- 电场:电流
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如图所示,是一对彼此绝缘相距d=5cm的平行金属带电极板MN,N板接地,M板带电量的绝对值为Q=6×10-6C。在两极板MN间A点有一带电量为q=4×10-6C的带电液滴,其质量m=4×10-4kg,恰好处于静止状态。求:
(1)两板间的电场强度为多少?
(2)UNM等于多少伏?M点的电势是多少?
(3)平行金属板MN所构成的电容器的电容C等于多少皮法?
正确答案
(1)103V/m (2)-50V (3)1.2×105pF
(1)对A点受力分析:
Eq="mg " 得E = 103V/m
(2)UNM="Ed" = -50V
UNM=fN-fM得fM = -50V
(3)C="Q/U" = 1.2×10-7F=1.2×105pF
一个电容器,当带的电量增加5.1×10-8C时,两极板电势差增加300V。则这个电容的电容是 。如果使其中一板带的电量减为原来的1/2,这个电容器的电容将是 。
正确答案
解:由题:平行板电容器的电荷量增加△Q=5.1×10-8C,电压增加△U=300V,
则C==1.7×10-10F
电容反映电容器本身的特性,电容器极板上的电荷减半,电容器的电容不变,仍为1.7×10-10F 。
点评:对于电容器的电容,表征电容器容纳电荷的本领大小,与其电量、电压无关.求电容可用C==
如图8所示的实验装置中,极板A接地,平行板电容器的极板B与一个灵敏的静电计相接。将A极板向左移动,即增大电容器两极板间的距离时,电容C 、两极间的电压U 。(认为电容器所带的电量几乎不变,填变大、变小、不变)
正确答案
变小,变大
增大电容器两极板间的距离d时,由C=知,电容C变小,Q不变,根据C=
知,U变大
故答案为:变小;变大
对于电容器动态变化分析问题,要抓住不变量.当电容器保持与电源相连时,电压不变.当电容器充电后,与电源断开后,往往电量不变.
如右图所示,长为L的金属导线弯成一圆环,导线的两端接在电容 为C的平行板电容器上,P、Q为电容器的两个极板,磁场垂直于环面向里,磁感应强度以B=B0+Kt(K>0)随时间变化,t=0时,P、Q两板电势相等.两板间的距离远小于环的半径,经时间t,电容器P板带________电,电容器所带电量为________。
正确答案
带负电,电荷量是
由于K>0,磁感应强度均匀增大,所以感应电流的磁场与原磁场方向相反,由右手定则,感应电流方向逆时针,在电源内部电流从负极流向正极,所以P板为电源负极,带负电,由q=CU,
在如图所示的装置中,电源电动势为E,内阻不计,定值电阻为R1,滑动变阻器总电阻为R2,置于真空中的平行板电容器水平放置,极板间距为d。处在电容器
中的油滴A恰好静
止不动,此时滑动变阻器的滑片P位于R2的中点位置。
小题1:求此时电容器两极板间的电压;
小题2:确定该油滴的带电电性以及油滴所带电荷量q与质量m的比值;
小题3:现将滑动变阻器的滑片P由中点迅速向上滑到某位置,使电容器上的电荷量变化了Q1,油滴运动时间为t,再将滑片从该位置迅速向下滑动到另一位置,使电容器上的电荷量又变化了Q2,当油滴又运动了2t的时间时,恰好回到原来的静止位置。设油滴在运动过程中未与极板接触,滑动变阻器滑动所用时间与电容器充电、放电所用时间均忽略不计。则两次电荷量的变化量Q1与Q2的比值为多少?
正确答案
小题1:
小题2:
小题3:
(1)电路中的电流I=
平行板电容器两端的电压U==
(2)油滴带负电。
对油滴受力分析,得
F电-mg=0
即
=mg,所以
=
(3)设电容器的电容为C,极板原来具有的电荷量为Q,电容器上的电荷量变化Q1后,油滴在电场中向上做初速度为零的匀加速直线运动,t时刻油滴的速度为v1、时间t内的位移为s,则板间的电压为
U1=
根据牛顿第二定律得
F电1-mg=ma1,-mg=ma1
如图所示电路,电源电动势E=12V,内阻r=1Ω。外电路中电阻R1=2Ω,R2=3Ω,R3=7.5Ω。电容器的电容C=2μF。求:
(1)电键S闭合时,电路稳定时电容器所带的电量;
(2)电键从闭合到断开,流过电流表A的电量。
正确答案
(1);(2)
;
试题分析:(1)(6分)
I=E/R总 =3A
U1=3.6V Q1=CU=
(2)(6分)S断开时,U2=
Q2=CU2=
Q=Q1+Q2=
真空中一平行板电容器两极板间电压增加5V时,电容器所带电量增加5×10-5C的电量,则电容器的电容为 F。若电容器两板间不加电压,电容器带 C的电量,电容器的电容为 F,若把两极板间距增大一倍,电容器的电容为 。
正确答案
1×10-5,0, 1 ×10-5,5 ×10-6
本题考查电容器电容、电压、电荷关系
根据公式可知:C=1×10-5 F,加不加电压,电容不变;不加电压时,电荷量为零;据公式
可知:C="5" ×10-6 F
如图所示,已知平行板电容器两极板间距离d="4" mm,A板带正电,两极板间的电势差为120V,若它的电容为3μF,且P到A板距离为1mm.求:
(1) 电容器的带电量;
(2) 一个电子在P点具有的电势能;
(3) 一个电子从P点由静止出发到A板获得的动能.
正确答案
(1)3.6×10-4C (2)-90eV (3) 30eV
(1)由得Q=3.6×10-4C
(2) ,而
,则EP="-90eV"
(3)EkA=eUAP=30eV
在图示的实验装置中,已充电的平行板电容器的极板A与一静电计相连接,极板B接地.若极板B稍向上移,则电容器电容 ,静电计指针偏角 ;若极板B稍向右水平移动,则电容器的带电荷量 .(填“增大”、“减小”或“不变”)
正确答案
减小 增大 不变
由,若极板B稍向上移,S变小;C变小,
又∵,Q不变,C变小,U变大;
静电计的偏角与电容器的电压有关,所以偏角变大;
若极板B稍向右水平移动,电容器正负极板没有用导线连接,所以不会充电或放电。电荷量不变。
两个彼此 而又相互靠近的导体,都可看成一个电容器,现有一电容器的电容为2.5×103μF,把它接在80V电源上,则电容器每个极板所带的电荷量为 C。
正确答案
绝缘,0.2。
电容器的两部分导体一定是绝缘的;根据公式=0.2 C
如图,平行板电容器的极板A与一灵敏的静电计相接,极板B接地,若减小电容器极板间的距离,则(填“增大”、“减小”、“保持不变”)电容______,静电计指针偏角________,电量_______,场强_______。
正确答案
增大 减小 保持不变 保持不变
试题分析:由于电容器与电源断开两板的带电荷量不变,由公式判断电容器电容的变化,据
,判断电容器两板间的电势差的变化,从而得到静电计指针偏角的变化。
由于电容器与电源断开两板的带电荷量Q不变,减小电容器极板间的距离,由公式可知电容器电容C增大;Q不变,据
可知U减小,静电计指针偏角将减小;由
可见,场强不变
点评:解决平行板电容器的动态分析问题,首先要分清哪些是不变量,哪些是变化量,然后利用基本公式(、
),把变化量用不变量代替,进行判断;电容器两极板间电压越高静电计指针偏角越大,反之越小。注意在“电量Q不变”的这种情况中,改变两板间距离板间场强不变。
如图所示是定性研究平行板电容器电容的影响因素的装置,平行板电容器的A板与静电计相连,B板和静电计金属壳都接地,指出图甲、乙所示的情况下,静电计指针的偏转角度变化情况:
(1)正对面积增大时,静电计指针的偏转角度______;
(2)板间距离减小时,静电计指针的偏转角度______.
正确答案
正对面积增大时,根据C=,判断电容变大,电容器的带电量Q不变,根据U=
判断电势差变小,所以静电计指针的偏转角度减小;
板间距离减小时,根据C=,判断电容变大,电容器的带电量Q不变,根据U=
判断电势差变小,静电计指针的偏转角度减小.
答案为(1)减小;(2)减小.
如图所示,水平放置的平行板电容器,电容为C,极板间的距离为d,板长为l,与电池组相连。当电键S闭合时,电容器中央一个质量为m、电量为q的油滴恰好处于静止状态。
(1)电键S始终闭合,用绝缘手柄将下极板在d/3的范围内缓慢地向上移动,油滴的运动状态是 。
(2)断开电键S,用绝缘手柄将上极板在d/3范围内缓慢地向下移动,油滴的运动状态是 。
正确答案
加速上升, 不动 ;
略
如图所示,在匀强磁场中,有一接有电容器的导线回路,已知C="30" u F, L1=5cm,L2=8cm磁场以的速率均
匀增强,则电容器c所带的电荷量为____________C.
正确答案
E=
如图所示,一带电量为-q、质量为m的粒子以初速度v0从两平行板电容器中央水平射入,从离上板为d处飞离平行板,若平行板长为l,两板距离为d,(不计粒子重力)则:(1)两板所加电压多大?(2)飞离平行板时带电粒子速度多大?
正确答案
(1)由题意得:偏转位移为 y=d/4
且
联立上式 解得
(2)由动能定理得,解得
略
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