8. 电容器 电容（分层作业）物理教科版必修第三册

1.8电容器 电容 目录 【攻核心·技能提升】 1 一、电容的概念和定义 1 二、电容器的图像 5 三、电容器的动态分析 8 四、 实验：观察电容器的充放电现象 15 19 24 一、电容的概念和定义 一、单选题 1．常用的电容器从构造上看，可以分为固定电容器和可变电容器两类。图中甲为可变电容器，乙为电解电容器。下列说法正确的是（　　） A．可以通过改变甲的极板间的正对面积来改变电容 B．在不改变其他条件的情况下，将甲浸入煤油中，其电容不发生变化 C．使用乙时可以不区分两极任意接入电路 D．电容器可以工作在任何电压下 【答案】A 【详解】A．根据 可知，转动甲电容器的动片，两组金属片的正对面积发生变化，电容就会改变，故A正确； B．将甲电容器浸入煤油中，两极板间的介质改变，电容发生变化，故B错误； C．乙为电解电容器，两极有固定的极性，使用时注意不要接反了，故C错误； D．加在电容器两极间的电压不能超过击穿电压，超过击穿电压，绝缘介质将被击穿，致使电容器损坏，故D错误。 故选A。 2．超级电容器又叫双电层电容器，是一种新型储能装置，它不同于传统的化学电源，是一种介于传统电容器与电池之间、具有特殊性能的电源。它具有功率密度高、充放电时间短、循环寿命长、工作温度范围宽等特点。如图为一款超级电容器，其标有“2.7V，3000 F”，则（    ） A．该超级电容器充电时把电能转化为化学能 B．该电容器最大容纳电荷量为8100 C C．该电容器在电压为2.7V时电容才是3000F D．该电容器在2.5V电压下不能正常工作 【答案】B 【详解】A．电容器充电时把电能存储起来，没有转化为化学能，故A错误； B．该电容器最大容纳电荷量为 故B正确； C．电容是描述电容器容纳电荷本领的物理量，其大小与电压和电荷量无关，故该电容器电容始终为3000F，故C错误； D．电容器的额定电压为2.7V，说明工作电压不能超过2.7V，故D错误。 故选B。 3．心脏除颤器是目前临床上广泛使用的抢救设备之一，如图甲所示。心脏除颤器通过接触皮肤的电极板使电容器放电，实施电击治疗，如图乙。已知某款心脏除颤器，在短于一分钟内使电容器充电到4000V，存储电荷量为0.16C。抢救病人时，电极板放电，使一部分电荷在4ms的脉冲时间内经过身体。下列说法正确的是（　　） A．电容器充电至4000V时，电容为20μF B．电容器放电过程中电容减小 C．电容器充电至2000V时，所带电荷量为0.08C D．电容器放电过程中电流恒定 【答案】C 【详解】A．电容器充电至4000V时，电容为 故A错误； B．电容由电容器本身决定，不随电压、电荷量的变化而变化，即电容保持不变，故B错误； C．电容器充电至2000V时，所带电荷量为 故C正确； D．电容器放电过程中，电荷量减少，电容器两极板间电势差减小，电流减小，故D错误。 故选C。 4．心脏除颤器的工作原理是向储能电容器充电，使电容器获得一定的储能，对心颤患者皮肤上的两个电极板放电，让一部分电荷通过心脏，刺激心颤患者的心脏，使之恢复正常跳动。如图是一次心脏除颤器的模拟治疗，该心脏除颤器的电容器电容为14μF，充电至 10kV 电压，如果电容器在2ms时间内完成放电，放电结束时电容器两极板间的电势差减为零，下列说法正确的是（　　）    A．这次放电过程中通过人体组织的电流恒为70A B．这次放电有0.14C的电荷量通过人体组织 C．若充电至5kV，则该电容器的电容为7μF D．人体起到绝缘电介质的作用 【答案】B 【详解】A．根据 可知该电容器所带电荷量在放电过程中逐渐减小，电压也在逐渐减小，所以电流逐减小，故A错误； B．根据 可知充电至10kV 时电容器带的电荷量为 Q=CU=0.14C 故这次放电过中有0.14C的电荷量通过人体组织，故B正确； C．电容器在充电过程中，电容器的电容C不变，仍然为14μF，故C错误； D．人体为导体， 故 D错误。 故选B。 5．如图所示是一个常用的电容器（，工作电压），下列关于它的说法中正确的是（　　） A．电容器可以储存电荷，且电荷量越多电容越大 B．这个电容器两端电压变化，它的电荷量变化了 C．加在这个电容器两端的电压为时，它的电容是 D．加在这个电容器两端的电压低于时它就不能工作 【答案】B 【详解】A．电容器可以储存电荷，电容器的电容是由其本身决定的，与电荷量无关，选项A错误； B．这个电容器的电容为，两端电压变化，它的电荷量变化量 选项B正确； C．电容器的电容与加在它两端的电压无关，选项C错误； D．加在这个电容器两端的电压低于时它仍能工作，选项D错误。 故选B。 二、解答题 6．有一平行板电容器，两铝质极板的正对面积是0.01m2，极板间充满相对介电常数为9的氧化铝膜，氧化铝膜厚度为0.001mm。已知静电力常量k=9.0×109N·m2/C2，请回答下列问题（保留两位有效数字）： （1）该电容器的电容是多大？ （2）需要加多大的电压，才能使该电容器所带电荷量为0.32×10-8C? （3）在（2）中情况下，该电容器极板间的电场强度是多大？ 【答案】（1）；（2）；（3） 【详解】（1）该电容器的电容是 （2）电容器所带电荷量为0.32×10-8C时，电容器两极板间的电压为 （3）该电容器极板间的电场强度是 二、电容器的图像 一、单选题 1．对于一个固定电容器，描述其电容C、电量Q、电压U之间相应关系的图像应是图中的（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】ABD．电容器的电容与电荷量和电势差无关，AD错误，B正确； C．根据电容的定义式有 则 电荷量与电势差成正比，C错误。 故选B。 2．电容器是一种重要的电学元件，它能储存电荷，电容器储存电荷C的特性用电容C来表征。可用如图所示的电路对电容器进行充电。某电容器在充电过程中，其电压U与所带电荷量Q之间的关系是（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】根据电容的定义式变形可得 所以某电容器在充电过程中，U与Q成正比，即U-Q图像为过原点的倾斜直线，故选B。 二、多选题 3．某同学按如图甲所示连接电路，利用电压传感器研究电容器的放电过程。先使开关S接1，电容器充电完毕后将开关掷向2，可视为理想电压表的电压传感器将电压信息传入计算机，屏幕上显示出电压随时间变化的U-t曲线如图乙所示。 电容器的电容C已知，且从图中可读出最大放电电压U0、图线与坐标轴围成的面积S、任一点的切线斜率k，但电源电动势和内阻、定值电阻R均未知。根据题目所给的信息，下列物理量能求出的是（　　） A．电容器放出的总电荷量 B．通过电阻R的最大电流 C．定值电阻R D．电源的内阻 【答案】ABC 【分析】根据题中物理情景描述可知，本题考查电容器，根据电容器充放电的规律，运用图像、电容定义式、电流定义式等，进行分析推断。 【详解】A．根据图像的含义，U-t图像中，图线与纵轴的交点的纵坐标表示最大放电电压U0，因 Q=CU0 可以求出电容器放出的总电荷量，故A正确； B．由图像可知，图线切线斜率 根据电流的定义可知 故t=0时，放电电流可以求出，这就是通过电阻R的最大电流I，故通过电阻R的最大电流可以求出，B正确； C．电阻两端的最大电压是最大的放电电压U0，通过选项B分析可知，最大电压和最大电流均可以求出，根据欧姆定律可知，定值电阻 故定值电阻R可以求出，C正确； D．根据题意可知 E=U0 而电源内阻r无法求出，D错误。 故选ABC。 三、填空题 4．电容器作为储能器件，在生产生活中有广泛的应用。对给定电容值为C的电容器充电，无论采用何种充电方式，其两极间的电势差随电荷量q的变化图像都相同。 （1）请在图1中画出图像 。类比直线运动中由图像求位移的方法，当两极间电压为U时，电容器所储存的电能Ep= 。 （2）在如图2所示的充电电路中，R表示电阻，E表示电源（忽略内阻）。通过改变电路中元件的参数对同一电容器进行两次充电，对应的曲线如图3中① ②所示。 ① ②两条曲线不同是 （选填E或R）的改变造成的。 【答案】 见解析 / R 【详解】（1）[1]根据电容的定义式 得 可知电压与电量为正比例关系，所以图像如下图所示 [2]根据图像的性质，图像与轴围成的面积表示电能，可得 （2）[3]电源电阻不计，当电容器充满电后，电容器两端电压等于电源电动势。由图可知，充电时间不同，而最大电量相等，说明图象不同的原因是电阻R的改变造成的。 三、电容器的动态分析 一、单选题 1．在某流水线上有如图所示的传感器以监控产品的厚度， 其中 A、B 为平行板电容器的上、下两个极板，上下位置均固定，且分别接在恒压直流电源的两极上，是灵敏电流计。当产品的厚度变薄导致介电常数变小时，则有（　　）    A．极板间的电压变小 B．极板上所带的电荷量变大 C．平行板电容器的电容变大 D．有向右的电流流过灵敏电流计 【答案】D 【详解】A．由题意可知，电容器的上、下两个极板分别接在恒压直流电源上，因此极板间的电压不变，A错误； BCD．当产品的厚度变薄导致介电常数变小时，由平行板电容器的电容决定式，可知电容器的电容C减小，由电容的定义式，可知极板上所带的电荷量Q变小，可知电容器放电，则有向右的电流流过灵敏电流计G，BC错误，D正确。 故选D。 2．传感器是一种采集信息的重要器件。如图所示为测定压力的电容式传感器，A为固定电极，B为可动电极，组成待测压力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零刻度线在中央的灵敏电流表和电源串联成闭合电路，已知电流从电流表正接线柱流入时指针向右偏转。当待测压力增大时（　　） A．电容器的电容将减小 B．灵敏电流表指针在正中央零刻度线处 C．灵敏电流表指针向左偏转 D．灵敏电流表指针向右偏转 【答案】D 【详解】A．压力增大，则电容器两极板的间距d变小，根据 可知电容变大，故A错误； BCD．因为电容器两极板间电压不变，电容增大，根据 可知电容器要充电，电流从正接线柱到负接线柱流过电流表，指针向右偏。 故选D。 3．电容器是常用的电学元件，如图所示，两个相同的半圆形金属板间隔一段距离水平放置，板间可视为真空。两金属板分别与电源两极相连，开关S闭合，上极板可绕过圆心且垂直于半圆面的轴转动。开始时，两极板边缘完全对齐，现让上极板转过90°，下列说法正确的是（　　） A．电容器的电容增大为原来的2倍 B．极板上所带电荷量减少为原来的一半 C．两极板间电势差增大为原来的2倍 D．两极板间电势差减小为原来的一半 【答案】B 【详解】A．让上极板转过90°，则两极板正对面积减小为原来的一半，根据 可知，电容器的电容减小为原来的一半，故A错误； CD．开关S闭合，两极板间电势差不变，故CD错误； B．根据 可知，极板上所带电荷量减少为原来的一半，故B正确。 故选B。 4．平行板电容器、静电计、理想二极管（正向电阻为0，反向电阻无穷大）与内阻不计的电源连接成如图所示的电路，P为平行板电容器两极板间的一点，其中电容器的右极板固定，左极板可左右移动少许，设静电计的张角为，则下列说法中正确的是（　　）      A．若左极板向左移动少许，则变大，P点的电势不变 B．若左极板向左移动少许，则不变，P点的电势不变 C．若左极板向右移动少许，则不变，P点的电势升高 D．若左极板向右移动少许，则变小，P点的电势降低 【答案】C 【详解】AB．静电计上的电压等于电源电压不变，所以静电计的张角不变。由于二极管具有单向导电性，所以电容器只能充电，不能放电。将电容器的左极板水平向左移时，根据可知，电容器的电容变小，但不能放电，则电容器带电量不变，由可知，电容器的两极板间的电势差U变大，又 可知，电容器两极板间的电场不变，则有 由于P点到左极板的距离变大，则左极板与P点间的电势差变大，由于左极板的电势不变，则P点的电势降低，故AB错误； CD．静电计上的电压等于电源电压不变，所以静电计的张角不变。若左极板向右移动少许，根据可知，电容器的电容变大，电容器充电，则电容器极板间的电压等于电源电压不变，根据可知，电容器两极板间的电场强度变大，则有 由于P点到右极板的距离不变，所以P点与右极板间的电势差变大，而由于此时右极板的电势不变，所以P点的电势升高，故C正确，D错误。 故选C。 5．计算机键盘每个键下面都连有一块小金属片，与该金属片隔有一定空气间隙的是另一块固定的小金属片，这组金属片组成一个可变电容器。当连接电源不断电，按下某个键时，与之相连的电子线路就给出该键相应的信号，当按下该键时，电容器的（　　） A．极板间的电压变大 B．电容变小 C．极板的电量变大 D．极板间的场强变小 【答案】C 【详解】A．因电容器与电源连接，则电势差不变，故A错误； B．当按键被按下时，两极板间的距离减小，根据电容的决定式 可知电容增大，故B错误； C．根据 可知，电荷量变大，故C正确； D．依据 极板间距变小，因不变，则变大，故D错误。 故选C。 6．如图所示，电容为C、带电量为Q的平行板电容器水平放置，两板之间的距离为d，上极板带正电，下极板接地，一带电量为q的小球（视为质点）恰好静止在两板的中央P点，重力加速度为g，下列说法正确的是（　　） A．小球带正电 B．P点的电势为 C．小球的质量为 D．若把上极板向上平移一小段距离，则小球向下运动 【答案】B 【详解】A．小球处于二力平衡状态，电场力竖直向上，电场强度竖直向下，则小球带负电，故A错误； B．由电容的定义式 解得上下两极板间的电势差为 P点处在两极板的正中央，则P点与下极板间的电势差为 因为下极板接地电势为0，所以P点的电势为 故B正确； C．根据小球在电场中平衡有 电场强度为 可得 故C错误； D．根据电容的决定式和定义式，有 电场强度为 可得 则电场强度与两极板间的距离无关，若把上极板向上平移一小段距离，两极板间的电场强度不变，小球受到的电场力不变，仍处于静止状态，不会向下运动，故D错误。 故选B。 二、多选题 7．如图所示，平行板电容器与电动势为E的直流电源连接，下极板接地，静电计所带电荷量很少，可忽略，开关闭合，稳定时一带电的油滴静止于两极板间的P点。若开关是闭合的，带负电的油滴被固定于电容器中的P点，静电计指针偏转的角度为，电容器下极板和静电计的金属外壳接地，下列说法正确的是（　　） A．减小极板正对面积S，静电计指针张角不变 B．若将下极板缓慢下移少许，增大极板间距d，带电油滴的电势能将增大 C．两板各绕其中点快速转过角（角为锐角）后，电容器中的电场强度增大 D．两板各绕其中点快速转过角（角为锐角）后，油滴受到的电场力减小 【答案】AC 【详解】A．根据可知，S减小，则电容减小，而静电计测量的是电容器两极板间的电势差，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正确； B．若将下极板缓慢下移少许，电容器始终与电源相连，电势差不变，增大，则电场强度减小，点与上极板间距不变，场强变小，所以点与上极板间的电势差变小，且上极板与电源正极相连，所以点电势变高，带电油滴的电势能变小，故B错误； C．两板各绕其中点快速转过角（角为锐角）后，根据几何知识可得 故电场强度变为，则电容器中的电场强度增大，故C正确； D．转动后，方向旋转了，粒子受到电场力的大小变大，故D错误。 故选AC。 8．如图所示，平行板电容器与直流电源连接，上极板接地。一带负电的油滴位于容器中的点且处于静止状态。现将下极板竖直向下缓慢地移动一小段距离，则（　　） A．带电油滴将竖直向下运动 B．带电油滴的机械能将增加 C．点的电势将升高 D．通过灵敏电流计有从往的电流 【答案】ACD 【详解】A．将下极板竖直向下缓慢地移动一小段距离，d增大，根据可知板间场强减小，则油滴所受电场力减小，小于油滴的重力，油滴将竖直向下运动，故A正确； BC．P点到上极板的距离不变，而E减小，由知，P点与上极板间电势差减小，上极板接地，电势为零，可知P点的电势小于零，P点的电势升高，由于油滴带负电，因向下运动，电场力做负功，则带电油滴的电势能将增加，则机械能减小，故B错误，C正确； D．将下极板竖直向下缓慢地移动一小段距离，d增大，根据可知电容减小，电容器的电压U不变，根据可知电量减小，电容器放电，由电流计中由a到b的电流，故D正确。 故选ACD。 4、 实验：观察电容器的充放电现象 一、实验题 1．在“观察电容器的充放电过程”实验中，按图甲所示连接电路。 (1)研究充电过程，应将单刀双掷开关接 （选填“1”或“2”）。 (2)研究电容器放电过程时，电流传感器将电流信息传入计算机，屏幕上便显示出如图乙所示的图像。图线与坐标轴围成图形的面积可以用所围小方格的总面积近似代替，若按照“大于半格的按一个格算，小于半格的舍去”的原则数出小方格数为114个，则放电过程中电容器释放的电荷量为 C；已知图甲中电源的电动势为8V，据此估算出电容器的电容为 （计算结果保留三位有效数字）。 (3)如果不改变电路其他参数，只增加放电电路中电阻的阻值，则此过程的曲线与坐标轴所围成的面积将 （选填“增大”“减小”或“不变”）。 【答案】(1)2 (2) 11.4 (3)不变 【详解】（1）研究充电过程，电容器应与电源连接，应将单刀双掷开关接2。 （2）[1]根据 可知图像与横轴围成的面积表示电荷量，则放电过程中电容器释放的电荷量为 [2]根据 可得电容器的电容为 （3）由于曲线与坐标轴所围成的面积表示电容器充完电后所带的电荷量，根据 如果不改变电路其他参数，只增加放电电路中电阻的阻值，由于电容和电源电压不变，所以此过程的曲线与坐标轴所围成的面积将不变。 2．某同学用图甲所示的电路研究电容器的充、放电过程。图丙所示实验装置是用来探究影响平行板电容器的因素，其中电容器左侧极板A和静电计外壳接地，电容器右极板B与静电计金属球相连。使电容器带电后与电源断开。 (1)图甲当开关S接“1”达到稳定后，电容器上极板带 （选填“正”或“负”）电。 (2)图甲开关S接“2”前，将电流传感器串联在左侧电路中，接着将开关S接“？”，与电流传感器连接的计算机描绘出电路中的电流I随时间t变化的I-t图像如图，丙所示，通过分析可知，图中图像与横轴围成的面积表示的物理量是 。不改变电路其他参数，只增大电阻R的阻值，则此过程的I-t曲线与横轴围成的面积将 （选填“减小”、“不变”或“增大”）。 (3)已知电源电压为3V，通过数格子的方法测得I-t曲线与横轴围成的面积为2.5mA·s，则电容器的电容C= F（结果保留两位有效数字）。 (4)保持两极板所带的电荷量Q不变，极板间的正对面积S不变，让带有绝缘手柄的A板向左移动增大两极板间的距离d，发现静电计指针偏角变大，得出的结论是：在其他条件不变的情况下，平行板电容器的电容C随两极板间的距离d的增大而 （填“增大”“减小”或“不变”）。 【答案】(1)正 (2) 电荷量 不变 (3) (4)减小 【详解】（1）当开关S接“1”后，电源给电容器充电，根据充电电流方向可知，电容器上极板带正电，下极板带负电。 （2）[1]当开关S接“2”，电容器进行放电，I-t图像与横轴围成的面积表示的物理量是电荷量； [2]只增大电阻R的阻值，只是使得放电过程变慢，而放电的电荷量不变，则I-t曲线与横轴围成的面积将不变。 （3）根据电容的定义式可得 （4）静电计指针偏角变大，则电压变大，根据 可知，电容变小，得出的结论是：在其他条件不变的情况下，平行板电容器的电容C随两极板间的距离d的增大而减小。 3．随着电子信息技术的日新月异，数码电子产品的更新换代速度越来越快，以平板电视（LCD和PDP）、笔记本电脑、数码相机等产品为主的消费类电子产品产销量持续增长，带动了电容器产业发展。两个相互靠近的导体，中间夹一层不导电的绝缘介质，这就构成了电容器。如甲图所示是观察电容器的充、放电现象的实验装置。电源输出电压恒为8V，S是单刀双掷开关，G为灵敏电流计，C为平行板电容器。 (1)当开关S接 时（填“1”或“2”），平行板电容器放电，流经灵敏电流计的电流方向与充电时 （填“相同”或“相反”）。 (2)将灵敏电流计换成电流传感器，电流传感器与计算机相连可以把电容器放电电流随时间变化的规律描绘出来．先把一个电容器接到输出电压恒为8V的电源上充满电，然后通过电流传感器放电，放电过程电流随时间变化的图像如图乙所示。已知图像与时间轴所围的面积约为40个方格，电流表示单位时间内通过导体横截面的电荷量，可估算出该电容器的电容 F。 (3)根据图乙，请在图丙上画出放电过程电容器两端电压U随时间t变化的图像 。 (4)如果不改变电路其他参数，只减小电阻R，放电时曲线与横轴所围成的面积将 （填“增大”“不变”或“减小”）；放电时间将 （填“变长”“不变”或“变短”）。 【答案】(1) 2 相反 (2) (3) (4) 不变 变短 【详解】（1）[1][2]放电时需将电容器接电阻，故将单刀双掷开关拨向2。电容器充电时，上极板接电源正极，流经灵敏电流计的方向从左向右，电容器上极板带正电，放电时电流从带正电的上极板经电阻流向下极板，故流经灵敏电流计的电流方向与充电时相反。 （2）放电电流随时间变化的曲线与横轴所围面积表示电容器的放电量，可得 电容器的电容为 （3）放电过程电容器两端电压随时间变化的图像如图所示 （4）[1]曲线与横轴所围成的面积表示电容器的放电量，只减小电阻，电容器带电量不变，故放电时曲线与横轴所围成的面积不变； [2]只减小电阻，电容器的放电电流增大，电容器的放电量不变，故放电时间将变短。 4．电容器是一种重要的电学元件，在电工、电子技术中应用广泛，使用图甲所示电路观察电容器的充、放电过程。电路中的电流传感器可以捕捉瞬时的电流变化，它与计算机相连，可显示电流随时间的变化。图甲直流电源电动势、内阻不计，充电前电容器带电量为零。先使S与“1”端相连，电源向电容器充电。充电结束后，使S与“2”端相连，直至放电完毕。计算机记录的电流随时间变化的曲线如图乙所示。 (1)在电容器充电与放电过程中，通过电阻的电流方向 （选填“相同”或“相反”）； (2)乙图中阴影部分的面积 （选填“>”、“<”或“=”）； (3)已知，则该电容器的电容值约为 法拉（计算结果保留两位有效数字）； (4)由甲、乙两图可判断阻值 （选填“>”或“<”）。 【答案】(1)相反 (2)＝ (3)0.15 (4) 【详解】（1）由图甲可知，电容器充电时，通过电阻R0的电流方向向左，放电时通过R0的电流方向向右，故在电容器充电与放电过程中，通过电阻的电流方向相反。 （2）曲线图像与对应时间轴所围成的面积表示电荷量，充电和放电电荷量相等，所以乙图中阴影部分的面积相等。 （3）由于电源内阻不计，可知电容器两端电压等于电源电动势，则该电容器的电容值为 （4）由图乙可知，充电时的最大电流大于放电时的最大电流，则可知 一、多选题 1．（24-25高二上·四川绵阳·期中）如图所示，开关S断开，电容器C1和C2是两个完全相同的平行板电容器，极板距离均为d，所带电量分别是Q1、Q2，A、B为两带电小球，均处于静止状态，质量均为m，所带电荷量分别为+q、，小球B通过一绝缘细线悬挂于O点，与竖直方向夹角为60°。设整个过程中电容器及带电小球均不与外界作用，且带电小球始终未接触电容器极板，导线电阻不计，两极板间为匀强电场。则下列说法正确的是（　　） A．开关闭合前C1上极板带正电，C2左极板带正电 B．开关闭合前电容器C1与C2间场强大小之比为1∶3 C．开关闭合前电容器所带电荷量Q1与Q2大小之比为3∶1 D．开关闭合待稳定后绝缘细线与竖直方向夹角变为60°且摆到竖直方向的另外一边 【答案】CD 【详解】A．根据受力平衡可知，A受到竖直向上的电场力，且A带正电，则电容器C1中场强方向向上，可知C1上极板带负电；B受到水平向左的电场力，且B带负电，则电容器C2中场强方向水平向右，C2左极板带正电，故A错误； B．对A，根据平衡条件可得 对B，根据平衡条件可得 可得开关闭合前电容器C1与C2间场强大小之比为，故B错误； C．根据可得，开关闭合前电容器C1与C2电势差之比为 根据可得，开关闭合前电容器所带电荷量Q1与Q2大小之比为，故C正确； D．根据以上分析可知，开关闭合前C1上极板所带电荷量为，C2左极板所带电荷量为；开关闭合待稳定后，两电容器电势差大小相等，所带电荷量大小相等，则C1上极板与C2左极板所带电荷量均为 可知C2所带电荷量大小与原来相同，但极板电性发生变化，所以场强大小与原来相等，方向与原来相反，则绝缘细线与竖直方向夹角变为60°且摆到竖直方向的另外一边，故D正确。 故选CD。 2．（24-25高二上·广东江门·期中）为了探究电容器充放电的规律，将平行板电容器与电池组相连，且下极板接地，两极板间的带电尘埃恰保持静止状态，若将两板缓慢地错开一些，其他条件不变，则（　　） A．带电尘埃的电势能增大 B．尘埃仍保持静止状态 C．电流计G中有a到b方向的电流 D．电流计G中有b到a方向电流通过 【答案】BC 【详解】B．将两板缓慢错开过程中，两极板间电压保持不变，根据可知，两极板间的场强保持不变，则油滴的受力不变，带电尘埃仍保持静止状态，故B正确； A．因两极板间的场强保持不变，且尘埃位置不变，则带电尘埃所在位置的电势保持不变，根据可知，带电尘埃的电势能保持不变，故A错误； CD．两极板的正对面积减小，根据可知，电容减小，而两极板间电压保持不变，根据可知，电容器所带电荷量减小，即电容器放电，电流计G中有a到b方向的电流，故C正确，D错误。 故选BC。 3．（24-25高一下·河南洛阳·期末）如图所示，电容式麦克风的振动膜是利用超薄金属或镀金的塑料薄膜制成的，它与基板构成电容器，并与电阻、电池构成闭合回路。麦克风正常工作时，振动膜随声波左右振动。当振动膜随声波向左振动，与基板距离增大的过程中（　　） A．电容器的电容减小 B．振动膜所带的电荷量增大 C．电容器板间的电场强度不变 D．通过电阻的电流从b点流向a点 【答案】AD 【详解】A．根据 当振动膜随声波向左振动，与基板距离增大，则电容器的电容减小，故A正确； B．电容器与电源保持串联，电压不变，根据 可知振动膜所带的电荷量减小，故B错误； C．根据 可知电容器板间的电场强度减小，故C错误； D．因振动膜所带的电荷量减小，则电容器放电，因基板为正极板，所以通过电阻的电流从b点流向a点，故D正确。 故选AD。 二、实验题 4．（24-25高二上·四川绵阳·期中）电容器是一种重要的电学元件，在电工、电子技术中应用广泛，使用图甲所示电路观察电容器的充、放电过程。电路中的电流传感器可以捕捉瞬时的电流变化，它与计算机相连，可显示电流随时间的变化。图甲直流电源电动势、内阻不计，充电前电容器带电量为零。先使S与“1”端相连，电源向电容器充电。充电结束后，使S与“2”端相连，直至放电完毕。计算机记录的电流随时间变化的曲线如图乙所示。 (1)乙图中阴影部分的面积 （选填“>”、“<”或“=”）； (2)已知，则该电容器的电容值约为 F（计算结果保留两位有效数字）； (3)由甲、乙两图可判断阻值 （选填“>”或“<”）。 【答案】(1)= (2)0.15 (3)< 【详解】（1）根据可知，曲线图像与对应时间轴所围成的面积表示电荷量，充电和放电电荷量相等，所以乙图中阴影部分的面积相等，即 （2）充电完成后，电容器两端电压等于电源电动势，则该电容器的电容值为 （3）由图乙可知，充电时的最大电流大于放电时的最大电流，根据欧姆定律可知 5．（24-25高一下·重庆·期中）高一年级的同学在进行分组实验时，利用如图所示的装置探究平行板电容器电容的影响因素。他准备了以下器材：平行板电容器（极板可调节间距d和正对面积S），静电计，不同厚度的塑料片（作为电介质），直流电源、导线、开关 实验步骤如下： ①保持S和d不变，在两极板间插入不同厚度的塑料片，记录静电计读数。 ②保持d和电介质不变，改变S，记录静电计读数。 ③保持S和电介质不变，改变d，记录静电计读数。 已知：本实验中电容器充电后断开电源，带电量Q不变。试回答以下问题： (1)实验中静电计的作用是（　　） A．直接反映极板带电量Q B．直接反映极板间电势差U C．直接反映电容C D．直接反映电场强度E (2)在步骤1中，插入塑料片后，静电计读数将 （选填“增大”“减小”或者“不变”）。 (3)在步骤3中，若增大极板间距d，电容C将 ，极板间电场强度将 （选填“增大”“减小”或者“不变”）。 【答案】(1)B (2)减小 (3) 减小 不变 【详解】（1）静电计是测量电势差的仪器，故直接反映极板间电势差U。 故选B。 （2）插入电介质后，电容C增大，而Q不变，由可知U减小，故静电计读数将减小。 （3）[1]由可知，d增大时C减小； [2]根据、、，得 故当Q不变，d增大时，E不变。 6．（24-25高一下·辽宁·期末）老师在课堂上进行了一项有趣的实验，具体如下：老师利用直流电源对电容器进行充电。实验中使用的电容器标有“450V  ”的铭牌，闭合开关后对电容器进行充电，经过一段时间，观察到电压表的读数是285V。 (1)实验过程中，同学们发现______。 A．灯泡逐渐变亮后逐渐变暗直至熄灭 B．灯泡立即变亮后立即熄灭 C．灯泡立即亮后不熄灭 D．灯泡立即亮后逐渐变暗直至熄灭 (2)一段时间后，电容左侧极板带 电（填“正”或“负”），电容器储存的电荷量为 。 【答案】(1)D (2) 正 2.85 【详解】（1）电容器充电过程中，开始时电路中有充电电流，灯泡立即变亮，随着电容器电荷量增加，电压逐渐接近电源电压，充电电流逐渐减小，灯泡逐渐变暗，当电容器充满电后，电路中无电流，灯泡熄灭，所以选D。 （2）[1]电容器的A极板接电源的正极，所以A极板带正电。 [2]根据电容的定义式计算电荷量 一、单选题 1．（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。 2．（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。 3．（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。 【点睛】 二、实验题 4．（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 5．（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 6．（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 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$ 1.8电容器 电容 目录 【攻核心·技能提升】 1 一、电容的概念和定义 1 二、电容器的图像 3 三、电容器的动态分析 5 四、 实验：观察电容器的充放电现象 8 10 13 一、电容的概念和定义 一、单选题 1．常用的电容器从构造上看，可以分为固定电容器和可变电容器两类。图中甲为可变电容器，乙为电解电容器。下列说法正确的是（　　） A．可以通过改变甲的极板间的正对面积来改变电容 B．在不改变其他条件的情况下，将甲浸入煤油中，其电容不发生变化 C．使用乙时可以不区分两极任意接入电路 D．电容器可以工作在任何电压下 2．超级电容器又叫双电层电容器，是一种新型储能装置，它不同于传统的化学电源，是一种介于传统电容器与电池之间、具有特殊性能的电源。它具有功率密度高、充放电时间短、循环寿命长、工作温度范围宽等特点。如图为一款超级电容器，其标有“2.7V，3000 F”，则（    ） A．该超级电容器充电时把电能转化为化学能 B．该电容器最大容纳电荷量为8100 C C．该电容器在电压为2.7V时电容才是3000F D．该电容器在2.5V电压下不能正常工作 3．心脏除颤器是目前临床上广泛使用的抢救设备之一，如图甲所示。心脏除颤器通过接触皮肤的电极板使电容器放电，实施电击治疗，如图乙。已知某款心脏除颤器，在短于一分钟内使电容器充电到4000V，存储电荷量为0.16C。抢救病人时，电极板放电，使一部分电荷在4ms的脉冲时间内经过身体。下列说法正确的是（　　） A．电容器充电至4000V时，电容为20μF B．电容器放电过程中电容减小 C．电容器充电至2000V时，所带电荷量为0.08C D．电容器放电过程中电流恒定 4．心脏除颤器的工作原理是向储能电容器充电，使电容器获得一定的储能，对心颤患者皮肤上的两个电极板放电，让一部分电荷通过心脏，刺激心颤患者的心脏，使之恢复正常跳动。如图是一次心脏除颤器的模拟治疗，该心脏除颤器的电容器电容为14μF，充电至 10kV 电压，如果电容器在2ms时间内完成放电，放电结束时电容器两极板间的电势差减为零，下列说法正确的是（　　）    A．这次放电过程中通过人体组织的电流恒为70A B．这次放电有0.14C的电荷量通过人体组织 C．若充电至5kV，则该电容器的电容为7μF D．人体起到绝缘电介质的作用 5．如图所示是一个常用的电容器（，工作电压），下列关于它的说法中正确的是（　　） A．电容器可以储存电荷，且电荷量越多电容越大 B．这个电容器两端电压变化，它的电荷量变化了 C．加在这个电容器两端的电压为时，它的电容是 D．加在这个电容器两端的电压低于时它就不能工作 二、解答题 6．有一平行板电容器，两铝质极板的正对面积是0.01m2，极板间充满相对介电常数为9的氧化铝膜，氧化铝膜厚度为0.001mm。已知静电力常量k=9.0×109N·m2/C2，请回答下列问题（保留两位有效数字）： （1）该电容器的电容是多大？ （2）需要加多大的电压，才能使该电容器所带电荷量为0.32×10-8C? （3）在（2）中情况下，该电容器极板间的电场强度是多大？ 二、电容器的图像 一、单选题 1．对于一个固定电容器，描述其电容C、电量Q、电压U之间相应关系的图像应是图中的（　　） A． B． C． D． 2．电容器是一种重要的电学元件，它能储存电荷，电容器储存电荷C的特性用电容C来表征。可用如图所示的电路对电容器进行充电。某电容器在充电过程中，其电压U与所带电荷量Q之间的关系是（　　） A． B． C． D． 二、多选题 3．某同学按如图甲所示连接电路，利用电压传感器研究电容器的放电过程。先使开关S接1，电容器充电完毕后将开关掷向2，可视为理想电压表的电压传感器将电压信息传入计算机，屏幕上显示出电压随时间变化的U-t曲线如图乙所示。 电容器的电容C已知，且从图中可读出最大放电电压U0、图线与坐标轴围成的面积S、任一点的切线斜率k，但电源电动势和内阻、定值电阻R均未知。根据题目所给的信息，下列物理量能求出的是（　　） A．电容器放出的总电荷量 B．通过电阻R的最大电流 C．定值电阻R D．电源的内阻 三、填空题 4．电容器作为储能器件，在生产生活中有广泛的应用。对给定电容值为C的电容器充电，无论采用何种充电方式，其两极间的电势差随电荷量q的变化图像都相同。 （1）请在图1中画出图像 。类比直线运动中由图像求位移的方法，当两极间电压为U时，电容器所储存的电能Ep= 。 （2）在如图2所示的充电电路中，R表示电阻，E表示电源（忽略内阻）。通过改变电路中元件的参数对同一电容器进行两次充电，对应的曲线如图3中① ②所示。 ① ②两条曲线不同是 （选填E或R）的改变造成的。 三、电容器的动态分析 一、单选题 1．在某流水线上有如图所示的传感器以监控产品的厚度， 其中 A、B 为平行板电容器的上、下两个极板，上下位置均固定，且分别接在恒压直流电源的两极上，是灵敏电流计。当产品的厚度变薄导致介电常数变小时，则有（　　）    A．极板间的电压变小 B．极板上所带的电荷量变大 C．平行板电容器的电容变大 D．有向右的电流流过灵敏电流计 2．传感器是一种采集信息的重要器件。如图所示为测定压力的电容式传感器，A为固定电极，B为可动电极，组成待测压力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零刻度线在中央的灵敏电流表和电源串联成闭合电路，已知电流从电流表正接线柱流入时指针向右偏转。当待测压力增大时（　　） A．电容器的电容将减小 B．灵敏电流表指针在正中央零刻度线处 C．灵敏电流表指针向左偏转 D．灵敏电流表指针向右偏转 3．电容器是常用的电学元件，如图所示，两个相同的半圆形金属板间隔一段距离水平放置，板间可视为真空。两金属板分别与电源两极相连，开关S闭合，上极板可绕过圆心且垂直于半圆面的轴转动。开始时，两极板边缘完全对齐，现让上极板转过90°，下列说法正确的是（　　） A．电容器的电容增大为原来的2倍 B．极板上所带电荷量减少为原来的一半 C．两极板间电势差增大为原来的2倍 D．两极板间电势差减小为原来的一半 4．平行板电容器、静电计、理想二极管（正向电阻为0，反向电阻无穷大）与内阻不计的电源连接成如图所示的电路，P为平行板电容器两极板间的一点，其中电容器的右极板固定，左极板可左右移动少许，设静电计的张角为，则下列说法中正确的是（　　）      A．若左极板向左移动少许，则变大，P点的电势不变 B．若左极板向左移动少许，则不变，P点的电势不变 C．若左极板向右移动少许，则不变，P点的电势升高 D．若左极板向右移动少许，则变小，P点的电势降低 5．计算机键盘每个键下面都连有一块小金属片，与该金属片隔有一定空气间隙的是另一块固定的小金属片，这组金属片组成一个可变电容器。当连接电源不断电，按下某个键时，与之相连的电子线路就给出该键相应的信号，当按下该键时，电容器的（　　） A．极板间的电压变大 B．电容变小 C．极板的电量变大 D．极板间的场强变小 6．如图所示，电容为C、带电量为Q的平行板电容器水平放置，两板之间的距离为d，上极板带正电，下极板接地，一带电量为q的小球（视为质点）恰好静止在两板的中央P点，重力加速度为g，下列说法正确的是（　　） A．小球带正电 B．P点的电势为 C．小球的质量为 D．若把上极板向上平移一小段距离，则小球向下运动 二、多选题 7．如图所示，平行板电容器与电动势为E的直流电源连接，下极板接地，静电计所带电荷量很少，可忽略，开关闭合，稳定时一带电的油滴静止于两极板间的P点。若开关是闭合的，带负电的油滴被固定于电容器中的P点，静电计指针偏转的角度为，电容器下极板和静电计的金属外壳接地，下列说法正确的是（　　） A．减小极板正对面积S，静电计指针张角不变 B．若将下极板缓慢下移少许，增大极板间距d，带电油滴的电势能将增大 C．两板各绕其中点快速转过角（角为锐角）后，电容器中的电场强度增大 D．两板各绕其中点快速转过角（角为锐角）后，油滴受到的电场力减小 8．如图所示，平行板电容器与直流电源连接，上极板接地。一带负电的油滴位于容器中的点且处于静止状态。现将下极板竖直向下缓慢地移动一小段距离，则（　　） A．带电油滴将竖直向下运动 B．带电油滴的机械能将增加 C．点的电势将升高 D．通过灵敏电流计有从往的电流 4、 实验：观察电容器的充放电现象 一、实验题 1．在“观察电容器的充放电过程”实验中，按图甲所示连接电路。 (1)研究充电过程，应将单刀双掷开关接 （选填“1”或“2”）。 (2)研究电容器放电过程时，电流传感器将电流信息传入计算机，屏幕上便显示出如图乙所示的图像。图线与坐标轴围成图形的面积可以用所围小方格的总面积近似代替，若按照“大于半格的按一个格算，小于半格的舍去”的原则数出小方格数为114个，则放电过程中电容器释放的电荷量为 C；已知图甲中电源的电动势为8V，据此估算出电容器的电容为 （计算结果保留三位有效数字）。 (3)如果不改变电路其他参数，只增加放电电路中电阻的阻值，则此过程的曲线与坐标轴所围成的面积将 （选填“增大”“减小”或“不变”）。 2．某同学用图甲所示的电路研究电容器的充、放电过程。图丙所示实验装置是用来探究影响平行板电容器的因素，其中电容器左侧极板A和静电计外壳接地，电容器右极板B与静电计金属球相连。使电容器带电后与电源断开。 (1)图甲当开关S接“1”达到稳定后，电容器上极板带 （选填“正”或“负”）电。 (2)图甲开关S接“2”前，将电流传感器串联在左侧电路中，接着将开关S接“？”，与电流传感器连接的计算机描绘出电路中的电流I随时间t变化的I-t图像如图，丙所示，通过分析可知，图中图像与横轴围成的面积表示的物理量是 。不改变电路其他参数，只增大电阻R的阻值，则此过程的I-t曲线与横轴围成的面积将 （选填“减小”、“不变”或“增大”）。 (3)已知电源电压为3V，通过数格子的方法测得I-t曲线与横轴围成的面积为2.5mA·s，则电容器的电容C= F（结果保留两位有效数字）。 (4)保持两极板所带的电荷量Q不变，极板间的正对面积S不变，让带有绝缘手柄的A板向左移动增大两极板间的距离d，发现静电计指针偏角变大，得出的结论是：在其他条件不变的情况下，平行板电容器的电容C随两极板间的距离d的增大而 （填“增大”“减小”或“不变”）。 3．随着电子信息技术的日新月异，数码电子产品的更新换代速度越来越快，以平板电视（LCD和PDP）、笔记本电脑、数码相机等产品为主的消费类电子产品产销量持续增长，带动了电容器产业发展。两个相互靠近的导体，中间夹一层不导电的绝缘介质，这就构成了电容器。如甲图所示是观察电容器的充、放电现象的实验装置。电源输出电压恒为8V，S是单刀双掷开关，G为灵敏电流计，C为平行板电容器。 (1)当开关S接 时（填“1”或“2”），平行板电容器放电，流经灵敏电流计的电流方向与充电时 （填“相同”或“相反”）。 (2)将灵敏电流计换成电流传感器，电流传感器与计算机相连可以把电容器放电电流随时间变化的规律描绘出来．先把一个电容器接到输出电压恒为8V的电源上充满电，然后通过电流传感器放电，放电过程电流随时间变化的图像如图乙所示。已知图像与时间轴所围的面积约为40个方格，电流表示单位时间内通过导体横截面的电荷量，可估算出该电容器的电容 F。 (3)根据图乙，请在图丙上画出放电过程电容器两端电压U随时间t变化的图像 。 (4)如果不改变电路其他参数，只减小电阻R，放电时曲线与横轴所围成的面积将 （填“增大”“不变”或“减小”）；放电时间将 （填“变长”“不变”或“变短”）。 4．电容器是一种重要的电学元件，在电工、电子技术中应用广泛，使用图甲所示电路观察电容器的充、放电过程。电路中的电流传感器可以捕捉瞬时的电流变化，它与计算机相连，可显示电流随时间的变化。图甲直流电源电动势、内阻不计，充电前电容器带电量为零。先使S与“1”端相连，电源向电容器充电。充电结束后，使S与“2”端相连，直至放电完毕。计算机记录的电流随时间变化的曲线如图乙所示。 (1)在电容器充电与放电过程中，通过电阻的电流方向 （选填“相同”或“相反”）； (2)乙图中阴影部分的面积 （选填“>”、“<”或“=”）； (3)已知，则该电容器的电容值约为 法拉（计算结果保留两位有效数字）； (4)由甲、乙两图可判断阻值 （选填“>”或“<”）。 一、多选题 1．（24-25高二上·四川绵阳·期中）如图所示，开关S断开，电容器C1和C2是两个完全相同的平行板电容器，极板距离均为d，所带电量分别是Q1、Q2，A、B为两带电小球，均处于静止状态，质量均为m，所带电荷量分别为+q、，小球B通过一绝缘细线悬挂于O点，与竖直方向夹角为60°。设整个过程中电容器及带电小球均不与外界作用，且带电小球始终未接触电容器极板，导线电阻不计，两极板间为匀强电场。则下列说法正确的是（　　） A．开关闭合前C1上极板带正电，C2左极板带正电 B．开关闭合前电容器C1与C2间场强大小之比为1∶3 C．开关闭合前电容器所带电荷量Q1与Q2大小之比为3∶1 D．开关闭合待稳定后绝缘细线与竖直方向夹角变为60°且摆到竖直方向的另外一边 2．（24-25高二上·广东江门·期中）为了探究电容器充放电的规律，将平行板电容器与电池组相连，且下极板接地，两极板间的带电尘埃恰保持静止状态，若将两板缓慢地错开一些，其他条件不变，则（　　） A．带电尘埃的电势能增大 B．尘埃仍保持静止状态 C．电流计G中有a到b方向的电流 D．电流计G中有b到a方向电流通过 3．（24-25高一下·河南洛阳·期末）如图所示，电容式麦克风的振动膜是利用超薄金属或镀金的塑料薄膜制成的，它与基板构成电容器，并与电阻、电池构成闭合回路。麦克风正常工作时，振动膜随声波左右振动。当振动膜随声波向左振动，与基板距离增大的过程中（　　） A．电容器的电容减小 B．振动膜所带的电荷量增大 C．电容器板间的电场强度不变 D．通过电阻的电流从b点流向a点 二、实验题 4．（24-25高二上·四川绵阳·期中）电容器是一种重要的电学元件，在电工、电子技术中应用广泛，使用图甲所示电路观察电容器的充、放电过程。电路中的电流传感器可以捕捉瞬时的电流变化，它与计算机相连，可显示电流随时间的变化。图甲直流电源电动势、内阻不计，充电前电容器带电量为零。先使S与“1”端相连，电源向电容器充电。充电结束后，使S与“2”端相连，直至放电完毕。计算机记录的电流随时间变化的曲线如图乙所示。 (1)乙图中阴影部分的面积 （选填“>”、“<”或“=”）； (2)已知，则该电容器的电容值约为 F（计算结果保留两位有效数字）； (3)由甲、乙两图可判断阻值 （选填“>”或“<”）。 5．（24-25高一下·重庆·期中）高一年级的同学在进行分组实验时，利用如图所示的装置探究平行板电容器电容的影响因素。他准备了以下器材：平行板电容器（极板可调节间距d和正对面积S），静电计，不同厚度的塑料片（作为电介质），直流电源、导线、开关 实验步骤如下： ①保持S和d不变，在两极板间插入不同厚度的塑料片，记录静电计读数。 ②保持d和电介质不变，改变S，记录静电计读数。 ③保持S和电介质不变，改变d，记录静电计读数。 已知：本实验中电容器充电后断开电源，带电量Q不变。试回答以下问题： (1)实验中静电计的作用是（　　） A．直接反映极板带电量Q B．直接反映极板间电势差U C．直接反映电容C D．直接反映电场强度E (2)在步骤1中，插入塑料片后，静电计读数将 （选填“增大”“减小”或者“不变”）。 (3)在步骤3中，若增大极板间距d，电容C将 ，极板间电场强度将 （选填“增大”“减小”或者“不变”）。 6．（24-25高一下·辽宁·期末）老师在课堂上进行了一项有趣的实验，具体如下：老师利用直流电源对电容器进行充电。实验中使用的电容器标有“450V  ”的铭牌，闭合开关后对电容器进行充电，经过一段时间，观察到电压表的读数是285V。 (1)实验过程中，同学们发现______。 A．灯泡逐渐变亮后逐渐变暗直至熄灭 B．灯泡立即变亮后立即熄灭 C．灯泡立即亮后不熄灭 D．灯泡立即亮后逐渐变暗直至熄灭 (2)一段时间后，电容左侧极板带 电（填“正”或“负”），电容器储存的电荷量为 。 一、单选题 1．（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． 2．（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 3．（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 二、实验题 4．（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。 5．（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）。 6．（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）。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$