2026届高考物理一轮复习考点练习 电容器　带电粒子在电场中的直线运动

电容器　带电粒子在电场中的直线运动 基础巩固 (多选)关于电容器的电容,下列说法中正确的是 (　) A.根据C=可知,电容器的电容与其所带电荷量成正比,跟两极板间的电压成反比 B.对于确定的电容器,其所带电荷量与两板间的电压成正比 C.某一电容器上的电压变化时(小于击穿电压且不为零),它所带的电荷量与电压的比值都恒定不变 D.电容器所带电荷量增加2倍,则电容增大2倍 2.心脏骤停最有效的抢救方式是尽早通过AED自动除颤机给予及时治疗.如图所示,某型号AED模拟治疗仪器内有一电容为15 μF的电容器,某次使用过程中,该电容器在10 s内充电至5000 V电压,之后在3 ms时间内完成放电,则 (　) A.电容器充电后所带的电荷量为75 C B.电容器充电过程中电容一直增大 C.电容器放电过程中放电电流一直增大 D.电容器放电过程中平均电流为25 A 3.[2024·广东汕尾模拟] 如图所示,一个带电油滴以初速度v0从P点斜向上进入水平向右的匀强电场中,若油滴恰好能做直线运动,则油滴在向上运动的过程中 (　) A.可能做匀速直线运动 B.一定做匀加速直线运动 C.机械能可能不变 D.电势能一定增加 4.[2024·浙江6月选考] 如图所示是“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 5.[2025·山东济南模拟] 如图所示为某电容传声器结构示意图,当人对着传声器讲话时,膜片会振动.若某次膜片振动时,膜片与极板距离减小,则在此过程中 (　) A.膜片与极板间的电容减小 B.极板所带电荷量减小 C.膜片与极板间的电场强度增大 D.电阻R中有向上的电流 综合提升 6.如图所示,一面积较大的平行板电容器AB水平放置,A板带正电荷,B板接地,P为电容器中心,再使A、B分别以中心点O、O'为轴在竖直平面内转过一个相同的小角度θ,下列结论正确的是 (　) A.电容器AB的电容不变 B.两板间电场强度变大 C.两板间的P点电势增大 D.两板间的P点电势降低 7.[2025·安徽合肥模拟] 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两极板间有一带电油滴,电荷量为q(电荷量很小不会影响两板间电场的分布),带电油滴在P点处于静止状态.以Q表示电容器储存的电荷量,U表示两极板间电压,φP表示P点的电势,Ep表示带电油滴在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.Q减小 B.U减小 C.φP减小 D.Ep减小 8.(多选)[2025·浙江温州模拟] 匀强电场的电场强度E随时间t变化的图像如图所示.当t=0时,在此匀强电场中由静止释放一个带电粒子,设带电粒子只受电场力的作用,则下列说法正确的是 (　) A.带电粒子将始终向同一个方向运动 B.2 s末带电粒子回到原出发点 C.3 s末带电粒子的速度为零 D.0~3 s内,电场力做的总功为零 9.如图所示,倾斜放置的平行板电容器两极板与水平面的夹角为θ,两极板间的距离为d.带负电的微粒质量为m,带电荷量为q,从极板M的左边缘A处以初速度v0水平射入,沿直线运动并从极板N的右边缘B处射出,重力加速度为g,则 (　) A.微粒到达B点时动能为m B.微粒的加速度大小等于gsin θ C.两极板间的电势差UMN= D.微粒从A点到B点的过程中,电势能减少 10.小明利用图甲中的装置做“电容器充、放电”的实验. 已知电源输出电压为15 V,电阻箱接入的电阻R=5000 Ω,电流表内阻可忽略不计,电容器选用电容较大的电解电容器.先将开关S与“1”端闭合,对电容器进行充电;稍后再将开关与“2”端闭合,并将此时记为t=0时刻.电容器通过电阻箱放电,每隔5 s记录电流表的读数,电流表读数I随放电时间t变化的曲线如图乙所示. (1)该电容器的电容约为　　　　F(结果保留1位有效数字).  (2)若仅将电阻箱接入的电阻R调到7500 Ω,重新完成该实验操作,则电容器放电的I⁃t图像与图乙相比,不同点是 　 　(回答一条即可).  拓展挑战 11.[2025·河南郑州模拟] 如图所示的两个平行板电容器水平放置,A板用导线与M板相连,B板和N板都接地.让A板带电后,在两个电容器间分别有P、Q两个带电油滴都处于静止状态.AB电容器的电容为C1,电压为U1,带电荷量为Q1;MN电容器的电容为C2,电压为U2,带电荷量为Q2.若将B板稍向下移,则下列说法正确的是 (　) A.P向下运动,Q向下运动 B.U1减小,U2增大 C.Q1减小,Q2增大 D.C1减小,C2增大 12.(多选)[2024·黑龙江哈尔滨模拟] 如图所示,水平放置的平行板电容器间存在着竖直向上的匀强电场,电容器外无电场,上极板中心有一小孔.现将一长度为L的均匀带电绝缘细杆的下端对齐小孔,然后由静止释放,细杆下落的最大距离为L(未到达下极板).已知绝缘细杆的质量为m、总带电荷量为q,重力加速度为g,不计空气阻力,则下列说法正确的是 (　) A.细杆带正电 B.细杆下降过程中的加速度先增大后减小 C.从静止释放到下落至最低点的过程中,细杆的电势能增加了mgL D.平行板电容器间的电场强度大小为 13.[2025·福建福州模拟] 1909年密立根通过油滴实验测得电子的电荷量,因此获得1923年诺贝尔物理学奖,实验装置如图.两块水平放置相距为d的金属板A、B分别与电源正、负两极相接,从A板上小孔进入两板间的油滴因摩擦带上一定的电荷量.两金属板间未加电压时,通过显微镜观察到某带电油滴P以速率v1竖直向下匀速运动;当油滴P经过板间M点(图中未标出)时,给金属板加上电压U,经过一段时间,发现油滴P恰以速率v2竖直向上匀速经过M点.已知油滴运动时所受空气阻力大小为Ff=kvr,其中k为比例系数,v为油滴运动速率,r为油滴的半径,不计空气浮力,重力加速度为g.下列说法正确的是 (　) A.油滴P带正电 B.油滴P所带电荷量的值为 C.从金属板加上电压到油滴向上匀速运动的过程中,油滴的加速度先增大后减小 D.油滴先后两次经过M点经历的时间为 答案解析 1.BC　[解析] 电容是电容器本身的性质,一个确定的电容器的电容是不变的,与所带的电荷量和两板间的电压无关,故A、D错误;根据Q=CU,对于确定的电容器,其所带电荷量与两板间的电压成正比,故B正确;根据电容的定义式C=可知,电容器所带的电荷量与电压的比值是电容,故C正确. 2.D　[解析] 电容器充电后所带的电荷量为Q=CU=15×10-6×5000 C=0.075 C,A错误;电容器的电容由电容器本身的性质决定,与电容器是否带电无关,故电容器充电过程中电容保持不变,B错误;电容器放电过程中,放电电流逐渐减小,C错误;电容器放电过程中的平均电流为== A=25 A,D正确. 3.D　[解析] 油滴恰好能做直线运动,则油滴所受合外力方向与速度方向在同一直线上,油滴受到竖直向下重力、水平方向的电场力,受力不平衡,可知油滴不可能做匀速直线运动,要使油滴所受合外力方向与速度方向在同一直线上,油滴受到的电场力水平向左,则油滴做匀减速直线运动,故A、B错误;油滴在向上运动的过程中,电场力做负功,机械能减小,电势能一定增加,故C错误,D正确. 4.D　[解析] 静电计指针张角增大,说明极板间电势差增大,A错误;由C=可知,当极板间距增大时,电容器的电容减小,B错误;极板间电场强度E===,与Q有关,但与d无关,由于电荷量不变,则极板间电场强度不变,C错误;移动极板的过程中需要克服电场力做功,电容器储存的能量增大,D正确. 5.C　[解析] 膜片与极板距离d减小,根据电容决定式C=,可知膜片与极板间的电容增大,膜片与极板间的电压不变,由C=可知极板所带电荷量增大,A、B错误;根据电场强度公式E=,可知膜片与极板间的电场强度增大,C正确;极板所带电荷量增大,电源给极板充电,充电电流向下通过电阻R,D错误. 6.D　[解析] 根据题意,两极板在竖直平面内转过一个相同的小角度θ,由于极板面积较大,且θ较小,正对面积的变化忽略不计,两极板间的距离d减小,根据电容的决定式和定义式C=、C=可知,d减小,C增大,故A错误;根据公式E===可知,两板间电场强度不变,故B错误;由图可知,P与B板间的距离减小,由于电容器内部电场强度不变,所以P与B板间的电势差减小,B板接地,其电势为零,所以P点电势降低,故C错误,D正确. 7.D　[解析] 保持极板A不动,将极板B稍向下平移,板间距离d增大,根据电容的决定式C=知,电容C减小;电容器的电压不变时,电容器所带电荷量将要减小,由于二极管具有单向导电性,电荷不能流回电源,所以电容器的电荷量Q保持不变;由于电容C减小,由电容的定义式C=,可知两极板间电压U变大;根据C=,C=,E=,可得E=,板间电场强度E不变,P点与B板间电势差UPB=EdPB,UPB增大,根据UPB=φP-φB可知P点的电势增大,根据平衡条件可知带电油滴带负电,由Ep=qφ可知油滴在P点的电势能Ep减小,A、B、C错误,D正确. 8.CD　[解析] 设第1 s内粒子的加速度为a1,第2 s内的加速度为a2,由a=,可知a2=2a1,所以粒子第1 s内向负方向运动,1.5 s末粒子的速度减小为零,然后向正方向运动,至3 s 末回到原出发点,粒子的速度又减小为零,v-t图像如图所示,由动能定理可知,0~3 s内电场力做的总功为零,选项A、B错误,C、D正确. 9.C　[解析] 微粒仅受电场力和重力,电场力方向垂直于极板,重力的方向竖直向下,微粒做直线运动,则合力方向沿水平方向,所以电场力方向垂直于极板斜向左上方,合力方向水平向左,微粒做减速运动,微粒到达B点时动能小于m,选项A错误;根据qEsin θ=ma,qEcos θ=mg,解得加速度a=gtan θ,选项B错误;两极板间的电势差UMN=Ed=,选项C正确;微粒从A点到B点的过程中,电场力做负功,电势能增加,电势能增加量为qUMN=,选项D错误. 10.(1)4×10-3　(2)初始放电时的电流较小(或放电时间延长) [解析] (1)图像与坐标轴所围面积表示电荷量,格数约60,每个格子表示电荷量q0=0.2×10-3×5 C=1×10-3 C,该电容器的电容C== F=4×10-3 F. (2)因为电路中电阻变大,则初始放电时的电流较小,放电时间延长,但总电荷量不变,所以图像与坐标轴所围面积不变. 11.C　[解析] 将B板稍向下移,则两板间距增大,根据C=可知,C1减小,而M、N板不动,则C2不变,故D错误;假设两板带的电荷量均不变,根据U=可知,A、B板间电压将增大,大于M、N间的电压,所以左侧电容器将放电,右侧电容器将充电,因此Q1减小,Q2增大,故C正确;充放电完成,稳定后,M、N间电压增大,则A、B间电压相对变化前也增大,故B错误;A、B板间电场强度E1===,由于左侧电容器所带电荷量减少,则A、B板间电场强度减小,P所受电场力减小,电场力小于重力,所以P向下运动,根据E=,由于M、N间电压增大,则M、N板间电场强度增大,Q所受电场力增大,电场力大于重力,所以Q向上运动,故A错误. 12.ACD　[解析] 若细杆带负电,则细杆将受到竖直向下的电场力,所以细杆会一直加速,根据题意细杆应先向下加速后向下减速,故细杆带正电,故A正确;设进入电场的细杆长度为x,则mg-qE=ma,所以随着细杆下落,进入电场的长度x不断增大,加速度应先向下减小后向上增大,故B错误;从静止释放到下落至最低点的过程中,细杆增加的电势能等于减小的重力势能,为mgL,故C正确;由动能定理得mg·L-·L=0,由于细杆所受电场力为F=qE,即细杆进入电场所受电场力与进入电场的细杆的长度成正比,所以=,解得E=,故D正确. 13.D　[解析] 由于加上电压时,经过一段时间,发现油滴P恰以速度大小v2竖直向上匀速运动,说明油滴受到的电场力方向向上,所以油滴带负电,故A错误;设油滴P所带电荷量的值为q,没有加电压时,根据平衡条件可得mg=kv1r,施加电压后匀速向上运动时,根据平衡条件可得q=mg+kv2r,联立解得q=,故B错误;从金属板加上电压到油滴速度减为零的过程中,根据牛顿第二定律可得qE+kvr-mg=ma,解得加速度大小为a=+,随着速度的减小,加速度逐渐减小,向上加速运动的过程中,根据牛顿第二定律可得qE-kvr-mg=ma',解得加速度大小为a'=-,随着速度的增大,加速度逐渐减小,综上所述,从金属板加上电压到油滴向上匀速运动的过程中,油滴的加速度一直减小,故C错误;油滴经过M点向下运动到速度为零过程中,取向上为正方向,根据动量定理可得qt1+krt1-mgt1=0-(-mv1),油滴从速度为零到再次经过M点的过程中,根据动量定理可得qt2-krt2-mgt2=mv2,其中q=,t1=t2,mg=kv1r,联立解得油滴先后两次经过M点经历的时间为t=t1+t2=,故D正确. 学科网（北京）股份有限公司 $