高中物理第2章電場與示波器電容器電容學(xué)案滬科版選修3-1-wenkub
2022-11-30 23:12:20 本頁面
【正文】 平行板電容器的動態(tài)分析 [問題設(shè)計 ] 1．如圖 4 所示，電容器充電 后保持和電源相連，此時電容器兩極板間的電壓不變． 圖 4 (1)當(dāng)兩極板的正對面積 S 增大時，電容器的 C、 Q、 E 如何變化？ (2)當(dāng)兩極板間距 d 增大時，電容器的 C、 Q、 E 如何變化？ 答案 (1)根據(jù) C＝ εS4πkd， S 增大時， C增大．根據(jù) C＝ QU得 Q＝ CU，所以 Q 增大，電場強度E＝ Ud不變． (2)根據(jù) C＝ εS4πkd， d 增大時， C 減小，由于 Q＝ CU，所以 Q 減小，電場強度 E＝ Ud減?。? 2．在上圖中，電容器充電后和電源斷開，此時電容器的帶電荷量不變． (1)當(dāng)兩極板的正對面積增大時，電容器的 C、 U、 E 將如何變化？ (2)當(dāng)兩極板間距 d 增大時，電容器的 C、 U、 E 將如何變化？ 答案 (1)根據(jù) C＝ εS4πkd， S 增大時， C 增大，由于 U＝ QC，所以 U 減小，電場強度 E＝ Ud減?。? (2)根據(jù) C＝ εS4πkd， d 增大時， C減小，由于 U＝ QC，所以 U 增大，電場強度 E＝ Ud＝ QCd＝ QεS4πkd＝ Qs2Cd，電場力對＋ q 所做的功為 W＝ qUAB＝ qQs2Cd， C 正確． 4所示，把一個平行板電容器接在電壓 U＝ 10 V的電源上．現(xiàn)進行下列四步操作：(1)合上 K； (2)在兩板中央插入厚為 d2的金屬板； (3)斷開 K； (4)抽出金屬板．則此時電容器兩板間的電勢差為 ( ) 圖 4 A． 0 B． 10 V C． 5 V D． 20 V 答案 D 解析 根據(jù) C＝ εS4πkd分析每一步操作造成的影響如下： (1)合上 K，電源對電容器充電，電容器兩端電壓為 U，設(shè)電容為 C，則帶電荷量 Q1＝ CU，板間形成一個勻強電場，電場強度為 E1＝ Ud. (2)插入金屬板，板的兩側(cè)出現(xiàn)等量異號的感應(yīng)電荷，上、下形成兩個勻強電場區(qū)域，其寬度均為 ，則 M 板與金屬板之間、金屬板與 N 板之間的電勢差均為 U2，因此，其電場強度增為原來的 2倍，即 E2＝ ，在插入過程中，電源必須對 M、N 兩板繼續(xù)充電，使板上電荷量增為原來的 2 倍，即 Q2＝ 2Q1. (3)斷開 K， M、 N 兩板的電荷量保持不變，即 Q3＝ Q2＝ 2Q1. (4)抽出金屬板，電容器的電容仍為 C，而電荷量為 2Q1，所以兩板間電勢差變?yōu)?2Q1C ＝ 2U＝ 20 V. 12．如圖 5 所示是測定液面高度 h 的電容式傳感器示意圖， E為電源， G為靈 敏電流計， A 為固定的導(dǎo)體芯， B 為導(dǎo)體芯外面的一層絕緣物質(zhì)， C為導(dǎo)電液體．已知靈敏電流計指針偏轉(zhuǎn)方向與電流方向的關(guān)系為：電流從左邊接線柱流進電流計，指針向左偏．如果在導(dǎo)電液體的深度 h 發(fā)生變化時觀察到指針正向左偏轉(zhuǎn)，則 ( ) 圖 5 A．導(dǎo)體芯 A所帶電荷量在增加，液體的深度 h 在增大 B．導(dǎo)體芯 A所帶電荷量在減小，液體的深度 h 在增大 C．導(dǎo)體芯 A所帶電荷量在增加，液體的深度 h 在減小 D．導(dǎo)體芯 A所帶電荷量在減小，液體的深度 h 在減小 答案 D 解析 電流計指針 向左偏轉(zhuǎn)，說明流過電流計 G 的電流由左 → 右，則導(dǎo)體芯 A 所帶電荷量在減小，由 Q＝ CU可知，由導(dǎo)體芯 A與導(dǎo)電液體形成的電容器的電容在減小，則液體的深度 h 在減小，故 D 正確． 13．如圖 6 所示，兩塊水平放置的平行正對的金屬板 a、 b與電池相連，在與兩板等距的 M點有一個帶電液滴處于靜止?fàn)顟B(tài)．若上極板 a 向下平移一小段距離，但仍在 M 點上方，穩(wěn)定后，下列說法正確的是 ( ) 圖 6 A．液滴將向下加速運動 B． M 點電勢升高 C． M 點的電場強度變小了 D．在 a 板移動前后兩種情 況下，若將液滴從 a 板移到 b 板，電場力做功相同 答案 BD 解析 兩極板始終與電源相連，所以 a 下移過程中極板間電壓 U 不變．由 E＝ Ud可知， d 減小， E 增大，故選項 C 錯誤；開始時帶電液滴靜
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