚上的兩個電極板放電,讓一部分電荷通過心臟,使心臟完全停止跳動,再刺激心顫患者的心臟恢復(fù)正常跳動。如圖所示是一次心臟除顫器的模擬治療,如果充電后電容器的電壓為4.0 kV,電容器在一定時間內(nèi)放電至兩極板之間的電壓為0,這次放電有6.4×10-2 C的電荷量通過人體組織,則該心臟除顫器的電容器的電容為( )
FB.1.6 F
C.1.6 μFD.16 μF
4.電容器a、b的電荷量Q與電壓U的關(guān)系圖像如圖所示,則兩電容器的電容Ca、Cb大小關(guān)系為( )
A.Ca=CbB.CaCbD.Ca=12Cb
5.(多選)下列關(guān)于電容的說法正確的是( )
A.電容器A的電容比B的大,說明A所帶的電荷量比B多
B.電容是反映電容器儲存電荷本領(lǐng)的物理量
C.電容在數(shù)值上等于使兩極板間的電勢差為1 V時電容器需要帶的電荷量
D.由公式C=QU知,若電容器兩極板間電壓為10 V,每個極板所帶電荷量為2×10?5 C,則電容器的電容大小為4×10-6 F
6.(2024·甘肅高考)一平行板電容器充放電電路如圖所示。開關(guān)S接1,電源E給電容器C充電;開關(guān)S接2,電容器C對電阻R放電。下列說法正確的是( )
A.充電過程中,電容器兩極板間電勢差增加,充電電流增加
B.充電過程中,電容器的上極板帶正電荷,流過電阻R的電流由M點流向N點
C.放電過程中,電容器兩極板間電勢差減小,放電電流減小
D.放電過程中,電容器的上極板帶負(fù)電荷,流過電阻R的電流由N點流向M點
7.(2024·黑吉遼高考)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(a)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(b)所示的電路。閉合開關(guān)S后,若降低溶液濃度,則( )
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為M→N
8.(多選)一平行板電容器充電后與電源斷開,負(fù)極板接地,兩極板間有一個正檢驗電荷固定在P點,如圖所示。以C表示電容器的電容、E表示兩極板間的電場強度、φ表示P點的電勢、Ep表示正電荷在P點的電勢能,若正極板保持不動,將負(fù)極板緩慢向右平移一小段距離l0的過程中,下列各物理量與負(fù)極板移動距離x的關(guān)系圖像中正確的是( )
9.(12分)如圖所示,一平行板電容器接在U=12 V的直流電源上,電容C=3.0×10-10 F,兩極板間距離d=1.20×10-3 m,g取10 m/s2。
(1)求該電容器所帶電荷量;
(2)若板間有一帶電微粒,其質(zhì)量為m=2.0×10-3 kg,恰在板間處于靜止?fàn)顟B(tài),則該微粒所帶電荷量為多少?帶何種電荷?
第二級：科學(xué)思維與探究——選考進(jìn)階
10.(2025·山西晉城調(diào)研)(多選)有兩個不同的電容器C1和C2,電容器所帶電荷量Q與其兩端所加電壓U的關(guān)系如圖所示,圖中U2=2U1。電容器儲存的電勢能Ep=12CU2。關(guān)于兩電容器,下列說法正確的是( )
A.電容器C1的電容是C2的2倍
B.電容器C1的電容是C2的12
C.當(dāng)兩電容器所帶電荷量相同時,電容器C1儲存的電勢能大于電容器C2儲存的電勢能
D.圖中陰影部分代表電容器C1在U1時所儲存的電勢能
11.探究電容器兩極板間電勢差跟所帶電荷量的關(guān)系的實驗電路如圖所示,C1、C2是兩個完全相同的電容器,開始均不帶電,單刀雙擲開關(guān)S1和開關(guān)S2都處于斷開狀態(tài),實驗過程如下:開關(guān)S1先接“1”,再接“2”,然后斷開S1且閉合S2,斷開S2且S1接2,每次操作穩(wěn)定后數(shù)字電壓表V示數(shù)分別為U1、U2、U3、U4。則下列說法中正確的是( )
A.U2=12U1,U3=U2B.U2=U1,U3=12U2
C.U3=U2,U4=U3D.U3=12U2,U4=U3
12.(14分)如圖所示,平行板電容器、理想二極管、電源(內(nèi)阻不計)和開關(guān)組成串聯(lián)電路,兩極板水平放置,初始時電容器的板間距為L,電容器中央P點處的帶電油滴處于靜止?fàn)顟B(tài),電源的電動勢為 U,重力加速度為g,取大地的電勢為零。
(1)若僅將電容器下極板迅速下移L2,P點處的電勢將變?yōu)槎嗌?
(2)若僅將電容器下極板迅速上移L4,忽略充電時間,則上移后油滴從初位置運動到上極板所用的時間為多少?

（解析）同步分層精練(十一)
1.選A 題圖中元器件分別是可變電容器、發(fā)光二極管、電阻箱、固定電容器。故選A。
2.選AC 由題可知,該電容器的電容為25 μF,則由C=ΔQΔU可知,要增加1 V的電壓,需要增加的電荷量ΔQ=ΔUC=25×10-6×1 C=2.5×10-5 C,A正確;由C=QU可知,要使該電容器所帶電荷量為1 C,兩極板之間需加電壓U=QC=125×10?6 V=4×104 V,B錯誤;由題可知,電容器的額定電壓為450 V,則電荷量最多為Qm=CUm=2.5×10-5×450 C=1.125×10-2 C,C正確;電容器的額定電壓為450 V,該電容器能夠承受的最大電壓大于450 V,D錯誤。
3.選D 由電容定義式C=QU=1.6×10-5 F=16 μF,故選D。
4.選C 根據(jù)C=QU,可知Q-U圖像的斜率表示電容大小,由題圖可知ka>kb,則Ca>Cb,題圖中未給出具體數(shù)值,故無法求出Ca與Cb的具體比例關(guān)系,故選C。
5.選BC 電容器A的電容比B的大,只能說明電容器A容納電荷的本領(lǐng)比B強,與所帶的電荷量多少無關(guān),故A錯誤;電容是反映電容器儲存電荷本領(lǐng)的物理量,故B正確;由C=ΔQΔU知,電容在數(shù)值上等于使兩極板間電勢差為1 V時電容器需要帶的電荷量,故C正確;電壓為10 V,電荷量為2×10-5 C時,則電容C=QU=2×10-6 F,故D錯誤。
6.選C 根據(jù)電容C=QU,充電過程中,隨著電容器所帶電荷量的增加,電容器兩極板間電勢差增加,充電電流減小,故A錯誤;根據(jù)題圖可知,充電過程中,電容器的上極板帶正電荷,流過電阻R的電流由N點流向M點,故B錯誤;放電過程中,隨著電容器所帶電荷量的減小,電容器兩極板間電勢差減小,放電電流減小,故C正確;根據(jù)題圖可知,放電過程中,電容器的上極板帶正電荷,流過電阻R的電流由M點流向N點,故D錯誤。
7.選B 根據(jù)題圖(a)可知,降低溶液的濃度時,該不導(dǎo)電溶液的相對介電常數(shù)εr增大,結(jié)合電容的決定式C=εrS4πkd可知,電容器的電容增大,A錯誤;電容器一直與恒壓電源相連,則電容器兩極板之間的電勢差不變,C錯誤;根據(jù)電容的定義式C=QU并結(jié)合電容增大可知,電容器所帶的電荷量Q增大,則溶液濃度降低過程中,電容器充電,電路中的電流方向為N→M,B正確,D錯誤。
8.選BC 由電容的決定式C=εrS4πkd,可知C與兩極板間距離d成反比,故C與x不是線性關(guān)系,A錯誤;電容器充電后與電源斷開,電荷量Q不變,由C=εrS4πkd,Q=CU,U=Ed,可得E=4πkQεrS,可知電場強度E是定值,B正確;因負(fù)極板接地,電勢為零,所以P點電勢為φ=E(L-x),L為P點到負(fù)極板的初始距離,因為E不變,φ隨x增大而線性減小,C正確;由Ep=qφ,可知Ep與φ成正比,故也隨x增大而線性減小,D錯誤。
9.解析:(1)由C=QU得
Q=CU=3.0×10-10×12 C=3.6×10-9 C。
(2)帶電微粒恰在極板間靜止,則帶電微粒帶負(fù)電,并且有qE=mg,而E=Ud,
解得q=mgdU=2.0×10?3×10×1.20×10?312 C=2.0×10-6 C。
答案:(1)3.6×10-9 C (2)2.0×10-6 C 負(fù)電荷
10.選AD 根據(jù)C=QU,電容器C1的電容是C2的2倍,故A正確,B錯誤;當(dāng)兩電容器所帶電荷量相同時,電容器C1兩端電壓是電容器C2的12,根據(jù)電勢能Ep=12CU2可知,電容器C1儲存的電勢能小,根據(jù)微元法可知,題圖中陰影部分代表電容器C1在U1時所儲存的電勢能,故C錯誤,D正確。
11.選A 開關(guān)S1先接“1”,電源對電容器C1充電,兩端電壓為U1;再接“2”,兩電容器并聯(lián),總電荷量不變,相當(dāng)于增大橫截面積,由C=εrS4πkd,U=QC,可知總的電容變?yōu)樵瓉淼?倍,電壓變?yōu)樵瓉淼?2,即U2=12U1;然后斷開S1,電容器C1的電荷量是原來的一半,閉合S2,電容器C2的電荷量被中和,電容器C1在電容不變的情況下,電壓變?yōu)樽畛醯囊话?即U3=U2=12U1;斷開S2且S1接“2”,同理可知U4=12U3,只有A選項內(nèi)容完全正確。
12.解析:(1)將電容器下極板迅速下移L2時,板間距變大,電容器電容變小,但由于二極管具有單向?qū)щ娦?電容器無法放電,電容器電荷量保持不變,電場強度保持不變
則E1=UL
P點處的電勢將變?yōu)棣?UPB=E1×L2+L2=U。
(2)若僅將電容器下極板迅速上移L4,電容器充電,極板間電壓不變,電場強度變?yōu)镋2=UL?L4=4U3L=43E1
油滴的加速度變?yōu)閍=qE2?mgm
又qE1=mg
聯(lián)立各式解得a=g3
由勻變速直線運動規(guī)律得L2=12at2,解得t=3Lg。
答案:(1)U (2)3Lg

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