(多选)如图所示,由两块相互靠近的平行金 - 考试试题及答案解析 - 读趣百科
多选题

(多选)如图所示,由两块相互靠近的平行金属板组成的平行板电容器的极板N与静电计相接,极板M接地.用静电计测量平行板电容器两极板间的电势差U.在两板相距一定距离d时,给电容器充电,静电计指针张开一定角度.在整个实验过程中,保持电容器所带电量Q不变,下面哪些操作将使静电计指针张角变小(  )

A
将M板向下平移
B
将M板沿水平向左方向远离N板
C
在M、N之间插入云母板(介电常数ε>1)
D
在M、N之间插入金属板,且不和M、N接触

题目答案

CD

答案解析

分析:

静电计指针的张角反应电容器两端间电势差的变化,抓住电容器带电量不变,根据U=$\frac {Q}{C}$,通过电容的变化,判断电势差的变化.

解答:

解:A、将M板向下平移,正对面积减小,根据C=$\frac {ɛs}{4πkd}$,电容减小,根据U=$\frac {Q}{C}$,Q不变,则电势差增大,张角变大.故A错误.

B、将M板沿水平向左方向远离N板,d变大,根据C=$\frac {ɛs}{4πkd}$,电容减小,根据U=$\frac {Q}{C}$,Q不变,则电势差增大,张角变大.故B错误.

C、在M、N之间插入云母板(介电常数ε>1),根据C=$\frac {ɛs}{4πkd}$,电容增大,根据U=$\frac {Q}{C}$,Q不变,则电势差减小,张角变小.故C正确.

D、在M、N之间插入金属板,且不和M、N接触,d减小,根据C=$\frac {ɛs}{4πkd}$,电容增大,根据U=$\frac {Q}{C}$,Q不变,则电势差减小,张角变小.故D正确.

故选CD.

点评:

解决本题的关键掌握电容器的动态分析,电容器与电源断开,电量保持不变,电容器始终与电源相连,电容器两端间的电势差不变.

举一反三
多选题

(多选)一个平行板电容器充电后与电源断开,负极板接地,两极板间有一正电荷(带电量很少)固定在P点,如图所示.以E表示两极板间的场强,U表示电容器两极板间的电压,W表示正电荷在P点的电势能.若保持负极板不动,将正极板移到图中虚线所示的位置,那么(  )

A
U变小,E不变
B
E变大,W变大
C
U变小,W不变
D
U不变,W不变

题目答案

AC

答案解析

分析:

平行板电容器充电后与电源断开后所带电量不变.移动极板,根据推论分析板间场强是否变化.由电容的决定式分析电容的变化,确定电压U的变化.根据P点与上板间电势差的变化,分析P点的电势如何变化,判断电势能的变化.

解答:

解:平行板电容器充电后与电源断开所带电量不变,当极板距离减小时,根据电容决定式C=$\frac {ɛS}{4πkd}$知,当极板距离减小时,电容增大,又根据电容的定义式,当Q不变时电容增大,其极板间电势差U=$\frac {Q}{C}$=$\frac {4πkdQ}{ɛS}$,d减小U变小,又根据匀强电场中E=$\frac {U}{d}$得E=$\frac {4πkQ}{ɛS}$,d变化而场强E保持不变;因为电场强度E保持不变,故将电荷移到0电势能位置电场力做功保持不变,即W不变,根据以上分析有A、C正确,BD错误.

故选AC.

点评:

容器的电量和正对面积不变,板间场强E不变是重要的推论,要能根据电容的决定式C=$\frac {ɛS}{4πkd}$、定义式C=$\frac {Q}{U}$和E=$\frac {U}{d}$结合进行推导.

多选题

(多选)如图所示,C中间插有电介质的电容器,a和b为其两极板,a板接地,P和Q为两竖直放置的平行金属板,在两板间用绝缘线悬挂一带电小球;P板与b板用导线相连,Q板接地.开始时悬线静止在竖直方向,在b板带电后,悬线偏转角度α变大的是(  )

A
缩小a、b间的正对面积
B
减小a、b间的距离
C
取出a、b两极板间的电介质,换一块形状大小相同的导体
D
取出a、b两极板间的电介质

题目答案

AD

答案解析

分析:

题中电容器ab与平行金属板PQ并联,电压相等,根据C=$\frac {εS}{4πkd}$和C=$\frac {Q}{U}$,判断电容器ab板间电压如何变化,由E=$\frac {U}{d}$分析PQ间场强如何变化.

解答:

解:A、由C=$\frac {εS}{4πkd}$知,S↓,C↓,Q不变,C=$\frac {Q}{U}$,U↑,由E=$\frac {U}{d}$分析知,PQ间的E↑,α变大,故A正确.

B、减小a、b间的距离,d↓,C↑,Q不变,C=$\frac {Q}{U}$,U↓,由E=$\frac {U}{d}$分析知,PQ间的E↓,α变小,故B错误.

C、换一块形状大小相同的导体,根据静电平衡的知识知,放入导体是一个等势体,相当于d↓,ε↓,C不知怎样变化,故C错误.

C、取出a、b两极板间的电介质,ε↓,C↓,Q不变,C=$\frac {Q}{U}$,U↑,PQ间的E↑,α变大,故D正确.

故选AD

点评:

本题是电容器的动态变化分析问题,是C=$\frac {εS}{4πkd}$、C=$\frac {Q}{U}$和E=$\frac {U}{d}$的综合应用,关键要抓住电容器的电压相等.

多选题

(多选)平行板电容器的两极板接于电池两极,一带电小球悬挂在电容器内部.闭合电键k,电容器充电,这时悬线偏离竖直方向的夹角为θ.则下述说法正确的是(  )

A
保持电键k闭合,带正电的A板向B板靠近,则θ变大
B
保持电键k闭合,带正电的A板向B板靠近,则θ不变
C
电键k断开,带正电的A板向B板靠近,则θ不变
D
电键k断开,带正电的A板向B板靠近,则θ增大

题目答案

AC

答案解析

分析:

保持电键S闭合时,电容器板间电压不变,由E=$\frac {U}{d}$分析板间场强的变化,判断板间场强的变化,确定θ的变化.电键S断开,根据推论可知,板间场强不变,分析θ是否变化.

解答:

解:A、B、保持电键k闭合时,电容器板间电压不变,带正电的A板向B板靠近时,板间距离d减小,由E=$\frac {U}{d}$分析得知,板间场强增大,小球所受电场力增大,则θ增大.故A正确,B错误.

C、D、电键k断开,根据推论可知,板间场强不变,小球所受电场力不变,则θ不变.故C正确,D错误.

故选:AC

点评:

本题解答的关键是抓住不变量进行分析,当电容器保持与电源相连时,其电压不变;当电容器充电后断开时,其电量不变.

多选题

(多选)如图所示,两块水平放置的平行正对的金属板a、b与电池相连,在距离两板等距的M点有一个带电液滴处于静止状态.若将a板向下平移一小段距离,但仍在M点上方,稳定后,下列说法中正确的是(  )

A
液滴将向上加速运动
B
M点电势升高,液滴在M点的电势能将减小
C
M点的电场强度变小了
D
在a板移动前后两种情况下,若将液滴从a板移到b板,电场力做功前种情况大

题目答案

AB

答案解析

分析:

电容器与电源相连,则电压不变;根据极板的移动可知电容器内电场强度的变化;则可得出带是粒子的受力变化,从而判断其运动状态;由U=Ed判断电势的变化,从而得出电势能的变化.

解答:

解:A、液滴受力平衡,故电场力向上,液滴带负电;电容器两端的电压不变,a板下移时,两板间的距离减小,则由U=Ed可知,E增大;则粒子受到的电场力增大,故液滴将向上加速运动;故A正确,C错误;

B、下极板接地,则M点的电势等于M与b之间的电势差,因E增大,d不变,故液滴处的电势增大;因带电液滴带负电,故电势能将减小,故B正确;

D、因两板间的电势差不变,故前后两种状态下移动电荷时,电场力做功相同,故D错误;

故选:AB.

点评:

对于电容器的动态分析问题,关键在于明确电容器是断开电源还是与电源相连;然后再由电容的定义式有决定式进行分析求解.

多选题

(多选)如图所示,两块较大的金属板A、B相距为d,平行放置并与一电源相连,S闭合后,两板间恰好有一质量为m,带电量为q的油滴处于静止状态,以下说法正确的是(  )

A
若将S断开,则油滴仍处于静止状态
B
若将A向上平移一小段位移,则油滴向下加速运动
C
若将A向上平移一小段位移,则油滴向上加速运动
D
若将A向下平移一小段位移,则油滴向上加速运动,G表中有a→b的电流

题目答案

AB

答案解析

分析:

本题中油滴原来静止,所受的电场力和重力二力平衡.将A向上或向下平移一小段位移时,板间电压不变,分析电容的变化,判断电量的变化,确定电容器是充电还是放电,再研究电流方向.根据场强的变化,分析电场力的变化,判断油滴的运动情况.

解答:

解:A、若将S断开,电容器的带电量不变,板间场强不变,油滴的受力情况不变,则油滴仍处于静止状态,故A正确.

BC、若将A向上平移一小段位移,电容器板间距离增大,而板间电压不变,由E=$\frac {U}{d}$可知,场强E减小,油滴所受的电场力减小,则油滴向下加速运动.故B正确,C错误.

D、若将A向下平移一小段位移,板间距离减小,而板间电压不变,由E=$\frac {U}{d}$可知,场强E增大,油滴所受的电场力增大,则油滴向上加速运动.

板间距离减小,则电容C变大,由Q=CU知:电量增大,电容器要充电,则G表中有b→a的电流,故D错误;

故选:AB

点评:

本题是电容器动态变化分析问题.含有电容器的电路,只有在电容器充电或放电的过程有电流,而分析电容器充放电要根据分析电容和电压的变化来确定.

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