2.1 电容器与电容 分层同步练习-2025-2026学年高二上学期物理粤教版必修第三册

第一节　电容器与电容 一、必备知识基础练 题组一　电容的理解 1.电容器是一种重要的电学元件,它能储存电荷.关于电容器铭牌上标识的“220 μF”指的是电容器的(　　) A.电容 B.电荷量 C.电压 D.电阻 2.(2025广东深圳高二期末)如图所示的元器件对应的符号是(　　) 题组二　电容器充放电过程 3.如图是观察电容器充、放电现象的电路.下列说法正确的是(　　) A.将开关S从b改接到a时,观察的是充电现象 B.将开关S从b改接到a后,电流计G的指针将一直偏转 C.将开关S从a改接到b时,观察的是充电现象 D.将开关S从a改接到b后,灯L的发光亮度不变 4.(多选)如图是通过电压和电流传感器演示电容器充、放电过程的电路.先把开关S打到a,电容器充电,充电结束后再把开关打到b,电容器开始放电,可以获得电压传感器的U-t图像和电流传感器的i-t图像,对于这两个图像的认识正确的是(　　) 甲 乙 A.图甲是i-t图像,图乙是U-t图像 B.图甲是U-t图像,图乙是i-t图像 C.Ⅰ过程是充电过程,Ⅱ过程是放电过程 D.Ⅰ过程是放电过程,Ⅱ过程是充电过程 题组三　电容器决定因素 5.(多选)如图所示,平行板电容器始终与电源相连,a、b是电容器的两个极板,b板固定.现将a板由实线位置移到虚线位置后,下列说法正确的是(　　) A.电容器的电容变大 B.电容器的电容变小 C.电容器所带的电荷量增多 D.电容器所带的电荷量减少 6.(2025广东汕头高二期末)指纹密码锁是我国现阶段流行的防盗门的核心配件,其原理是通过凹凸不平的指纹面与解锁面板间形成微电容器(相当于正对面积相同,板间距不同的电容器).给电容器一个固定电压,电容小的微电容器放电较快,根据放电快慢就可以记录和分析指纹数据.下列说法正确的是(　　) A.在指纹凹处形成的电容器电容小 B.在指纹凸处形成的电容器放电较快 C.出汗后手指对指纹识别没有任何影响 D.充电后在指纹凹处形成的电容器存储的电荷量大 二、关键能力提升练 7.某款全液冷超级充电桩可实现“一秒一公里”的充电速度.若该充电桩工作电压为1 000 V,最大输出功率为600 kW,现给某新能源汽车上的超级电容进行充电,则在充电过程中(　　) A.最大电流为600 A B.电容器电容逐渐增大 C.电容器两极板间的电压逐渐变小 D.充电电流一直保持不变 8.(2025广东深圳高二期末)莱顿瓶是一种储存静电的装置,结构如图所示.玻璃瓶外面贴有一层金属箔,瓶内装食盐水,瓶口插一金属探针做电极,探针与内部的食盐水相连.下列操作可以提高这只莱顿瓶储存电荷本领的是(　　) A.从玻璃瓶中取出一些食盐水 B.往玻璃瓶中加入一些食盐水 C.把金属探针向上拔出一些 D.降低金属箔的高度 9.(多选)如图所示,培训人员使用某自动除颤机进行治疗心脏骤停示范.若该自动除颤机内有一电容为15 μF的电容器,某次使用过程中,该电容器在10 s内充电至5 000 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75 000 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减小 D.电容器放电过程中平均电流为25 A 10.(多选)如图甲所示,在“观察电容器的充、放电现象”实验中,将单刀双掷开关S与“1”端相接,并将电阻箱的阻值调为R1和R2(R1>R2)两种情况,两次得到的电流I随时间t的变化图像如图乙所示,下列说法正确的是(　　) A.实线是电阻箱阻值为R1时的结果 B.电路达到稳定时,电阻箱的阻值为R1时电容器所带的电荷量较大 C.S与“2”端相接时,电容器的放电时间与电阻箱阻值的变化无关 D.电容器的其他参数不变,当两极板间的距离增大时,其电容变大 11.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.两极板上所带电荷量不变 D.两极板上所带电荷量减少 12.如图所示的实验装置可用来探究影响平行板电容器电容的因素,其中电容器左侧极板和静电计外壳接地,电容器右侧极板与静电计金属球相连. (1)下列关于实验中使用静电计的说法正确的是　　　　.  A.使用静电计的目的是观察电容器电压的变化情况 B.使用静电计的目的是测量电容器电荷量的变化情况 (2)使电容器充电后与电源断开: ①上移左极板,可观察到静电计指针偏转角　　　　　(选填“变大”“变小”或“不变”);  ②将极板间距离减小时,可观察到静电计指针偏转角　　　　　(选填“变大”“变小”或“不变”);  ③两极板间插入一块玻璃,可观察到静电计指针偏转角　　　　　(选填“变大”“变小”或“不变”).  13.如图所示,已知平行板电容器两极板间距离d=4 mm,充电后两极板电势差为120 V.A板带正电,且P到A板距离为1 mm.若它的电容为3 μF,求: (1)每个极板的电荷量; (2)一个电子在P点具有的电势能(单位可使用eV); (3)一个电子从B板出发到A板获得的动能(单位可使用eV). 三、核心素养拔高练 14.如图所示,绝缘支架悬挂一金属槽,槽中盛有导电液体,槽底部有一小孔,此小孔可以让槽中的液体无初速度地一滴一滴滴落.在槽下端通过绝缘支架水平挂一金属极板A,A极板中间挖一小孔且正对槽的小孔,两孔距离较为接近.现将槽和A极板接入电源,电源电压为U,当槽中液滴位于A极板小孔(不与A极板接触)但未滴落时,可将槽和液滴所构成的整体视作与A极板共同构成电容器,电容大小为C1,液滴滴落时所带电荷量与总净剩电荷量的比值称为带电系数k(k为定值).在A极板正下方的绝缘底座上水平放置另一金属极板B,A极板与B极板构成电容为C2的电容器,通过调节槽中的液滴下落频率,保证A、B极板间不会同时存在两滴液滴.已知A、B极板间距为h,重力加速度为g,A极板接地,槽中导电液体的液面变化可以忽略不计,A极板相较于小孔尺寸可视为无限大金属板,不考虑空气中带电粒子对装置的影响以及液滴对A、B极板间电容的影响,开始时B极板不带电. (1)求液滴滴落时所带电荷量Q; (2)若液滴质量为m,求B极板可获得的最高电势φB. 参考答案 1.A　解析 220 μF指的是电容器的电容,故选A. 2.C　解析 题图中元器件为电容器,其符号为.故选C. 3.A　解析 将开关S从b改接到a时,电容器开始充电,充电电流从最大值逐渐减小到零,电流计G的指针从最大值逐渐回到零;将开关S从a改接到b时,电容器开始放电,放电电流从最大值逐渐减小到零,灯L的发光亮度逐渐变小.故选A. 4.BC　解析 充电结束后电路中的电流应为零,而电容器两端的电压应稳定在某一恒定值;电容器放电时,放电电流的方向与充电电流的方向相反,而放电结束后电路中电流为零,电容器两端的电压也为零,根据分析可知,图甲是U-t图像,图乙是i-t图像,故A错误,B正确.随着电容器充电,电容器两端的电压从零趋于某一稳定值,而充电刚开始时电流比较大,随着充电的进行电容器两端电压的增大,所形成电场的电场强度增大,充电电流逐渐减小直至为零;电容器放电过程中,放电电流与充电电流方向相反,随着电容器放电,正负电荷的中和,电容器两极板间的电势差减小,同时随着电容器所带电荷量的减少,放电电流也不断减小,因此可知Ⅰ过程是充电过程,Ⅱ过程是放电过程,故C正确,D错误. 5.AC　解析 根据电容的决定式有C=,将a板由实线位置移到虚线位置后,d减小,则电容变大,故A正确,B错误;电容器与电源连接,电势差不变,根据定义式Q=CU可知电容器所带的电荷量增多,故C正确,D错误. 6.A　解析 根据C=,凹处说明d大,则电容器电容小,A正确;凸处说明d小,则电容器电容大,因电容小的微电容器放电较快,则在指纹凸处形成的电容器放电较慢,B错误;手指出汗后,d会改变,则会对指纹识别有影响,C错误;在指纹凹处形成的电容器电容小,根据Q=CU,可知充电后在指纹凹处形成的电容器存储的电荷量小,D错误. 7.A　解析 最大电流为Im==600 A,A正确;电容器电容由自身决定,与所带电荷量无关,充电过程电容器电容不变,B错误;充电过程电容器电容不变,而所带电荷量增加,根据C=可知,电容器两极板间的电压逐渐增大,C错误;充电刚开始时,由于电源电极与电容器极板间存在较大的电势差,此时电流较大,随着电容器两极板间的电压逐渐增大,电势差减小,电流减小,D错误. 8.B　解析 往玻璃瓶中再加入一些食盐水,相对于增大了正对面积S,根据电容决定式C=,可知,电容器的电容增大,提高这只莱顿瓶储存电荷的本领,从玻璃瓶中取出一些食盐水,相当于减小了正对面积S,根据电容决定式C=,可知,电容器的电容减小,降低了这只莱顿瓶储存电荷的本领,故A错误,B正确;把金属探针向上拔出一些,不影响电容器的正对面积S、板间距d和电介质εr,根据电容的决定式C=,可知电容器的电容不变,这只莱顿瓶储存电荷的本领不变,故C错误;减小金属箔的高度,当金属箔的上沿低于盐水水面的高度时,相当于减小了极板之间的正对面积,电容减小,莱顿瓶储存电荷的本领减弱,故D错误. 9.CD　解析 电容器充电后所带的电荷量为Q=CU=15×10-6×5 000 C=0.075 C,故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,故B错误;电容器放电过程中,放电电流逐渐减小,故C正确;电容器放电过程中的平均电流为 A=25 A,故D正确. 10.AC　解析 单刀双掷开关S与“1”端相接瞬间,电容器可以视为短路,根据I=,由于R1>R2,可知闭合开关瞬间,R1图线对应的初始电流较小,则实线是电阻箱阻值为R1时的结果,故A正确;电路达到稳定时,电容器电压等于电动势,则电容器所带的电荷量为Q=CU=CE,可知稳定时电容器所带电荷量与电阻箱阻值无关,故B错误;由于电容器充电达到稳定时电容器所带电荷量与电阻箱阻值无关,则S与“2”端相接时,电容器的放电时间与电阻箱阻值的变化无关,故C正确;电容器的其他参数不变,当两极板间的距离增大时,根据C=,可知其电容变小,故D错误. 11.B　解析 若电介质相对电容器向右运动,根据C=可知电容器电容增大;根据C=,由于电压不变,则两极板上所带电荷量增多.故选B. 12.解析 (1)静电计可测量电势差,根据指针张角的大小,观察电容器电压的变化情况,无法判断电荷量的变化情况,故A正确,B错误. (2)①上移左极板,即两极板正对面积减小,根据电容的决定式C=可知电容C变小,而电容器所带电荷量Q不变,由电容的定义式C=分析得到极板间电势差U变大,即静电计指针偏角变大. ②将极板间距离d减小时,根据电容的决定式 C=可知电容C变大,而电容器所带电荷量Q不变,由电容的定义式C=分析得到极板间电势差U变小,即静电计指针偏角变小. ③两极板间插入一块玻璃,则相对介电常数εr变大,根据电容的决定式C=可知电容C变大,而电容器所带电荷量Q不变,由电容的定义式C=分析得到极板间电势差U变小,即静电计指针偏角变小. 答案 (1)A　(2)①变大　②变小　③变小 13.解析 (1)由Q=UC得Q=120×3×10-6 C=3.6×10-4 C. (2)Ep=-eφP=-edPB=-90 eV. (3)因为电子从B板出发到A板的过程中静电力做正功,电势能减小,动能增加,所以由动能定理得Ek-0=-eUBA,Ek=120 eV. 答案 (1)3.6×10-4 C　(2)-90 eV　(3)120 eV 14.解析 (1)根据电容的定义式可知,槽中液滴总电荷量为 Q总=UC1 根据题意可知槽中液滴总电荷量不变,液滴滴落时所带电荷量 Q=kQ总=kUC1. (2)带电液滴进入A、B极板间,当带电液滴所受重力与电场力等大反向时,带电液滴无法达到B极板,此时B极板达到最高电势,根据平衡条件 mg=EQ=Q=·kUC1 解得UBA= 又UBA=φB-φA 其中φA=0 得φB=. 答案 (1)kUC1　(2) - 8 - 学科网（北京）股份有限公司 $