专题23 电容器—七年高考（2011-2017）物理试题分项精析版

专题23 电容器—七年高考（2011-2017）物理试题分项精析版

‎ ‎ 一、单项选择题 ‎1．【2017·江苏卷】如图所示，三块平行放置的带电金属薄板、、中央各有一小孔，小孔分别位于、、点．由点静止释放的电子恰好能运动到点．现将板向右平移到点，则由点静止释放的电子 ‎ ‎ ‎（A）运动到点返回 ‎（B）运动到和点之间返回 ‎（C）运动到点返回 ‎（D）穿过点 ‎【答案】A ‎ ‎ ‎【考点定位】带电粒子在电场中的运动 动能定理 电容器 ‎【名师点睛】本题是带电粒子在电场中的运动，主要考察匀变速直线运动的规律及动能定理，重点是电容器的动态分析，在电荷量Q不变的时候，板间的电场强度与板间距无关．‎ ‎2．【2016·浙江卷】以下说法正确的是 A．在静电场中，沿着电场线方向电势逐渐降低 B．外力对物体所做的功越多，对应的功率越大 C．电容器电容C与电容器所带电荷量Q成正比 D．在超重和失重现象中，地球对物体的实际作用力发生了变化 ‎【答案】A ‎【解析】在静电场中，沿着电场线的方向电势逐渐降低，选项A正确；根据 可知，外力对物体所做的功越多，对应的功率不一定越大，选项B错误；电容器的电容C与电容器所带电荷量Q无关，只与两板的正对面积、两板间距以及两板间的电介质有关，选项C错误；在超重和失重现象中，地球对物体的实际作用力没有发生变化，只是物体的视重发生了变化，选项D错误；故选A。‎ ‎【考点定位】电势；功率；电容器；超重和失重 ‎【名师点睛】此题考查了四个简单的知识点，都是很基础的知识，只要平时学习扎实，有一定的物理功底即可解答。注意答案C中，电容器电容的决定因素是两极板相对面积、两极板间距离和两极板间的电介质的介电常数，要分清物理量的定义式和决定式。‎ ‎3．【2016·全国新课标Ⅰ卷】一平行板电容器两极板之间充满云母介质，接在恒压直流电源上，若将云母介质移出，则电容器 A．极板上的电荷量变大，极板间的电场强度变大 B．极板上的电荷量变小，极板间的电场强度变大 C．极板上的电荷量变大，极板间的电场强度不变 D．极板上的电荷量变小，极板间的电场强度不变 ‎【答案】D ‎ ‎ ‎【考点定位】平行板电容器 ‎【名师点睛】本题主要考查平行板电容器的动态平衡，要注意正确应用电容的决定式、定义式，板间场强公式。‎ ‎4．【2016·天津卷】如图所示，平行板电容器带有等量异种电荷，与静电计相连，静电计金属外壳和电容器下极板都接地。在两极板间有一个固定在P点的点电荷，以E表示两板间的电场强度，Ep表示点电荷在P点的电势能，θ表示静电计指针的偏角。若保持下极板不动，将上极板向下移动一小段距离至图中虚线位置，则 ‎ ‎ A．θ增大，E增大 B．θ增大，Ep不变 C．θ减小，Ep增大 D．θ减小，E不变 ‎【答案】D ‎ ‎ ‎【考点定位】电容器、电场强度、电势及电势能 ‎【名师点睛】此题是对电容器的动态讨论；首先要知道电容器问题的两种情况：电容器带电荷量一定和电容器两板间电势差一定；其次要掌握三个基本公式：，，Q=CU；同时记住一个特殊的结论：电容器带电荷量一定时，电容器两板间的场强大小与两板间距无关。‎ ‎5．【2011·天津卷】板间距为d的平行板电容器所带电荷量为Q时，两极板间的电势差为U1，板间场强为E1。现将电容器所带电荷量变为2Q，板间距变为，其他条件不变，这时两极板间电势差为U2，板间场强为E2，下列说法正确的是 A．U2 = U1，E2 = E1 B．U2 = 2U1，E2 = 4E1‎ C．U2 = U1，E2 = 2E1 D．U2 = 2U1，E2 = 2E1‎ ‎【答案】C ‎【解析】，，当电荷量变为2Q时，，，C选项正确。‎ ‎【考点定位】平行板电容器 ‎6．【2012·江苏卷】一充电后的平行板电容器保持两极板的正对面积、间距和电荷量不变，在两极板间插入一电介质，其电容C和两极板间的电势差U的变化情况是 A． C和U均增大 B．C增大，U减小 C．C减小，U增大 D．C和U均减小 ‎【答案】B ‎【解析】由可知，插入电解质时，电容C变大，由 ‎，可知电量不变，电压U减小，B项正确。‎ ‎【考点定位】本题考查电容公式及其相关知识 ‎7．【2013·新课标全国卷Ⅰ】一水平放置的平行板电容器的两极板间距为d，极板分别与电池两极相连，上极板中心有一小孔（小孔对电场的影响可忽略不计）。小孔正上方处的P点有一带电粒子，该粒子从静止开始下落，经过小孔进入电容器，并在下极板处（未与极板接触）返回。若将下极板向上平移，则从P点开始下落的相同粒子将 A．打到下极板上 B．在下极板处返回 C．在距上极板处返回 D．在距上极板处返回 ‎【答案】 D ‎ ‎ ‎【考点定位】 动能定理、电场力做功、匀强电场电场强度和电势差的关系 ‎8．【2014·海南卷】如图，一平行板电容器的两极板与一电压恒定的电源相连，极板水平放置，极板间距为d；在下极板上叠放一厚度为l的金属板，其上部空间有一带电粒子P静止在电容器中。当把金属板从电容器中快速抽出后，粒子P开始运动。重力加速度为g。粒子运动的加速度为 ‎ ‎ A． B． C． D．‎ ‎【答案】A ‎【解析】 电容器的两极板与电源相连，可知极板间电压恒定，有金属板存在时，板间电场强度为，此时带电粒子静止，可知，把金属板从电容器中抽出后，板间电场强度为，此时粒子加速度为，联立可得，‎ ‎【考点定位】平行板电容器、匀强电场中电压与电场强度的关系 ‎9．【2015·安徽·20】已知均匀带电的无穷大平面在真空中激发电场的场强大小为，其中为平面上单位面积所带的电荷量，为常量。如图所示的平行板电容器，极板正对面积为S，其间为真空，带电荷量为Q。不计边缘效应时，极板可看作无穷大导体板，则极板间的电场强度大小和两极板间相互的静电引力大小分别为 ‎ ‎ A．和 B．和 C．和 D．和 ‎【答案】D ‎ ‎ ‎【考点定位】考查电场知识。‎ ‎10．【2015·海南·5】 如图所示，一充电后的平行板电容器的两极板相距l，在正极板附近有一质量为M、电荷量为q（q＞0）的粒子，在负极板附近有另一质量为m、电荷量为-q的粒子，在电场力的作用下，两粒子同时从静止开始运动。已知两粒子同时经过一平行于正极板且与其相距的平面。若两粒子间相互作用力可忽略，不计重力，则M：m为（ ）‎ ‎ ‎ A．3:2 B．2：‎1 ‎ C．5:2 D．3:1 ‎ ‎【答案】A ‎【解析】设电场强度为E，两粒子的运动时间相同，对M有，，；对m有，，联立解得，A正确。‎ ‎【考点定位】带电粒子在电场中的运动 ‎11．【2015·全国新课标Ⅱ·14】如图所示，两平行的带电金属板水平放置。若在两板中间a点从静止释放一带电微粒，微粒恰好保持静止状态。现将两板绕过a点的轴（垂直于纸面）逆时针旋转45°，再由a点从静止释放一同样的微粒，改微粒将 ‎ ‎ A．保持静止状态 B．向左上方做匀加速运动 C．向正下方做匀加速运动 D．向左下方做匀加速运动 ‎【答案】D ‎ ‎ ‎【考点定位】电容器，电场力，力的平衡。‎ 二、多项选择题 ‎12．【2012·广东卷】如图是某种静电矿料分选器的原理示意图，带电矿粉经漏斗落入水平匀强电场后，分落在收集板中央的两侧，对矿粉分离的过程，下列表述正确的有 ‎ ‎ A．带正电的矿粉落在右侧 B．电场力对矿粉做正功 C．带负电的矿粉电势能变大 D．带正电的矿粉电势能变小 ‎【答案】BD ‎【解析】由图可知，矿料分选器内的电场方向水平向左，带正电的矿粉受到水平向左的电场力，所以会落到左侧，选项A错误；无论矿粉带什么电，在水平方向上都会在电场力的作用下沿电场力的方向偏移，位移与电场力的方向相同，电场力做正功，选项B正确；带负电的矿粉电场力做正功，所以电势能减小，选项C错误；带正电的矿粉电场力做正功，所以电势能减小，选项D正确；故选BD ‎【考点定位】本题考查电场力、电势能等相关知识 ‎13．【2012·海南卷】将平行板电容器两极板之间的距离、电压、电场强度大小和极板所带的电荷量分别用d、U、E和Q表示。下列说法正确的是 A．保持U不变，将d变为原来的两倍，则E变为原来的一半 B．保持E不变，将d变为原来的一半，则U变为原来的两倍 C．保持d不变，将Q变为原来的两倍，则U变为原来的一半 D．保持d不变，将Q变为原来的一半，则E变为原来的一半 ‎【答案】AD ‎ ‎ ‎【考点定位】电容器动态变化 三、非选择题 ‎14．【2012·全国卷】如图，一平行板电容器的两个极板竖直放置，在两极板间有一带电小球，小球用一绝缘轻线悬挂于O点。先给电容器缓慢充电，使两级板所带电荷量分别为﹢Q和﹣Q，此时悬线与竖直方向的夹角为π/6。再给电容器缓慢充电，直到悬线和竖直方向的夹角增加到π/3，且小球与两极板不接触。求第二次充电使电容器正极板增加的电荷量。‎ ‎ ‎ ‎【答案】‎ ‎【解析】设电容器的电容为C，第一次充电Q后，电容器两极板间电势差，两板间为匀强电场，场强，设电场中小球带电量为，则所受电场力小球在电容器中受重力，电场力和拉力平衡，如图所示 ‎ ‎ ‎【考点定位】本题考查平行板电容器、电场力、受力分析、电场强度与电势差关系及其相关知识。‎ ‎15．【2014·上海卷】如图，一对平行金属板水平放置，板间距为d，上极板始终接地。长度为d/2、质量均匀的绝缘杆，上端可绕上板中央的固定轴0在竖直平面内转动，下端固定一带正电的轻质小球，其电荷量为q。当两板间电压为U1时，杆静止在与竖直方向OO′夹角=300的位置；若两金属板在竖直平面内同时绕O、O′顺时针旋转=15至图中虚线位置时，为使杆仍在原位置静止，需改变两板间电压。假定两板间始终为匀强电场。求:‎ ‎ ‎ ‎（1）绝缘杆所受的重力G；‎ ‎（2）两板旋转后板间电压U2。‎ ‎（3）在求前后两种情况中带电小球的电势能W1与W2时，某同学认为由于在两板旋转过程中带电小球位置未变，电场力不做功，因此带电小球的电势能不变。你若认为该同学的结论正确，计算该电势能；你若认为该同学的结论错误，说明理由并求W1与W2。‎ ‎【答案】（1）（2）（3），‎ ‎【解析】 （1）绝缘杆长度设为，则重力作用点在几何中心即距离O点处，重力的力臂为 电场力大小为，电场力的力臂为 根据杠杆平衡有 整理可得 ‎（2）两板旋转后，质点不变，重力不变，重力力臂不变，两个极板之间的距离变为 电场力大小为，力臂变为 根据杠杆平衡则有 可得 ‎ ‎ ‎【考点定位】电场力做功 电势能 ‎ ‎ ‎ ‎