10.4 电容器的电容 导学案-2025-2026学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

2025-2026学年高中物理同步专题教案课时练 课时10.4电容器的电容 （共13页） 目录 【链接高考】 2 【知识梳理】 3 【学习目标】 3 【要点梳理】 3 1、电容器 3 2、电容器的电容 3 知识点四：平行板电容器中各物理量之间的关系 4 【考向分析】 4 考向一、对电容的理解 4 考向二、电容的定量计算 5 考向三、电容器动态变化问题 5 考向四、带电粒子在电容器中运动的综合问题 5 考向五、电容器的应用举例 6 【解题速通】 6 【链接高考】 1．（2024·浙江·高考真题）图示是“研究电容器两极板间距对电容大小的影响”实验，保持电荷量不变，当极板间距增大时，静电计指针张角增大，则 （　　） A．极板间电势差减小 B．电容器的电容增大 C．极板间电场强度增大 D．电容器储存能量增大 2．（2024·甘肃·高考真题）一平行板电容器充放电电路如图所示。开关S接1，电源E给电容器C充电；开关S接2，电容器C对电阻R放电。下列说法正确的是（　　） A．充电过程中，电容器两极板间电势差增加，充电电流增加 B．充电过程中，电容器的上极板带正电荷、流过电阻R的电流由M点流向N点 C．放电过程中，电容器两极板间电势差减小，放电电流减小 D．放电过程中，电容器的上极板带负电荷，流过电阻R的电流由N点流向M点 3．（2024·辽宁·高考真题）某种不导电溶液的相对介电常数与浓度的关系曲线如图（a）所示，将平行板电容器的两极板全部插入该溶液中，并与恒压电源，电流表等构成如图（b）所示的电路，闭合开关S后，若降低溶液浓度，则（　　） A．电容器的电容减小 B．电容器所带的电荷量增大 C．电容器两极板之间的电势差增大 D．溶液浓度降低过程中电流方向为M→N 【知识梳理】 【学习目标】 1、了解电容器的构造，理解电容器的电容的意义和定义，知道电容器的一些运用； 2、理解平行板电容器的电容的决定式的意义，掌握电容器的两种不同变化. 【要点梳理】 1、电容器 要点诠释： （1）定义：任何两个彼此绝缘又互相靠近的导体，构成是一个电容器. （2）电容器的充、放电：电容器有携带电荷、储存电荷的能力 电容器充电：使电容器带电的过程，也是电源的能量转化为电场能的过程. 电容器放电：使电容器上的电荷减少的过程，也是电场能转化为其它形式能的过程. 瞬间的充、放电过程电路中有电流通过，平衡后两板带等量异种电荷. 2、电容器的电容 要点诠释： （1）电容的物理意义： 是描述电容器储存电荷本领大小的物理量. （2）电容器电容的定义： 电容器所带电量的绝对值与的比值，用字母C表示. 定义式： ，其中Q为其中一个导体所带电量的绝对值，U为两个导体之间的电压. 单位：国际单位是法拉，简称法，用F表示，常用的单位还有微法和皮法，换算关系是 （3）平行板电容器的电容： 　　式中k为静电力常量，k=9.0×109 N·m2/C2，介电常数ε由两极板之间介质决定. 4）电容器的分类： 　　从构造上分：固定电容和可变电容 从介质上可分为：空气电容，纸质电容，电解电容，陶瓷电容、云母电容等等. 知识点四：平行板电容器中各物理量之间的关系 要点诠释： 电容器和电源连接如图，改变板间距离、改变正对面积或改变板间电介质材料，都会改变其电容，从而可能引起电容器两板间电场的变化.这里一定要分清两种常见的变化： (1)电键K持闭合，则电容器两端的电压恒定（等于电源电动势） 这种情况下 （2）充电后断开K，保持电容器带电量Q恒定 　　 这种情况下 【考向分析】 考向一、对电容的理解 1、下列关于电容的说法正确的是：（ ） A、 电容器的电容越大，带的电量越多 B、 电容器的电容在数值上等于电容器升高单位电势差所带电量的增量 C、 根据可知，电容器的电容跟电容器的电量成正比，跟它两极间的电压成反比 D、 在击穿电压以下，无论电容器的电量如何，它所带的电量与电压的比值是不变的 考向二、电容的定量计算 1、平行板电容器所带的电荷量为，电容器两板间的电压为U＝2V，则该电容器的电容为 ；如果将其放电，使其所带电荷量为原来的一半，则两板间的电压为 ，两板间电场强度变为原来的 倍，此时平行板电容器的电容为 . 考向三、电容器动态变化问题 1．（2024·安徽合肥·三模）（多选）如图所示，平行板电容器两极板与直流电源、理想二极管D（正向电阻为零，反向电阻无穷大）、定值电阻R连接，电容器下板B接地，两板间P点有一带电油滴恰好处于静止状态，现将上极板A向上移动，则下列说法正确的是（　　） A．R中有从a到b的电流 B．两极板间电压保持不变 C．油滴的电势能不变 D．油滴仍保持静止状态 考向四、带电粒子在电容器中运动的综合问题 1．（2024·山西·模拟预测）如图所示，D是一支理想二极管（正向电阻为零，可视为短路；反向电阻无穷大，可视为断路），C是极板水平放置的平行板电容器，初始时不带电。当S接1且稳定后，处于两极板间P点的一带电油滴能保持静止状态。下列说法正确的是（　　） A．保持S接1，减小C两极板的正对面积，油滴会向上移动 B．保持S接1，将C的下极板上移，油滴会向下移动 C．将S从1掷到2，油滴将向下运动 D．将S从1掷到2，同时将下极板上移，油滴将向下运动 考向五、电容器的应用举例 1．（2022·重庆·高考真题）如图为某同学采用平行板电容器测量材料竖直方向尺度随温度变化的装置示意图，电容器上极板固定，下极板可随材料尺度的变化上下移动，两极板间电压不变。若材料温度降低时，极板上所带电荷量变少，则（　　） A．材料竖直方向尺度减小 B．极板间电场强度不变 C．极板间电场强度变大 D．电容器电容变大 【解题速通】 1．（2024·广东·二模）如图为电容式加速度传感器的工作原理图，轻质弹簧与电容器固定在传感器的外框上，质量块左侧连接轻质弹簧，右侧连接电介质，质量块可带动电介质左右移动。若电介质相对电容器向右运动，则电容器（　　） A．电容不变 B．电容增大 C．两极板上的带电量不变 D．两极板上的带电量减小 2．（2018·北京·高考真题）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 3．（2024·湖南娄底·二模）如图所示，D是一只理想二极管，电流只能从a流向b，而不能从b流向a。平行板电容器的A、B两极板间有一电荷，在P点处于静止状态。以E表示两极板间的电场强度，U表示两极板间的电压，Ep表示电荷在P点的电势能。若保持极板A不动，将极板B稍向下平移，则下列说法中正确的是（　　） A．Ep增大 B．U增大 C．E减小 D．二极管中有从a到b的电流 4．（2022·北京·高考真题）利用如图所示电路观察电容器的充、放电现象，其中E为电源，R为定值电阻，C为电容器，A为电流表，V为电压表。下列说法正确的是（　　） A．充电过程中，电流表的示数逐渐增大后趋于稳定 B．充电过程中，电压表的示数逐渐增大后趋于稳定 C．放电过程中，电流表的示数均匀减小至零 D．放电过程中，电压表的示数均匀减小至零 5．（2022·湖北·高考真题）密立根油滴实验装置如图所示，两块水平放置的金属板分别与电源的正负极相接，板间产生匀强电场。用一个喷雾器把密度相同的许多油滴从上板中间的小孔喷入电场，油滴从喷口喷出时由于摩擦而带电。金属板间电势差为U时，电荷量为q、半径为r的球状油滴在板间保持静止。若仅将金属板间电势差调整为2U，则在板间能保持静止的球状油滴所带电荷量和半径可以为（　　） A．q，r B．2q，r C．2q，2r D．4q，2r 6．（2025·新课标Ⅱ·高考真题）如图，某压力传感器中平行板电容器内的绝缘弹性结构是模仿犰狳设计的，逐渐增大施加于两极板压力F的过程中，F较小时弹性结构易被压缩，极板间距d容易减小；F较大时弹性结构闭合，d难以减小。将该电容器充电后断开电源，极板间电势差U与F的关系曲线可能正确的是（    ） A． B． C． D． 7．（2025·江苏·高考真题）如图所示，平行金属板与电源连接。一点电荷由a点移动到b点的过程中，电场力做功为W。现将上、下两板分别向上、向下移动，使两板间距离增大为原来的2倍，再将该电荷由a移动到b的过程中，电场力做功为（    ） A． B．W C． D． 8．（2021·重庆·高考真题）电容式加速传感器常用于触发汽车安全气囊等系统，如图所示。极板M、N组成的电容器视为平行板电容器，M固定，N可左右运动，通过测量电容器板间的电压的变化来确定汽车的加速度。当汽车减速时，极板M、N间的距离减小，若极板上的电荷量不变，则该电容器（　　） A．电容变小 B．极板间电压变大 C．极板间电场强度不变 D．极板间的电场强度变小 9．（2022·江西宜春·模拟预测）如图所示，D是一只理想二极管，水平放置的平行板电容器的A、B两极板间有一带电液滴，在P点处于静止状态。以Q表示电容器储存的电荷量，U表示两极板间的电压，φ表示P点的电势，B极板接地。若保持极板B不动，第一次将极板A稍向下平移，第二次将极板A稍向上平移（移动后极板A的位置还在P点上方），则下列说法正确的是（　　） A．两次移动后Q相同 B．两次移动后点电荷都保持静止 C．第一次移动后U变小，第二次移动后U变大 D．第一次移动后φ增大，第二次移动后φ不变 10．（2024·海南·高考真题）用如图a所示的电路观察电容器的充放电现象，实验器材有电源E、电容器C、电压表、电流表、电流传感器、计算机、定值电阻R、单刀双掷开关、开关、导线若干 (1)闭合开关，将接1，电压表示数增大，最后稳定在12.3V。在此过程中，电流表的示数_____（填选项标号） A．一直稳定在某一数值 B．先增大，后逐渐减小为零 C．先增大，后稳定在某一非零数值 (2)先后断开开关、，将电流表更换成电流传感器，再将接2，此时通过定值电阻R的电流方向 （选填“”或“”），通过传感器将电流信息传入计算机，画出电流随时间变化的图像，如图b，时，图中M、N区域面积比为8∶7，可求出 （保留2位有效数字）。 11（2024·重庆·高考真题）探究电容器充放电规律，实验装置如图甲所示，有电源E，定值电阻R0，电容器C，单刀双置开关S。    (1)为测量电容器充放电过程电压U和电流I变化，需在①、②处接入测量仪器，位置②应该接入测 （电流、电压）仪器。 (2)接通电路并接通开关使电容器充电，当电压表示数最大时，电流表示数为 。 (3)根据测到数据，某过程中电容器两端电压U与电流I的关系图如图乙所示。该过程为 （充电，放电）。放电过程中电容器两端电压U随时间t变化关系如图丙所示。0.2s时R0消耗的功率 W。 12．（2024·广西·高考真题）某同学为探究电容器充、放电过程，设计了图甲实验电路。器材如下：电容器，电源E（电动势6V，内阻不计），电阻R1 = 400.0Ω，电阻R2 = 200.0Ω，电流传感器，开关S1、S2，导线若干。实验步骤如下： (1)断开S1、S2，将电流传感器正极与a节点相连，其数据采样频率为5000Hz，则采样周期为 s； (2)闭合S1，电容器开始充电，直至充电结束，得到充电过程的I—t曲线如图乙，由图乙可知开关S1闭合瞬间流经电阻R1的电流为 mA（结果保留3位有效数字）； (3)保持S1闭合，再闭合S2，电容器开始放电，直至放电结束，则放电结束后电容器两极板间电压为 V； (4)实验得到放电过程的I—t曲线如图丙，I—t曲线与坐标轴所围面积对应电容器释放的电荷量为0.0188C，则电容器的电容C为 μF。图丙中I—t曲线与横坐标、直线t = 1s所围面积对应电容器释放的电荷量为0.0038C，则t = 1s时电容器两极板间电压为 V（结果保留2位有效数字）。 13．（2023·山东·高考真题）电磁炮灭火消防车（图甲）采用电磁弹射技术投射灭火弹进入高层建筑快速灭火。电容器储存的能量通过电磁感应转化成灭火弹的动能，设置储能电容器的工作电压可获得所需的灭火弹出膛速度。如图乙所示，若电磁炮正对高楼，与高楼之间的水平距离，灭火弹出膛速度，方向与水平面夹角，不计炮口离地面高度及空气阻力，取重力加速度大小，。 （1）求灭火弹击中高楼位置距地面的高度H； （2）已知电容器储存的电能，转化为灭火弹动能的效率，灭火弹的质量为，电容，电容器工作电压U应设置为多少？    14．如图所示，平行板电容器的两个极板A、B，B极板接地。两板间距为5cm，一带电量为的点电荷沿电场线从C点运动到D点，电场力做功为。CD间距离为3cm，AC间距离为，不计重力。求 （1）CD两点间电势差； （2）A板电势； （3）仅将A板移动到C处后，A板的电势。 15．（2023·北京东城·一模）平行板电容器是一种常用的电学元件。 （1）如图甲所示，电源与平行板电容器，定值电阻，开关组成闭合电路。已知平行板电容器的电容为C，电源电动势为E，内阻不计，不考虑极板边缘效应，请在图乙中画出充电过程中电容器两板电压u随其所带电荷量q变化的图像，并类化直线运动中由图像求位移的方法，求充电完毕时电容器储存的电能。 （2）如图丙所示，M、N是平行板电容器的两个极板，板间距离为d。用绝缘细线把一个质量为m，电荷量为q的带电小球悬挂在两极板问，已知开关S闭合后，且小球静止时，绝缘细线与竖直方向夹角为，电源电动势为E，内阻不计。三个定值电阻的阻值分别为、、，重力加速度为g，忽略小球的电荷量对极板间电场的影响。 a.求夹角与定值电阻阻值的关系式； b.若某时刻烧断细线，同时断开开关S，通过分析定性说明小球在两极板间可能出现的运动情况（假设小球的电荷量保持不变，且始终未与极板发生碰撞）。 16．如图所示，一平行板电容器接在U＝12 V的直流电源上，电容C＝3.0×10−10 F，两极板间距离d＝1.20×10−3 m，取g＝10 m/s2。求： （1）该电容器所带电荷量； （2）若板间有一带电微粒，其质量为m＝2.0×10−3 kg，恰在板间处于静止状态，则微粒带电荷量多少？带何种电荷？ 学科网（北京）股份有限公司1 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2025-2026学年高中物理同步专题教案课时练 课时10.4电容器的电容 （共25页） 目录 【链接高考】 2 【知识梳理】 4 【学习目标】 4 【要点梳理】 4 1、电容器 4 2、电容器的电容 4 知识点四：平行板电容器中各物理量之间的关系 5 【考向分析】 5 考向一、对电容的理解 5 考向二、电容的定量计算 6 考向三、电容器动态变化问题 6 考向四、带电粒子在电容器中运动的综合问题 7 考向五、电容器的应用举例 8 【解题速通】 9 【链接高考】 1．（2024·浙江·高考真题）图示是“研究电容器两极板间距对电容大小的影响”实验，保持电荷量不变，当极板间距增大时，静电计指针张角增大，则 （　　） A．极板间电势差减小 B．电容器的电容增大 C．极板间电场强度增大 D．电容器储存能量增大 【答案】D 【详解】AB．根据，可得当极板间距增大时电容减小，由于电容器的带电量不变，故极板间电势差增大，故AB错误； C．根据得 故场强不变，故C错误； D．移动极板的过程中要克服电场力做功，故电容器储存能量增大，故D正确。 故选D。 2．（2024·甘肃·高考真题）一平行板电容器充放电电路如图所示。开关S接1，电源E给电容器C充电；开关S接2，电容器C对电阻R放电。下列说法正确的是（　　） A．充电过程中，电容器两极板间电势差增加，充电电流增加 B．充电过程中，电容器的上极板带正电荷、流过电阻R的电流由M点流向N点 C．放电过程中，电容器两极板间电势差减小，放电电流减小 D．放电过程中，电容器的上极板带负电荷，流过电阻R的电流由N点流向M点 【答案】C 【详解】A．充电过程中，随着电容器带电量的增加，电容器两极板间电势差增加，充电电流在减小，故A错误； B．根据电路图可知，充电过程中，电容器的上极板带正电荷、流过电阻R的电流由N点流向M点，故B错误； C．放电过程中，随着电容器带电量的减小，电容器两极板间电势差减小，放电电流在减小，故C正确； D．根据电路图可知，放电过程中，电容器的上极板带正电荷，流过电阻R的电流由M点流向N点，故D错误。 故选C。 3．（2024·辽宁·高考真题）某种不导电溶液的相对介电常数与浓度的关系曲线如图（a）所示，将平行板电容器的两极板全部插入该溶液中，并与恒压电源，电流表等构成如图（b）所示的电路，闭合开关S后，若降低溶液浓度，则（　　） A．电容器的电容减小 B．电容器所带的电荷量增大 C．电容器两极板之间的电势差增大 D．溶液浓度降低过程中电流方向为M→N 【答案】B 【详解】A．降低溶液浓度，不导电溶液的相对介电常数增大，根据电容器的决定式可知电容器的电容增大，故A错误； BC．溶液不导电没有形成闭合回路，电容器两端的电压不变，根据结合A选项分析可知电容器所带的电荷量增大，故B正确，C错误； D．根据B选项分析可知电容器所带的电荷量增大，则给电容器充电，结合题图可知电路中电流方向为，故D错误。 故选B。 【知识梳理】 【学习目标】 1、了解电容器的构造，理解电容器的电容的意义和定义，知道电容器的一些运用； 2、理解平行板电容器的电容的决定式的意义，掌握电容器的两种不同变化. 【要点梳理】 1、电容器 要点诠释： （1）定义：任何两个彼此绝缘又互相靠近的导体，构成是一个电容器. （2）电容器的充、放电：电容器有携带电荷、储存电荷的能力 电容器充电：使电容器带电的过程，也是电源的能量转化为电场能的过程. 电容器放电：使电容器上的电荷减少的过程，也是电场能转化为其它形式能的过程. 瞬间的充、放电过程电路中有电流通过，平衡后两板带等量异种电荷. 2、电容器的电容 要点诠释： （1）电容的物理意义： 是描述电容器储存电荷本领大小的物理量. （2）电容器电容的定义： 电容器所带电量的绝对值与的比值，用字母C表示. 定义式： ，其中Q为其中一个导体所带电量的绝对值，U为两个导体之间的电压. 单位：国际单位是法拉，简称法，用F表示，常用的单位还有微法和皮法，换算关系是 （3）平行板电容器的电容： 　　式中k为静电力常量，k=9.0×109 N·m2/C2，介电常数ε由两极板之间介质决定. 4）电容器的分类： 　　从构造上分：固定电容和可变电容 从介质上可分为：空气电容，纸质电容，电解电容，陶瓷电容、云母电容等等. 知识点四：平行板电容器中各物理量之间的关系 要点诠释： 电容器和电源连接如图，改变板间距离、改变正对面积或改变板间电介质材料，都会改变其电容，从而可能引起电容器两板间电场的变化.这里一定要分清两种常见的变化： (1)电键K持闭合，则电容器两端的电压恒定（等于电源电动势） 这种情况下 （2）充电后断开K，保持电容器带电量Q恒定 　　 这种情况下 【考向分析】 考向一、对电容的理解 1、下列关于电容的说法正确的是：（ ） A、 电容器的电容越大，带的电量越多 B、 电容器的电容在数值上等于电容器升高单位电势差所带电量的增量 C、 根据可知，电容器的电容跟电容器的电量成正比，跟它两极间的电压成反比 D、 在击穿电压以下，无论电容器的电量如何，它所带的电量与电压的比值是不变的 【答案】BD 【解析】由电容的定义知道，电容器带电量的多少，它不仅取决于电容的大小，还与加在电容器两板之间的电压有关，很大的电容，带电量可以是很少的，故选项A错误；由电容的定义知道，选项B正确；电容描写了电容器储存电荷的特性，与带电量的多少及电压没有关系，所以选项C错误，选项D正确. 【点评】凡是比值定义式，被定义的量C与用来定义的量Q、U没有关系，例如场强、电势、电阻、密度等. 考向二、电容的定量计算 1、平行板电容器所带的电荷量为，电容器两板间的电压为U＝2V，则该电容器的电容为 ；如果将其放电，使其所带电荷量为原来的一半，则两板间的电压为 ，两板间电场强度变为原来的 倍，此时平行板电容器的电容为 . 【答案】 【解析】由电容器电容的定义式得：,电容的大小取决于电容器本身的构造，与电容器的带电量无关，故所带电荷量为原来一半时，电容不变.而此时两极板间的电压为：,板间为匀强电场，由场强与电压关系可得： 【点评】（1）电容器的电容是由电容器本身的结构决定的，C与Q和U无关；（2）中，Q是指电容器一个极板所带电荷量的绝对值；（3）由公式可推出 考向三、电容器动态变化问题 1．（2024·安徽合肥·三模）（多选）如图所示，平行板电容器两极板与直流电源、理想二极管D（正向电阻为零，反向电阻无穷大）、定值电阻R连接，电容器下板B接地，两板间P点有一带电油滴恰好处于静止状态，现将上极板A向上移动，则下列说法正确的是（　　） A．R中有从a到b的电流 B．两极板间电压保持不变 C．油滴的电势能不变 D．油滴仍保持静止状态 【答案】CD 【详解】A．将A板向上移动时，由平行板电容器决定式可知 电容器的电容减小，由于二极管的单向导电性，电容器不能放电，电路中没有电流，故A错误； B．电容器的带电量不变，由电容关系式可知 两板间电压增大，B错误； C．由电场强度和电势差关系可知 两板间场强不变，P点电势不变，油滴电势能不变。故C正确； D．极板间电场强度不变，则油滴受力不变，油滴仍静止，故 D正确。 故选CD。 考向四、带电粒子在电容器中运动的综合问题 1．（2024·山西·模拟预测）如图所示，D是一支理想二极管（正向电阻为零，可视为短路；反向电阻无穷大，可视为断路），C是极板水平放置的平行板电容器，初始时不带电。当S接1且稳定后，处于两极板间P点的一带电油滴能保持静止状态。下列说法正确的是（　　） A．保持S接1，减小C两极板的正对面积，油滴会向上移动 B．保持S接1，将C的下极板上移，油滴会向下移动 C．将S从1掷到2，油滴将向下运动 D．将S从1掷到2，同时将下极板上移，油滴将向下运动 【答案】A 【详解】A．保持S接1，减小C两极板的正对面积，则根据 知电容C减小，又 而存在二极管，使得Q不能减少，故实际过程为Q不变，故U增大，根据 及d不变，知E增大，所以油滴受到向上的电场力大于重力，油滴会向上移动，故A正确； B．保持S接1，将C的下极板上移，根据 知d减小，C增大，U不变，Q增大，可以充电，根据 知E增大，油滴向上运动，故B错误； C．将S从1掷到2，断开开关，不能放电，故油滴不动，故C错误； D．将S从1掷到2，同时将下极板上移，d减小，根据 知C增大，断开开关，Q不变，根据 联立知 不变，故油滴不动，故D错误。 故选A。 考向五、电容器的应用举例 1．（2022·重庆·高考真题）如图为某同学采用平行板电容器测量材料竖直方向尺度随温度变化的装置示意图，电容器上极板固定，下极板可随材料尺度的变化上下移动，两极板间电压不变。若材料温度降低时，极板上所带电荷量变少，则（　　） A．材料竖直方向尺度减小 B．极板间电场强度不变 C．极板间电场强度变大 D．电容器电容变大 【答案】A 【详解】BCD．根据电容的决定式可知，根据题意可知极板之间电压不变，极板上所带电荷量变少，极板间距增大，电容减小，极板之间形成匀强电场，根据可知极板间电场强度减小，BCD错误； A．极板间距增大，材料竖直方向尺度减小，A正确； 故选A。 【解题速通】 1．（2024·广东·二模）如图为电容式加速度传感器的工作原理图，轻质弹簧与电容器固定在传感器的外框上，质量块左侧连接轻质弹簧，右侧连接电介质，质量块可带动电介质左右移动。若电介质相对电容器向右运动，则电容器（　　） A．电容不变 B．电容增大 C．两极板上的带电量不变 D．两极板上的带电量减小 【答案】B 【详解】若电介质相对电容器向右运动，根据 可知电容器电容增大；根据 由于电压不变，则两极板上的带电量增大。 故选B。 2．（2018·北京·高考真题）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 【答案】A 【详解】A、当用带电玻璃棒与电容器a板接触，由于静电感应，从而在b板感应出等量的异种电荷，从而使电容器带电，故选项A正确； B、根据电容器的决定式：，将电容器b板向上平移，即正对面积S减小，则电容C减小，根据可知， 电量Q不变，则电压U增大，则静电计指针的张角变大，故选项B错误； C、根据电容器的决定式：，只在极板间插入有机玻璃板，则介电系数增大，则电容C增大，根据可知， 电量Q不变，则电压U减小，则静电计指针的张角减小，故选项C错误； D、根据可知， 电量Q增大，则电压U也会增大，则电容C不变，故选项D错误． 点睛：本题是电容器动态变化分析问题，关键抓住两点：一是电容器的电量不变；二是电容与哪些因素有什么关系． 3．（2024·湖南娄底·二模）如图所示，D是一只理想二极管，电流只能从a流向b，而不能从b流向a。平行板电容器的A、B两极板间有一电荷，在P点处于静止状态。以E表示两极板间的电场强度，U表示两极板间的电压，Ep表示电荷在P点的电势能。若保持极板A不动，将极板B稍向下平移，则下列说法中正确的是（　　） A．Ep增大 B．U增大 C．E减小 D．二极管中有从a到b的电流 【答案】B 【详解】B．若保持极板A不动，将极板B稍向下平移，则平行板电容器两极板之间的距离d增大，根据平行板电容器电容公式 可知，电容将减小，假设电容器的带电量Q不变，根据电容的定义式 可知，电容器两极板之间的电压U增大，故B正确； D．此时二极管反向截止，没有电流流过，故D错误； C．则电容器带电量Q不变，根据公式 可知，电容器两极板之间电场的场强E不变，故 C错误； A．而P点的电势 φP=EdPB＞0 由于dPB增大，则P点的电势φP升高；又因为在P点的电荷处于静止状态，合外力等于零，分析得知在P处的电荷带负电，P点处的电荷电势能减小，故A错误； 故选B。 4．（2022·北京·高考真题）利用如图所示电路观察电容器的充、放电现象，其中E为电源，R为定值电阻，C为电容器，A为电流表，V为电压表。下列说法正确的是（　　） A．充电过程中，电流表的示数逐渐增大后趋于稳定 B．充电过程中，电压表的示数逐渐增大后趋于稳定 C．放电过程中，电流表的示数均匀减小至零 D．放电过程中，电压表的示数均匀减小至零 【答案】B 【详解】A．充电过程中，随着电容器两极板电荷量的积累，电路中的电流逐渐减小，电容器充电结束后，电流表示数为零，A错误； B．充电过程中，随着电容器两极板电荷量的积累，电压表测量电容器两端的电压，电容器两端的电压迅速增大，电容器充电结束后，最后趋于稳定，B正确； CD．电容器放电的图像如图所示 可知电流表和电压表的示数不是均匀减小至0的，CD错误。 故选B。 5．（2022·湖北·高考真题）密立根油滴实验装置如图所示，两块水平放置的金属板分别与电源的正负极相接，板间产生匀强电场。用一个喷雾器把密度相同的许多油滴从上板中间的小孔喷入电场，油滴从喷口喷出时由于摩擦而带电。金属板间电势差为U时，电荷量为q、半径为r的球状油滴在板间保持静止。若仅将金属板间电势差调整为2U，则在板间能保持静止的球状油滴所带电荷量和半径可以为（　　） A．q，r B．2q，r C．2q，2r D．4q，2r 【答案】D 【详解】初始状态下，液滴处于静止状态时，满足 即 AB．当电势差调整为2U时，若液滴的半径不变，则满足 可得 AB错误； CD．当电势差调整为2U时，若液滴的半径变为2r时，则满足 可得 C错误，D正确。 故选D。 6．（2025·新课标Ⅱ·高考真题）如图，某压力传感器中平行板电容器内的绝缘弹性结构是模仿犰狳设计的，逐渐增大施加于两极板压力F的过程中，F较小时弹性结构易被压缩，极板间距d容易减小；F较大时弹性结构闭合，d难以减小。将该电容器充电后断开电源，极板间电势差U与F的关系曲线可能正确的是（    ） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】根据公式和电容的决定式 可得 根据题意F较小时易被压缩，故可知当F较小时，随着F的增大，d在减小，且减小的越来越慢，与电源断开后Q不变，故此时极板间的电势差U在减小，且减小的越来越慢；当F增大到一定程度时，再增大F后，d基本不变，故此时U保持不变，结合图像，最符合情境的是D选项。 故选D。 7．（2025·江苏·高考真题）如图所示，平行金属板与电源连接。一点电荷由a点移动到b点的过程中，电场力做功为W。现将上、下两板分别向上、向下移动，使两板间距离增大为原来的2倍，再将该电荷由a移动到b的过程中，电场力做功为（    ） A． B．W C． D． 【答案】A 【详解】根据题意可知，电容器与电源保持连接，电容器两端电压不变，现将电容器两极板间距增大至原来的两倍，由公式可知，极板间电场强度变为原来的，则有可知，再把电荷由a移至b，则电场力做功变为原来的，即电场力做功为。 故选A。 8．（2021·重庆·高考真题）电容式加速传感器常用于触发汽车安全气囊等系统，如图所示。极板M、N组成的电容器视为平行板电容器，M固定，N可左右运动，通过测量电容器板间的电压的变化来确定汽车的加速度。当汽车减速时，极板M、N间的距离减小，若极板上的电荷量不变，则该电容器（　　） A．电容变小 B．极板间电压变大 C．极板间电场强度不变 D．极板间的电场强度变小 【答案】C 【详解】A．由平行板电容器电容的决定式可得，d减小，C增大，故A错误； B．电容器所带电荷量Q不变，C增大，由可得，U变小，故B错误； CD．由匀强电场的场强与电势差关系公式可得 E与d无关，E不变，故C正确，D错误。 故选C。 9．（2022·江西宜春·模拟预测）如图所示，D是一只理想二极管，水平放置的平行板电容器的A、B两极板间有一带电液滴，在P点处于静止状态。以Q表示电容器储存的电荷量，U表示两极板间的电压，φ表示P点的电势，B极板接地。若保持极板B不动，第一次将极板A稍向下平移，第二次将极板A稍向上平移（移动后极板A的位置还在P点上方），则下列说法正确的是（　　） A．两次移动后Q相同 B．两次移动后点电荷都保持静止 C．第一次移动后U变小，第二次移动后U变大 D．第一次移动后φ增大，第二次移动后φ不变 【答案】D 【详解】AC．第一次极板A稍向下平移，平移极板间距d减小，由电容器决定式 可知电容C增大，电源可通过二极管对电容器充电，Q增大，电压U不变。 第二次极板A稍向上平移，极板间距d增大，由知电容C减小，若电容器两端电压U不变，电容器所带电量Q将减小，由于二极管具有单向导电性，电容器的电荷不能回到电源，所以电容器的电量Q不变。由于电容C减小，由电容的定义式知，U变大。 AC错误； BD．由和、可得 可知第一次A稍向下平移，因为两极板间距d减小，U不变，故场强增大，电荷向上移动。因为极板B接地，电势为零，P点到极板B的电势差增大，P点电势φ增大。 第二次将极板A稍向上平移，Q、S都不变，故场强不变，电荷保持静止。因为极板B接地，电势为零，P点到极板B的距离不变，则P点到极板B的电势差不变，故P点φ不变。 故D正确，B错误。 故选D。 10．（2024·海南·高考真题）用如图a所示的电路观察电容器的充放电现象，实验器材有电源E、电容器C、电压表、电流表、电流传感器、计算机、定值电阻R、单刀双掷开关、开关、导线若干 (1)闭合开关，将接1，电压表示数增大，最后稳定在12.3V。在此过程中，电流表的示数_____（填选项标号） A．一直稳定在某一数值 B．先增大，后逐渐减小为零 C．先增大，后稳定在某一非零数值 (2)先后断开开关、，将电流表更换成电流传感器，再将接2，此时通过定值电阻R的电流方向 （选填“”或“”），通过传感器将电流信息传入计算机，画出电流随时间变化的图像，如图b，时，图中M、N区域面积比为8∶7，可求出 （保留2位有效数字）。 【答案】(1)B (2) 【详解】（1）电容器充电过程中，当电路刚接通后，电流表示数从0增大某一最大值，后随着电容器的不断充电，电路中的充电电流在减小，当充电结束电路稳定后，此时电路相当于开路，电流为0。 故选B。 （2）[1]根据电路图可知充电结束后电容器上极板带正电，将接2，电容器放电，此时通过定值电阻R的电流方向； [2]时可知此时电容器两端的电压为 电容器开始放电前两端电压为，根据图像与横轴围成的面积表示放电量可得间的放电量为 后到放电结束间放电量为 根据题意，解得 11（2024·重庆·高考真题）探究电容器充放电规律，实验装置如图甲所示，有电源E，定值电阻R0，电容器C，单刀双置开关S。    (1)为测量电容器充放电过程电压U和电流I变化，需在①、②处接入测量仪器，位置②应该接入测 （电流、电压）仪器。 (2)接通电路并接通开关使电容器充电，当电压表示数最大时，电流表示数为 。 (3)根据测到数据，某过程中电容器两端电压U与电流I的关系图如图乙所示。该过程为 （充电，放电）。放电过程中电容器两端电压U随时间t变化关系如图丙所示。0.2s时R0消耗的功率 W。 【答案】(1)电压 (2)0 (3) 放电 0.32 【详解】（1）位置②与电容器并联，为测电压仪器。 （2）电压表示数最大时，电容器充电完毕，电流表示数为零。 （3）[1]电容器放电时电压和电流都减小，图像逆向分析，该过程为电容器放电过程。 [2]电容器充电完毕后的电压等于电源电动势，大小为12V，由题图丙可知t = 0.2s时电容器两端电压为U = 8V，由题图乙可知当U = 8V时，电流I = 40mA，则电阻R0消耗的功率为 P = 8 × 4 0× 10－3W = 0.32W 12．（2024·广西·高考真题）某同学为探究电容器充、放电过程，设计了图甲实验电路。器材如下：电容器，电源E（电动势6V，内阻不计），电阻R1 = 400.0Ω，电阻R2 = 200.0Ω，电流传感器，开关S1、S2，导线若干。实验步骤如下： (1)断开S1、S2，将电流传感器正极与a节点相连，其数据采样频率为5000Hz，则采样周期为 s； (2)闭合S1，电容器开始充电，直至充电结束，得到充电过程的I—t曲线如图乙，由图乙可知开关S1闭合瞬间流经电阻R1的电流为 mA（结果保留3位有效数字）； (3)保持S1闭合，再闭合S2，电容器开始放电，直至放电结束，则放电结束后电容器两极板间电压为 V； (4)实验得到放电过程的I—t曲线如图丙，I—t曲线与坐标轴所围面积对应电容器释放的电荷量为0.0188C，则电容器的电容C为 μF。图丙中I—t曲线与横坐标、直线t = 1s所围面积对应电容器释放的电荷量为0.0038C，则t = 1s时电容器两极板间电压为 V（结果保留2位有效数字）。 【答案】(1) (2)15.0 (3)2 (4) 4.7 × 103 2.8 【详解】（1）采样周期为 （2）由图乙可知开关S1闭合瞬间流经电阻R1的电流为15.0mA； （3）放电结束后电容器两极板间电压等于R2两端电压，根据闭合电路欧姆定律得电容器两极板间电压为 （4）[1]充电结束后电容器两端电压为，故可得 解得 [2]设t = 1s时电容器两极板间电压为，得 代入数值解得 13．（2023·山东·高考真题）电磁炮灭火消防车（图甲）采用电磁弹射技术投射灭火弹进入高层建筑快速灭火。电容器储存的能量通过电磁感应转化成灭火弹的动能，设置储能电容器的工作电压可获得所需的灭火弹出膛速度。如图乙所示，若电磁炮正对高楼，与高楼之间的水平距离，灭火弹出膛速度，方向与水平面夹角，不计炮口离地面高度及空气阻力，取重力加速度大小，。 （1）求灭火弹击中高楼位置距地面的高度H； （2）已知电容器储存的电能，转化为灭火弹动能的效率，灭火弹的质量为，电容，电容器工作电压U应设置为多少？    【答案】（1）60m；（2） 【详解】（1）灭火弹做斜向上抛运动，则水平方向上有 竖直方向上有 代入数据联立解得 （2）根据题意可知 又因为 联立可得 14．如图所示，平行板电容器的两个极板A、B，B极板接地。两板间距为5cm，一带电量为的点电荷沿电场线从C点运动到D点，电场力做功为。CD间距离为3cm，AC间距离为，不计重力。求 （1）CD两点间电势差； （2）A板电势； （3）仅将A板移动到C处后，A板的电势。 【答案】（1）；（2）；（3） 【详解】（1）由电场力做功与电势差的关系 得，CD两点间电势差为 （2）由场强公式 得，两极板间的场强大小为 所以，A、B两极板间的电势差为 因为 其中，B板的电势为 所以，A板电势为 （3）仅将A板移动到C处后，两极板间距离d减小，由电容的决定式 可得，电容C变大，由因为两板电荷量Q保持不变，由电容的定义式 可得，两极板间的电势差U变小，由公式 可得，两极板间的场强E不变，所以仅将A板移动到C处后，A板的电势为 15．（2023·北京东城·一模）平行板电容器是一种常用的电学元件。 （1）如图甲所示，电源与平行板电容器，定值电阻，开关组成闭合电路。已知平行板电容器的电容为C，电源电动势为E，内阻不计，不考虑极板边缘效应，请在图乙中画出充电过程中电容器两板电压u随其所带电荷量q变化的图像，并类化直线运动中由图像求位移的方法，求充电完毕时电容器储存的电能。 （2）如图丙所示，M、N是平行板电容器的两个极板，板间距离为d。用绝缘细线把一个质量为m，电荷量为q的带电小球悬挂在两极板问，已知开关S闭合后，且小球静止时，绝缘细线与竖直方向夹角为，电源电动势为E，内阻不计。三个定值电阻的阻值分别为、、，重力加速度为g，忽略小球的电荷量对极板间电场的影响。 a.求夹角与定值电阻阻值的关系式； b.若某时刻烧断细线，同时断开开关S，通过分析定性说明小球在两极板间可能出现的运动情况（假设小球的电荷量保持不变，且始终未与极板发生碰撞）。 【答案】（1）， ；（2）a. ；b.某时刻烧断细线，同时断开开关，细线对小球的拉力为零。在竖直方向上，小球只受重力作用，加速度不变，做匀加速直线运动；在水平方向上，小球只受电场力作用，由于平行板电容器会通过电阻放电，使得小球所受电场力减小，加速度减小，做加速度减小的加速运动。若放电时间比较长，小球做加速度减小的曲线运动。若放电时间比较短，在放电完毕前，小球做加速度减小的曲线运动；放电完毕后，小球只在重力作用下做匀变速曲线运动。 【详解】（1）图像如图所示 充电完毕时电容器两端电压等于电源电动势E，电容器所带电荷量为Q，图线与横轴所围面积即为电容器储存的电能 ， 联立可得 （2）a.小球在电场中静止时受到重力、电场力及细线的拉力，小球所受电场力为 两极板之间电场强度 根据闭合电路欧姆定律，可得两极板间的电势差 根据平衡条件有 联立可得 b.某时刻烧断细线，同时断开开关，细线对小球的拉力为零。在竖直方向上，小球只受重力作用，加速度不变，做匀加速直线运动；在水平方向上，小球只受电场力作用，由于平行板电容器会通过电阻放电，使得小球所受电场力减小，加速度减小，做加速度减小的加速运动。若放电时间比较长，小球做加速度减小的曲线运动。若放电时间比较短，在放电完毕前，小球做加速度减小的曲线运动；放电完毕后，小球只在重力作用下做匀变速曲线运动。 16．如图所示，一平行板电容器接在U＝12 V的直流电源上，电容C＝3.0×10−10 F，两极板间距离d＝1.20×10−3 m，取g＝10 m/s2。求： （1）该电容器所带电荷量； （2）若板间有一带电微粒，其质量为m＝2.0×10−3 kg，恰在板间处于静止状态，则微粒带电荷量多少？带何种电荷？ 【答案】（1）3.6×10−9 C；（2）2.0×10−6 C， 微粒带负电荷 【详解】（1）由电容器电容的定义公式C＝，可得该电容器所带电荷量 Q＝CU＝3.0×10−10×12 C＝3.6×10−9 C （2）若带电微粒恰在极板间静止，由平衡条件则有 qE＝mg 由E＝解得 电容器板间电场方向向下，微粒受电场力方向向上，因此微粒带负电荷。 学科网（北京）股份有限公司1 学科网（北京）股份有限公司 $$