知识点67：电容器 基础版-2024届高考物理一轮复习讲义及对应练习

知识点67：电容器 考点一：平行板电容器的动态分析 【知识思维方法技巧】 （1）平行板电容器的电容决定式：C＝，定义式：C＝。 （2）平行板电容器带电荷量Q：一个极板所带电荷量的绝对值。 （3）电容器的充、放电： ①充电：电容器充电时电流流向正极板，电容器充电的过程中，两极板所带的电荷量增加，极板间的电场强度增大，电源的能量不断储存在电容器中。 ②放电：电容器放电时电流从正极板流出，且充放电电流均逐渐减小至零。放电过程中，电容器把储存的能量通过电流做功转化为其他形式的能量。 ③电容器充、放电过程，电容器的电容不变，极板上所带电荷量和电压按正比关系变化。电路中的平均电流为I＝ΔqΔt。 ④电容器充、放电过程，I－t图中曲线与坐标轴围成的面积表示电容器储存的电荷量。 题型一：平行板电容器电压不变的动态分析问题 【知识思维方法技巧】 （1）电容器始终与恒压电源相连，电容器两极板间的电势差U保持不变。 （2）U不变： ①根据C＝和C＝，先分析电容的变化，再分析Q的变化。 ②根据E＝分析电场强度的变化。 ③根据UAB＝Ed分析某点电势变化 注意：因为二极管的单向导电性，使电容器充电时符合U不变模型，放电时符合Q不变模型。 类型一：各物理量动态变化及充放电的分析问题 【典例1a基础题】一平行板电容器两极板之间充满云母介质，接在恒压直流电源上。若将云母介质移出，则电容器(　 　) A．极板上的电荷量变大，极板间电场强度变大 B．极板上的电荷量变小，极板间电场强度变大 C．极板上的电荷量变大，极板间电场强度不变 D．极板上的电荷量变小，极板间电场强度不变 【典例1a基础题对应练习】传感器是一种采集信息的重要器件。如图所示是一种测定压力的电容式传感器，A为固定电极，B为可动电极，组成一个电容大小可变的电容器。可动电极两端固定，当待测压力施加在可动电极上时，可动电极发生形变，从而改变了电容器的电容。现将此电容式传感器与灵敏电流表(电流从正接线柱流入指针向右偏转)和电源串联成闭合电路，在待测压力增大过程中，以下说法正确的是　　 A．电容器的电容将减小 B．电容器的电荷量将增加 C．灵敏电流表指针向左偏 D．灵敏电流表指针向右偏 类型二：电容器实际应用的分析 【知识思维方法技巧】 思维转换法解决与电容器相关的实际问题： 电容器在现代生活中应用十分广泛，其中作为传感器使用的有智能手机上的电容触摸屏、电容式传声器、电容式位移传感器等。 【典例1b基础题】利用电容传感器可检测矿井渗水，及时发出安全警报，从而避免事故的发生；如图所示是一种通过测量电容器电容的变化来检测矿井中液面高低的仪器原理图，A为固定的导体芯，B为导体芯外面的一层绝缘物质，C为导电液体(矿井中含有杂质的水)，A、C构成电容器．已知灵敏电流表G的指针偏转方向与电流方向的关系：电流从哪侧流入电流表则电流表指针向哪侧偏转．若矿井渗水(导电液体深度增大)，则电流表(　　) A．指针向右偏转，A、C构成的电容器充电 B．指针向左偏转，A、C构成的电容器充电 C．指针向右偏转，A、C构成的电容器放电 D．指针向左偏转，A、C构成的电容器放电 【典例1b基础题对应练习】(多选)如图为手机指纹识别功能的演示，此功能的一个关键元件为指纹传感器．其部分原理为：在一块半导体基板上集成有上万个相同的小极板，极板外表面绝缘．当手指指纹一面与绝缘表面接触时，指纹的凹点与凸点分别与小极板形成一个个正对面积相同的电容器，若每个电容器的电压保持不变，则下列说法正确的是(　　) A. 指纹的凹点与小极板距离远，电容大 B. 指纹的凸点与小极板距离近，电容大 C. 若手指挤压绝缘表面，电容器两极间的距离减小，小极板带电荷量增多 D. 若用湿的手指去识别，识别功能不会受影响 题型二：平行板电容器电荷量不变的动态分析问题 【知识思维方法技巧】 （1）电容器充电后与电源断开，电容器两极板所带的电荷量Q保持不变。 （2）Q不变： ①根据C＝和C＝，先分析电容的变化，再分析U的变化。 ②根据E＝＝＝＝→E∝可知E随S、εr的变化而变化，但与d无关，不随d的变化而变化 注意：因为二极管的单向导电性，使电容器充电时符合U不变模型，放电时符合Q不变模型。 类型一：各物理量动态变化的分析问题 【典例2a基础题】研究与平行板电容器电容有关因素的实验装置如图所示。下列说法正确的是(　 　) A．实验前，只用带电玻璃棒与电容器a板接触，能使电容器带电 B．实验中，只将电容器b板向上平移，静电计指针的张角变小 C．实验中，只在极板间插入有机玻璃板，静电计指针的张角变大 D．实验中，只增加极板带电量，静电计指针的张角变大，表明电容增大 【典例2a基础题对应练习】如图所示，设两极板正对面积为S，极板间的距离为d，静电计指针偏角