- 电容器的动态分析
- 共55题
7.如图1所示为一种电容式位移传感器的原理图,当被测物体在左右方向发生位移时,电介质板随之在电容器两极板之间移动。已知电容器的电容与电介质板进入电容器的长度x 之间的关系如图2所示,其中C0为电介质没有插入电容器时的电容。为判断被测物体是否发生微小移动,将该电容式位移传感器与电源、电流表、开关组成串联回路(图中未画出)。被测物体的初始位置如如图1 所示。电路闭合一段时间后,下列说法正确的是( )
正确答案
解析
A、根据电容器的电容公式,当电介质插入极板间的深度发生变化时,则电容器电容发生变化,根据Q=CU可知,电容器极板上的电量发生变化,会有电流通过电容器.所以若电源为直流电源且直流电流表示数不为零,说明物体一定在发生移动,故A正确;
B、电容具有隔直流,通交流的特点,所以若电源为交流电源,则交流电流表示数不为零,所以不能说明物体一定在发生移动,故B错误;
C、若电源为直流电源且直流电流表示数变大,但没有说明电流的方向,所以不能判断出物体一定在向右发生移动,故C错误;
D、若电源为交流电源且交流电流表示数变大,可能是电路中的电动势发生了变化,物体不一定在向右发生移动,故D错误;
考查方向
电容; 传感器在生产、生活中的应用
解题思路
根据电容器的决定式,当电容器的组成因素发生变化时从而确定电容的大小变化及掌握电容器具有隔直流,通交流的特点.
易错点
本题关键是通过影响电容器电容大小的因素,确定出电容器电容的变化情况,掌握Q=CU公式,理解牛顿第二定律的应用.
知识点
16.一平行板电容器充电后与电源断开,负极板接地.两板 间有一个正检验电荷固定在P点,如图所示,以C表示电容器的电容、E表示两板间的场强、φ表示P点的电势,EP表示正电荷在P点的电势能,若正极板保持不动,将负极板缓慢向左平移一小段距离L0的过程中,各物理量与负极板移动距离x的关系图象中正确的是
正确答案
解析
A、当负极板左移时,由可知,C与d成反比,故A错误;
B、由,
,则
,故E与d无关,故B错误;
C、因负极板接地,设P点原来距负极板为L,则P点的电势φ=E(L+x);故C正确;
D、电势能E=φq=Eq(L+x),不可能为水平线,故D错误;故选:C.
考查方向
解题思路
一平行板电容器充电后与电源断开时,电容器所带的电量保持不变,由电容器的定义式与决定式导出板间的场强表达式,从而确定其它量的关系,由表达式确定相关图象。
易错点
当极析距离变化时,板间场强大小如何确定的问题。
知识点
3.如图所示,平行板电容器与电动势为E的直流电源(内阻不计)连接,下极板接地,静电计所带电荷量很少,可被忽略.一带负电油滴被固定于电容器中的P点.现将平行板电容器的下极板竖直向下移动一小段距离,则()
正确答案
解析
现将平行板电容器的下极板竖直向下移动一小段距离,导致极板间距增大,
A、静电计测量的是电容器两端的电势差,因为电容器始终与电源相连,则电势差不变,所以静电计指针张角不变.故A错误.
B、根据C=知,d增大,则电容减小.故B错误.
C、电势差不变,d增大,则电场强度减小,P点与上极板的电势差减小,则P点的电势增大,因为该电荷为负电荷,则电势能减小.故C错误.
D、若先将电容器上极板与电源正极的导线断开,则电荷量不变,d改变,根据E==
=
,知电场强度不变,则油滴所受电场力不变.故D正确.
故选:D.
考查方向
解题思路
电容器始终与电源相连,则电容器两端间的电势差不变,根据电容器d的变化判断电容的变化以及电场强度的变化,从而判断电荷电势能和电场力的变化.
易错点
本题是电容器的动态分析问题,关键抓住不变量,当电容器与电源始终相连,则电势差不变,当电容器与电源断开,则电荷量不变.
知识点
2.如图所示,平行板电容器PQ 两板加一恒定电源,Q 板上有两小孔A、B。一带电粒子从小孔A 以一定的初速度射入平行板P 和Q 之间的真空区域,经偏转后打在Q 板上如图所示的位置。在其它条件不变的情况下要使该粒子能从Q 板上的小孔B 射出,下列操作中可能实现的是(不计粒子重力)( )
正确答案
解析
粒子在电场中做类斜抛运动,若要使粒子能过通过B点,则x==
,所以在保持开关S闭合的情况下,两极板电势差U不变,只需要适当的增大间距d即可使得粒子通过B点,B选项正确。
若先断开开关S,则两极板间的场强不会随着间距的变化而改变,所以粒子的轨迹不会发生改变,可以通过适当的下移Q板实现粒子通过B点,CD均错误。
考查方向
解题思路
由斜抛运动的规律:若初速度为v0,初速度与“水平”方向夹角为θ,则水平射程为:
x=v0cosθ·2=,式中的g用
替换即可。
易错点
类斜抛运动的规律。
知识点
8.如图所示,直流电源、滑动变阻器、平行板电容器与理想二极管(正向电阻为0,反向电阻为∝)连接,电源负极接地。开始时电容器不带电,闭合开关S,稳定后,一带电油滴恰能静止在电容器中P点。在开关S保持接通的状态下,下列说法正确的是
正确答案
解析
A、当滑动变阻器的滑片向上滑动时,变阻器有效阻值增大,R的电压增大,则电容器板间电压增大,场强增大,油滴所受的电场力增大,所以带电油滴会向上运动.故A正确.
B、当电容器的上极板向上移动时,由电容的决定式C==
知,电容减小,而电容器的电压不变,由C=
知,Q要减小,电容器要放电,由于二极管的单向导电性,所以电容器不能放电,则电容器的带电量不变,根据推论可知电容器板间场强不变,油滴所受的电场力不变,所以带电油滴仍静止不动,故B错误.
C、当电容器的下极板向下移动时,电容器所带的电量Q不变,由E=知电容器板间场强不变,由U=Ed知,P与下极板间的电势差变大,P点的电势会升高.故C错误.
D、当电容器的下极板向左移动时,C=,电容器的电容减小,由C=
知,Q要减小,电容器要放电,由于二极管的单向导电性,所以电容器不能放电,则电容器的带电量不变,那么只能是极板间U增大,由E=
知电容器板间场强变大,则P与下极板间的电势差变大,P点的电势升高.故D正确.
考查方向
解题思路
根据平行板电容器的电容的决定式、电容的定义式与匀强电场场强与电势差的关系求出极板间的电场强度,根据题意判断极板间的电场强度如何变化,然后判断P点电势、油滴的电势能如何变化,判断油滴如何运动.
易错点
电容器的极板在变化过程中关于电量,场强大小,是否充放电的判断
知识点
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