- 电场:电流
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水平放置的平行板电容器,两极板A、B相距5mm,电容为2μF,求:
(1)当将其充电到两板电势差为100V时,这时电容器的带电量为多少库仑?
(2)当两板电势差为100V,一个质量为1.0×10-14Kg的带负电尘埃正好在板间静止,电容器上极板带何种电荷?该尘埃带电量为多少?(取重力加速度g=10m/s2)注意单位换算.
正确答案
解:(1)由电容的定义式C=可知,电容器的带电量为:Q=CU=2×10-6×100C=2×10-4C …①
(2)对极板间的尘埃受力分析可知,尘埃受到重力和电场力两个力作用,由平衡条件知,该尘埃所受的电场力竖直向上,则电容器上极板带正电…②
由平衡条件有 q=mg…③
即:q==
=5×10-18C…④
答:
(1)当将其充电到两板电势差为100V时,这时电容器的带电量为2×10-4C.
(2)当两板电势差为100V,一个质量为1.0×10-14Kg的带负电尘埃正好在板间静止,电容器上极板带正电荷,该尘埃带电量为5×10-18C.
解析
解:(1)由电容的定义式C=可知,电容器的带电量为:Q=CU=2×10-6×100C=2×10-4C …①
(2)对极板间的尘埃受力分析可知,尘埃受到重力和电场力两个力作用,由平衡条件知,该尘埃所受的电场力竖直向上,则电容器上极板带正电…②
由平衡条件有 q=mg…③
即:q==
=5×10-18C…④
答:
(1)当将其充电到两板电势差为100V时,这时电容器的带电量为2×10-4C.
(2)当两板电势差为100V,一个质量为1.0×10-14Kg的带负电尘埃正好在板间静止,电容器上极板带正电荷,该尘埃带电量为5×10-18C.
关于电容器的电容,下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:电容是描述电容器容纳电荷本领的物理量由电容本身决定与所带电量无关,由电容器本身决定;
根据C=,电容器与带电量、电压无关,故ABC均错误,D正确;
故选:D.
(2015秋•彭州市校级期中)一个电容器的带电量是6×10-8 库仑,两极板之间的电压是3伏特,那么这个电容器的电容是______法拉.如果将其电荷量全部放掉,这个电容器的电容又是______微法.
正确答案
解:由C=可知,电容C=
=2×10-8 F;
电容器的电容与两板间的电压及电量无关,故放掉电量后,电容仍为2×10-8F,即2×10-2μF;
故答案为:2×10-8,2×10-2
解析
解:由C=可知,电容C=
=2×10-8 F;
电容器的电容与两板间的电压及电量无关,故放掉电量后,电容仍为2×10-8F,即2×10-2μF;
故答案为:2×10-8,2×10-2
平行板电容器所带电荷量Q=4×10-8C,它的两极板间电压U=4V,则它的电容为______μF;若再向电容器充入电量2×10-8C,电容器的电压增加了______V.
正确答案
1×10-2
2
解析
解:由C=
得:C=μF;
若再向电容器充入电量2×10-8C,此时的电量是6×10-8C,电压:V.
电压增大:△U=U′-U=6-4=2V
故答案为:1×10-2,2,
如图所示,对一个给定的电容器充电时,下列图象中能正确反映电容器的带电量Q、电压U和电容器电容C之间关系的是( )
正确答案
解析
解:电容器的电容由本身的性质决定,电容的定义式为C=,C与Q和U无关,Q与U成正比.
故选:B
如图所示电路中,已知电容C=2μF,电源电动势E=12V,内阻不计,R1:R2:R3:R4=1:2:6:3,则电容器极板a所带的电量为( )
正确答案
解析
解:电路结构如图所示;
当电键S闭合后至稳定时,R1电压为:
U1=R1=4V
R3电压为:
U3=R3=8V
所以电容器两端电压为:
U′=U3-U1=4V
上极板电势高,故此时电容器上极板带负电,电荷量为:
Q2=-CU′=-8×10-6C
故选:C
以下几种方法不能改变电容器的电容的是( )
正确答案
解析
解:根据电容器的决定式C=知,改变两极板间的距离和两极板间的正对面积可以改变电容器的电容,而改变电容器两极板间的电压或极板上的电荷量,电容不变,故AC符合题意.
故选:AC
已知一电容器充电后与电源断开,有一质量为m、电荷量为q的带电粒子静止于该电容器两平行板的中间,现用绝缘工具在两板间贴近下板插入一个厚度为极板间距离1/4不带电的金属板,如图所示,则关于两板间的电压及带电粒子的运动情况,下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:在极板之间插入金属板后,电场中的金属板受到电场的作用,达到静电平衡以后,金属板的两侧出现正负电荷,由于是处于匀强电场中,所以金属板的两侧的电荷量与电容器极板上的电荷量是相等的,金属板内部感应电荷产生的附加电场与原电场大小相等,方向相反;
所以插入金属板后,相当于电容器极板之间的距离变小,根据电容的决定式C=,分析可知,当把两板间插入金属板时,d减小,所以电容增大.电容器充电后断开开关,电容器所带电量保持不变,根据Q=CU知电容C增大,则电压减小;根据E=
得:
知场强与极板之间的距离无关,所以场强不变,粒子受力不变,仍静止.
故选:C
(2015秋•彭州市校级期中)在“探究平行板电容器的电容与哪些因素有关”的实验中,如图所示的实验装置,平行板电容器的极板A与一灵敏静电流计相接,极板B接地.
(1)静电计的指针偏转程度显示两极板间的______
(2)当电荷量不变时,使两极板间距离减小,可观察到静电计指针的偏角减小,电容器电容______(填“增大”“不变”或“减小”),平行板电容器电容与两极板间距离______(填“无关”或“有关”)
正确答案
解:(1)由静电计的原理可知,静电计的指针偏转程度显示两极板间的电势差;
(2)由C=可知,当减小距离d时,电容器的电容增大;
因充电后断开电源,故极板两端的电量不变;指针的偏角减小,则电压减小,由C=可知,U=
=
,可知电容增大;
由此可知,平行板电容器电容与两极板间距离有关;
故答案为:(1)电势差;(2)增大 有关
解析
解:(1)由静电计的原理可知,静电计的指针偏转程度显示两极板间的电势差;
(2)由C=可知,当减小距离d时,电容器的电容增大;
因充电后断开电源,故极板两端的电量不变;指针的偏角减小,则电压减小,由C=可知,U=
=
,可知电容增大;
由此可知,平行板电容器电容与两极板间距离有关;
故答案为:(1)电势差;(2)增大 有关
对于电容器的电容C=,可知( )
正确答案
解析
解;
A、电容器不带电,其电容C也不为零,故A错误.
B、电容的定义公式是C=,采用的是比值定义法,不能说电容C与带电Q成正比,与电压U成反比.故B错误.
C、电容器的电容由电容器本身决定,与电容器所带电量无关.故C正确.
D、电容器的电容越大,它所带的电荷量可能为零.故D错误.
故选:C.
一个平行板电容器,电容为200pF,充电后两极板间的电压为100V,电容器的带电量是多少?断开电源后,将两板距离减半,两极板间电压为多少?
正确答案
解:根据电容的定义式C=得:
电容器的带电量 Q=CU=200×10-12×100C=2×10-8C.
将两板间距离减半,即d减小,根据电容的决定式C=,知C变为原来的2倍,即C′=2C=400μF.
断开电源后,电容器的带电量不变,由C=可知,板间电压变为原来的一半,即为50V.
答:电容器的带电量是2×10-8C;断开电源后,将两板距离减半,两极板间电压为50V.
解析
解:根据电容的定义式C=得:
电容器的带电量 Q=CU=200×10-12×100C=2×10-8C.
将两板间距离减半,即d减小,根据电容的决定式C=,知C变为原来的2倍,即C′=2C=400μF.
断开电源后,电容器的带电量不变,由C=可知,板间电压变为原来的一半,即为50V.
答:电容器的带电量是2×10-8C;断开电源后,将两板距离减半,两极板间电压为50V.
如图所示,是通过电容器电容的变化来检测容器内液面高低的仪器原理图,容器中装有导电液体,是电容器的一个电极,中间的导电芯柱是电容器的另一个电极,芯柱外面套有绝缘管作为电介质,电容器的这两个电极分别用导线与一个线圈的两端相连,组成LC振荡电路,根据其振荡频率的高低(用与该电路相连的频率计显示)就可知道容器内液面位置的高低,如果频率计显示该振荡电路的振荡频率变大了,则液面______了(填“升高”或“降低”);容器内的导电液体与大地相连,若某一时刻线圈内磁场方向向右,且正在增强,则此时导电芯柱的电势正在______(填“升高”或“降低”).
正确答案
降低
降低
解析
解:导电液体看作电容器的一个极板,导体芯柱是电容器的另一个极板,芯柱外面套有绝缘管作为电容器内的电介质,电容器两个极板分别与一个线圈的两端相连组成LC振荡电路,现振荡电路的频率变大,根据f=知电容C减小,由
可知电容器面积减小,即容器内液面位置降低.
LC振荡电路,某时刻线圈内磁场方向向右,根据安培定则(右手螺旋法则),确定电流方向,如题图所示,且正在增强,此时为放电过程,电容器两极板上的电荷量减小,电压减小,并且导电液与大地相连为零电势,故导体芯柱的电势是正在降低.
故答案为:降低,降低.
如图所示,一个水平放置的平行板电容器.D为理想的二极管,它具有单向导通性.B金属板固定,A金属板可移动.下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、B:A板向下移动时,板间距离d减小,由电容的决定式C=可知,电容C增大.电容器的电压U不变,由E=
分析可知,板间电场场强增大.故A错误;B正确;
C、D:A板向上移动时,电容减小,根据Q=CU知电荷量要减小,但因为二极管具有单向导电性,电荷不能流走,所以电容器所带的电荷量Q不变.根据C=、C=
和E=
结合得到E=
知,电场强度不变.故CD错误.
故选:B.
如图所示,其中电阻均为3Ω,电容均为10μF,若U=9V,则电容器C1带的电荷量为______C,C2带的电荷量为______C.
正确答案
3×10-5
6×10-5
解析
解:
电阻R1,R2和R3串联在电源两端,电路中的电流:A
U1=IR3=1×3=3V,所以电容器C1的带电量 Q1=C1U1=10×10-6×3=3×10-5C;
U2=I(R2+R3)=1×(3+3)V=6V,所以电容器C1的带电量 Q2=C2U2=10×10-6×6=6×10-5C,
故答案为:3×10-5;6×10-5
关于电容器,以下说法正确的是( )
正确答案
解析
解:电容器的决定式C=可知:
A、电容器两极板正对面积变大时,电容变大;故A错误;
B、电容器两极板间距离增大时,电容减小;故B正确;
C、两极板间放入电介质时,电容增大;故C错误;
D、电容与电压及电量无关,故电压增大时,电容不变;故D错误;
故选:B
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