- 电容器
- 共224题
如图所示的电路中,三个电阻的阻值都相同,E为直流电源,其内阻可忽略不计.平行板电容器两极板间的距离为d.在两极板间的中点P处有一个带电质点,当电键K断开时,带电质点恰好保持静止.现把电键K闭合,带电质点就开始运动,设电容器两极板间的电压在极短时间内达到稳定值,不计空气阻力,重力加速度为g,求带电质点首次碰到极板时的速度.
正确答案
解:当电键K断开时,由欧姆定律得:电容器板间电压为U1=E;闭合电键K时,电容器两板间的电压U2=E.则得U2=
可见,电容器两板间电压变大,板间电场强度变大,小球所受的电场力变大,所以带电小球向上极板运动.
当电键K断开时,有mg=q
闭合电键K时,小球的加速度为a===
由运动学公式有,v2=2ad
代入解得,v==
答:带电小球到达该极板时的速度大小为.
解析
解:当电键K断开时,由欧姆定律得:电容器板间电压为U1=E;闭合电键K时,电容器两板间的电压U2=E.则得U2=
可见,电容器两板间电压变大,板间电场强度变大,小球所受的电场力变大,所以带电小球向上极板运动.
当电键K断开时,有mg=q
闭合电键K时,小球的加速度为a===
由运动学公式有,v2=2ad
代入解得,v==
答:带电小球到达该极板时的速度大小为.
如图所示,电源内电阻r=2Ω,R1=28Ω,R2=R3=30Ω,当K断开时,电容器所带电量为q1;当K闭合时,电容器所带电量为q2,则q1:q2 为( )
正确答案
解析
解:开关断开稳定时,电路中没有电流,电容器的电压等于电源的电动势,即U1=E
开关闭合稳定时,电容器的电压等于电阻R3两端的电压,则U3=E=0.5E.
对于给定电容器,电容不变,由Q=CU得,Q1:Q2=U1:U3=2:1.
故选:C.
某一足够大的平行板电容器,其电容为C,带电量为Q,相距为2d.不考虑边缘效应,下列说法正确的是
( )
正确答案
解析
解:根据题意知次平行板间为匀强电场,所以E=,其中U=,所以E=,点电荷q在电容器中点受到电场力为qE=.
故选D
两平行金属板正对放置,充电后两板间的电势差为2V,两极板带电量分别为+6×10-6C和-6×10-6C.若电势差升高1V,则电容器所带电量又为______C.
正确答案
9×10-6
解析
解:根据题意知电容C===3×10-6F,Q′=CU′=3×10-6×3=9×10-6C.
故答案为:9×10-6C
如图所示,一电容为C的平行板电容器,两极板A、B间距离为d,板间电压为U,B板电势高于A板,两板间有M、N、P三点,M、N连线平行于极板,N、P连线垂直于极板,M、P两点间距离为L,∠PMN=θ,以下说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、两极板间匀强电场的电场强度大小E=,不等于.故A错误.
B、M、P两点间的电势差为UMP=ELsinθ=.故B错误.
C、将带电量为+q的电荷从M移到P,电场力做功WMP=qUMP=,电荷的电势能减小,故C正确.
D、由电容的定义式C=得电容器的带电量Q=CU.故D错误.
故选:C.
如图所示,R1=R3=10Ω,R2=R4=20Ω,C=300μF,电源两端电压恒为U=6V,单刀双掷开关开始时接通触点2,求:
(1)当开关S刚从触点2改接为触点1的瞬时,流过电流表的电流;
(2)改接为触点1,并待电路稳定后,电容C的带电量;
(3)若开关S再从触点1改接为触点2,直至电流为零止,通过电阻R1上的电量.
正确答案
解:(1)当开关S刚从触点2改接为触点1的瞬时,电流从电容器通过,R2、R4没有电流,故在此瞬间的电流为:
(2)开关K接触触点1时,4个电阻串联,根据欧姆定律,有:
I===0.1A
电容器与电阻R3、R4并联,电压为:
UC=I(R3+R4)=0.1A×(20Ω+20Ω)=4V
故带电量为:
Q=C•UC=300×10-6×4=1.2×10-3C.
即当开关K接通触点1,且电路稳定后,电容C的带电量为1.2×10-3C.
(3)开关K从触点1改为接触点2后,电容器相当于电源;
电阻R1与R2串联,而电阻R3与R4串联,两个支路再并联,两支路电流之比为:==
故通过两个支路的电流之比为:
根据电荷守恒定律,有:
Q1+Q2=Q=1.2×10-3C.
故=8×10-4C.
即开关K从触点1改接触点2后,直至电流为零止,通过电阻R1的电量为8×10-4C.
答:(1)当开关S刚从触点2改接为触点1的瞬时,流过电流表的电流为0.3A;
(2)改接为触点1,并待电路稳定后,电容C的带电量为1.2×103C;
(3)若开关S再从触点1改接为触点2,直至电流为零止,通过电阻R1上的电量为8×10-4C.
解析
解:(1)当开关S刚从触点2改接为触点1的瞬时,电流从电容器通过,R2、R4没有电流,故在此瞬间的电流为:
(2)开关K接触触点1时,4个电阻串联,根据欧姆定律,有:
I===0.1A
电容器与电阻R3、R4并联,电压为:
UC=I(R3+R4)=0.1A×(20Ω+20Ω)=4V
故带电量为:
Q=C•UC=300×10-6×4=1.2×10-3C.
即当开关K接通触点1,且电路稳定后,电容C的带电量为1.2×10-3C.
(3)开关K从触点1改为接触点2后,电容器相当于电源;
电阻R1与R2串联,而电阻R3与R4串联,两个支路再并联,两支路电流之比为:==
故通过两个支路的电流之比为:
根据电荷守恒定律,有:
Q1+Q2=Q=1.2×10-3C.
故=8×10-4C.
即开关K从触点1改接触点2后,直至电流为零止,通过电阻R1的电量为8×10-4C.
答:(1)当开关S刚从触点2改接为触点1的瞬时,流过电流表的电流为0.3A;
(2)改接为触点1,并待电路稳定后,电容C的带电量为1.2×103C;
(3)若开关S再从触点1改接为触点2,直至电流为零止,通过电阻R1上的电量为8×10-4C.
用电流传感器可以记录电流的瞬时变化,从而可以观察到电容器的充放电情况以及电感线圈在自感现象中的电流变化情况,按照如图1连接电路,可以观察到电容器的放电情况,操作过程如下:先将开关S打到1,进行充电,充电完毕后,将开关打到2,电容器将放电,放电过程中,电路中电流和时间的关系图线如图2所示,已知电源的电动势为8V,则由图线可知,电容器的电容为______pF;在第2s末,电容器的电压为______V.
正确答案
解:(1)因电量Q=It,根据I-t图象的含义,可知图象与时间轴所围的面积表示在8s内电容器的放电量;
根据横轴与纵轴的数据可知,一个格子的电量为8×10-5C,由大于半格算一个,小于半格舍去,因此图象所包含的格子个数为69,
所以释放的电荷量是Q=8×10-5C×69=5.5×10-3C;
则根据电容器的电容 C==F≈6.9×10-4F=6.9×108pF
在第2s末,估算出电容器放出的电量为Q1=3.5×10-3C,电容的带电量为Q2=Q-Q1=2.0×10-3C
则电压为U==V=3V
故答案为:6.7×108(6.4~6.8×108);3
解析
解:(1)因电量Q=It,根据I-t图象的含义,可知图象与时间轴所围的面积表示在8s内电容器的放电量;
根据横轴与纵轴的数据可知,一个格子的电量为8×10-5C,由大于半格算一个,小于半格舍去,因此图象所包含的格子个数为69,
所以释放的电荷量是Q=8×10-5C×69=5.5×10-3C;
则根据电容器的电容 C==F≈6.9×10-4F=6.9×108pF
在第2s末,估算出电容器放出的电量为Q1=3.5×10-3C,电容的带电量为Q2=Q-Q1=2.0×10-3C
则电压为U==V=3V
故答案为:6.7×108(6.4~6.8×108);3
下列哪些方式可以增大平行板电容器的电容( )
正确答案
解析
解:A、B、电容的定义式C=,采用比值定义法,电容C与极板的带电量、电压均无关,由电容器本身决定,故AB错误.
C、D、根据平行板电容器的电容由公式C=,得知,增大平行板电容器的电容方法有:增加电容器极板间的正对面积,或减小电容器极板间的距离,故C正确,D错误.
故选:C
证明:一个极板间为空气(真空)的平行板电容器,两极板间的电场强度只与极板所带的电荷量及极板面积有关,与两板间的距离无关.
正确答案
解:因为U= 且C=,所以U=,那么E==,所以两极板间的电场强度只与极板所带的电荷量及极板面积有关,与两板间的距离无关.
解析
解:因为U= 且C=,所以U=,那么E==,所以两极板间的电场强度只与极板所带的电荷量及极板面积有关,与两板间的距离无关.
一平行板电容器通过开关和电源连接,如图所示,电源的电动势保持9V不变.先闭合开关,平行板之间为真空,现用相对介电常数为2的电介质充满整个电容器,等稳定后再打开开关,然后再拔出电介质.求此时电容器极板间的电压是多少?
正确答案
解:插入电介质后,导致电容器的电介质变为原来的2倍,故电容为原电容的2倍,设原电容为C,则现在相当于2C的电容.板上带电量Q=2C×9V.
当稳定后打开开关,撤出电介质后,电容器的电量不变,则U‘==18V
答:此时电容器极板间的电压是18V.
解析
解:插入电介质后,导致电容器的电介质变为原来的2倍,故电容为原电容的2倍,设原电容为C,则现在相当于2C的电容.板上带电量Q=2C×9V.
当稳定后打开开关,撤出电介质后,电容器的电量不变,则U‘==18V
答:此时电容器极板间的电压是18V.
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