2026届高考物理一轮复习专项练习 考点 29 电容器

考点 29电容器 1.蜡烛火焰是一种含有电子、正离子、中性粒子的气体状物质，将其置于电压恒定的两平行金属板间，板间电场视为匀强电场，如图所示。若两金属板间距减小，关于火焰中电子所受的电场力，下列说法正确的是 ( ) A.电场力增大，方向向左 B.电场力增大，方向向右 C.电场力减小，方向向左 D.电场力减小，方向向右 2.某种不导电溶液的相对介电常数ε，与浓度cm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MN 3.电容式加速度传感器可以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，通过测量电容器极板之间电压的变化来确定汽车的加速度。当汽车减速时，极板 M、N的距离减小，若极板上电荷量保持不变，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.极板间电场强度变小 4.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 5.一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 6.(多选)如图所示，两块水平放置的平行金属板M、N，下极板N接地。现将其与理想二极管串联，与静电计并联，初始电容器所带电荷量为零。R0为定值电阻，R₁和R₂为电阻箱，闭合开关S稳定后，一带电油滴恰好静止于两板间的 P 点，则下列说法正确的是 ( ) A.断开开关S，M板稍微上移，静电计指针偏角变大 B.断开开关S，N板稍微下移，带电油滴的电势能增大 C.保持开关S闭合，增大R₁阻值，带电油滴仍然静止不动 D.保持开关S闭合，增大R₂阻值，平行板电容器的带电荷量减小 7.AB、CD 两块正对的平行金属板与水平面成30°角固定，竖直截面如图所示。两板间距 10 cm,电荷量为 1.0×10⁻⁸C、质量为 的小球用长为5cm的绝缘细线悬挂于A点。闭合开关S，小球静止时，细线与AB板夹角为30°；剪断细线，小球运动到CD板上的M点(未标出)， 则 ( ) A. MC距离为: B 电势能增加了 C.电场强度大小为 D.减小R 的阻值，MC的距离将变大 8.(2024广西卷)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6 V，内阻不计)，电阻. 400.0Ω,电阻 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5 000 Hz，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)。 9.电容储能已经在电动汽车，风、光发电，脉冲电源等方面得到广泛应用。某同学设计图甲所示电路，探究不同电压下电容器的充、放电过程，器材如下： 电容器C(额定电压10 V，电容标识不清)； 电源E(电动势12 V，内阻不计)； 电阻箱R₁(阻值0~99 999.9Ω); 滑动变阻器R₂(最大阻值20Ω，额定电流2A)； 电压表 V(量程15 V,内阻很大); 发光二极管D₁、D₂，开关S₁、S₂，电流传感器，计算机，导线若干。 回答以下问题： (1)按照图甲连接电路，闭合开关S₁，若要升高电容器充电电压，滑动变阻器滑片应向 端滑动(填“a”或“b”)。 (2)调节滑动变阻器滑片位置，电压表表盘如图乙所示，示数为 V(保留1位小数)。 (3)继续调节滑动变阻器滑片位置，电压表示数为8.0V时，开关S₂掷向1，得到电容器充电过程的I-t图像，如图丙所示。借鉴“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中估算油膜面积的方法，根据图像可估算出充电结束后，电容器存储的电荷量为 C(结果保留2位有效数字)。 (4)本电路中所使用电容器的电容约为 F(结果保留2位有效数字)。 (5)电容器充电后，将开关S₂掷向2，发光二极管 (填“D₁”或“D₂”)闪光。 10.密立根油滴实验的示意图如图所示。两水平金属平板上下放置，间距固定，可从上板中央的小孔向两板间喷入大小不同、带电荷量不同、密度相同的小油滴。两板间不加电压时，油滴a、b在重力和空气阻力的作用下竖直向下匀速运动，速率分别为 两板间加上电压后(上板为正极)，这两个油滴很快达到相同的速率 ，均竖直向下匀速运动。油滴可视为球形，所受空气阻力大小与油滴半径、运动速率成正比，比例系数视为常数。不计空气浮力和油滴间的相互作用。 (1)求油滴a和油滴b的质量之比； (2)判断油滴a和油滴b所带电荷的正负，并求a、b所带电荷量的绝对值之比。 学科网（北京）股份有限公司 11.如图，在装载作业中，传送带与矿物摩擦产生静电，假设传送带带上强大的正电，地球表面由于静电感应带上负电，传送带与地球表面平行正对，该部分空间可视为一平行板电容器。一身穿绝缘工作服的工人在传送带下方作业，由此产生一系列电场问题，下列分析不正确的是 () A.不考虑工人的影响，地球表面层与传送带间形成匀强电场 B.工人由于静电感应头部带负电，脚部带正电 C.工人身体中会产生持续向下的电流，工人会感受到电击现象 D.工人的存在会影响该电容器的电容大小 1B 右侧金属板带正电、左侧金属板带负电，所以板间匀强电场方向水平向左，电子带负电，所以电子所受电场力方向向右，电压恒定，当板间距减小时，由 知，E变大，则电场力F=qE 增大，故选B。 知识归纳 正电荷所受电场力与电场强度方向相同，负电荷所受电场力与电场强度方向相反。 2. B 关键点拨 从图像中获取相对介电常数 ε，与浓度 cm的关系。 解题思路 由图像知，若降低溶液浓度，相对介电常数ε，会增大，由平行板电容器电容的决定式 知电容会增大，故A错误；因为连接恒压电源，U不变，由 增大，电容器充电，电流方向为N→M，故B 正确，C、D错误。 3C 电容器的Q不变，极板间距d减小时，由 知电容C增大，A错误；由 Q不变、C增大得板间电压U减小，B错误； 与d无关，故Q 不变、d减小时电场强度E不变，故C 正确，D错误。 4D 设油滴密度为ρ，由于金属板间电势差为 U时，电荷量为q、半径为r的球状油滴静止，则由受力平衡知 当金属板间电势差为2U 时，设此时电荷量为q'、半径为r'的球状油滴能静止，则有只有D选项中q'=4q,r'=2r能使②式成立，故选D。 5C 充电过程中，电容器所带电荷量增加，由 知极板间电势差U增加，充电电流减小，A错误；充电过程中，电容器上极板与电源正极相连，带正电，电流由电源正极流向负极，故流过电阻R的电流由N点流向M点，B错误；放电过程中，电容器所带电荷量减少，由 知极板间电势差U减小，故放电电流减小，C正确；放电过程中，电容器上极板带正电荷，故流过R的电流由M点流向N点，D错误。 6AC 由图可知N板为正极板，油滴处于静止状态，根据平衡条件可知油滴带正电。断开开关S，电荷量保持不变，根据电容决定式 M板稍微上移，d变大，电容减小，根据电容定义式 可知板间电压U变大，所以静电计指针偏角变大，故A 正确；根据电容决定式 电容定义式 板间场强 联立可得 断开开关S，N板稍微下移，电荷量保持不变，所以板间场强不变，油滴静止不动，下极板与 P 间电势差为 可知下极板与P间电势差变大，而N 板的电势始终不变，所以P点电势降低，根据 可知带电油滴的电势能降低，故B错误；保持开关S闭合，电容器两板间电压等于电阻R₀两端的电压，当增大R₁的阻值时，R₀两端的电压减小，电容器两板间电压降低，根据 可知电容器将会放电，因为二极管的单向导电性，电容器的电荷量不能减少，根据板间场强 可知板间场强不变，所以油滴仍然静止不动，故C正确；保持开关S闭合，电容器两板间电压等于电阻R₀两端的电压，当增大R₂的阻值时，电容器两板间电压与R₂的阻值无关，根据 可知平行板电容器的带电荷量保持不变，故D错误。 7B 剪断细线后，重力与电场力的合力沿着原先细线所在直线 因此 选项A错误；带电小球的受力如图所示，由几何关系知F= Eq, 则 选项C错误；剪断细线，小球克服电场力做功 解得 10⁻⁴J，则电势能增加了 选项 B正确；R阻值变化不会影响两平行板之间的电势差，即减小R的阻值，不会改变MC的距离，选项D 错误。 8答案(1)2×10⁻⁴(2)15.0 (3)2 (4)4700 2.8解题思路 (1)由周期与频率关系 得 (2)由题图乙可知,t=0时I=15.0mA。(3)由题图甲可知,电容器与电阻R₂并联，根据串联分压原理可知，放电结束后电容器两极板间电压为 (4)电容器充满电后U'=E=6 V,则△U=4 V,由 可得 C=4700μF;同理有 所以 2.8 V。 9答案 (1)b (2)6.5 ( 10 D₁ 解题思路 (1)根据分压电路的特点，若要升高电容器充电电压，滑片应向b端移动。 (2)电压表的分度值为0.5 V,可知示数为6.5 V。 (3)由q=lt可知，l-t图线与横轴所围面积表示电荷量，每一个小格代表的电荷量为q=0.2mA×0.5s=1.0×10⁻⁴C。计数时大于半个格记为一个格，不足半个格舍掉，则图线与横轴所围总格数约为37个，故电容器存储的电荷量Q= (4)根据电容定义式 可得 (5)电容器充电时左侧为正极板，放电时电流沿顺时针方向，根据发光二极管的单向导电性，电流从二极管D₁的正极流入，D₁闪光。 10 答案(1)8:1 (2)见解题思路 解题思路 (1)设油滴a、b的质量分别为m。、m。，半径分别为r。、r。，密度均为ρ，两板间不加电压时，油滴a、b在重力和空气阻力的作用下做匀速运动，则 对 ① ② 对 ③ ④ 联立①②③④得: ⑤ 联立②④⑤得: ⑥ (2)两板间加上上板为正极的电压后，两个油滴最终均以202向下匀速运动，则油滴a 开始时做减速运动，所受电场力向上，油滴b开始时做加速运动，所受电场力向下，故油滴a带负电，油滴b带正电。设两油滴所带电荷量的绝对值分别为qₐ、q₆，匀强电场的场强为 E，则两油滴匀速运动时，由平衡条件有 对a ⑦ 对b ⑧ 联立①③⑤⑦⑧得: 11C 不考虑工人的影响，地球表面层与传送带间形成的平行板电容器的两板带有等量异种电荷，板间形成匀强电场，故A 正确；根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引可知，工人由于静电感应头部带负电，脚部带正电，故B正确；工人身穿绝缘工作服而处在匀强电场中，身体中不会产生持续向下的电流，工人不会感受到电击现象，故C错误；根据电容的决定式 可知，工人可视为电介质，会影响该电容器的电容大小，故D 正确。 $