课时作业45 电容器 实验十：观察电容器的充、放电现象-【红对勾讲与练·练习手册】2026年高考物理大一轮复习全新方案通用版

课时作业45 电容器 实验 (总分 目基础巩固 1.(5分)如图所示，电容器上标有 “80V1000uF”字样。下列 说法正确的是 影0 A.电容器两端电压为0时其电 容为零 B.电容器两端电压为80V时才能存储电荷 C.电容器两端电压为80V时储存的电荷量为0.08C D.电容器两端电压低于80V时其电容小于 1000uF 2.(5分)如图所示，目前多媒体 教学一体机普遍采用了电容触 摸屏，因为工作面上接有高频 信号，当用户手指触摸电容触 摸屏时，手指相当于接地导体， 手指和工作面形成一个电容 器，控制器由此确定手指位置。对于电容触摸屏， 下列说法正确的是 A.手指与屏的接触面积变大时，电容变大 B.手指与屏的接触面积变大时，电容变小 C.手指压力变大时，手指与屏的工作面距离变小， 电容变小 D.手指压力变大时，手指与屏的工作面距离变小， 电容不变 3.(5分)(2022·北京卷)利用如 1S 图所示电路观察电容器的充、E」2引 放电现象，其中E为电源，R 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，电压表的示数迅速增大后趋于稳定 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 4.(5分)如图所示，一平行板电容 器充电后与电源断开。若电容 器的正极板保持不动，将负极板 缓慢向右平移一小段距离x。,则 电容器的电容C、极板上带电荷量Q、两极板间电 势差U及电场强度E与负极板移动的距离x的关 系图像正确的是 ↑C 0 Xo x 0 Xo x xo x O A D (横线下方不可作答) 4 班级： 姓名： 十：观察电容器的充、放电现象 65分) 5.(5分)(2024·辽宁卷)某种不导电溶液的相对介 电常数e,与浓度Cm的关系曲线如图甲所示，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、电流表等构成如图乙所示的电路，闭合 开关S后，若降低溶液浓度，则 ( 甲 乙 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 6.(5分)一个平行板电容器充电+ 后与电源断开，负极板接地，两 极板间有一正电荷（带电荷量很 ·P 少)固定在P点，如图所示。以 E表示两极板间的场强，U表示两极板间的电压， W表示正电荷在P点的电势能。若保持负极板不 动，将正极板移到图中虚线所示的位置，那么( A.U不变，W不变 B.E变大，W变大 C.U变小，W变大 D.U变小，E不变 7.(10分)(2023·新课标卷)在“观察电容器的充、放 电现象”实验中，所用器材如下：电池、电容器、电 阻箱、定值电阻、小灯泡、多用电表、电流表、秒表、 单刀双掷开关以及导线若干。 得分 (1)用多用电表的电压挡检测电池的电压。检测 时，红表笔应该与电池的 (选填“正极”或 “负极”)接触。 (2)某同学设计的实验电路如图甲所示。先将电 阻箱的阻值调为R1,将单刀双掷开关S与“1”端相 接，记录电流随时间的变化。电容器充电完成后， 开关S再与“2”端相接，相接后小灯泡亮度变化情 况可能是 A.迅速变亮，然后亮度趋于稳定 B.亮度逐渐增大，然后趋于稳定 C.迅速变亮，然后亮度逐渐减小至熄灭 (3)将电阻箱的阻值调为R,(Rz>R1),再次将开 关S与“1”端相接，再次记录电流随时间的变化情 况，两次得到的电流I随时间t变化如图乙中曲线 所示，其中实线是电阻箱阻值为 (选填 43 第九章静电场 ■ “R,”或“R2”)时的结果，曲线与坐标轴所围面积等 于该次充电完成后电容器上的 (选填“电 压”或“电荷量”)。 12 R 综合提升 8.(5分)（多选）通过手机内 R 电容式加速度传感器可以 实现运动步数的测量，传 感器原理如图所示，电容 一前 器的M极板固定，当手机左兰右 后 a④方 的加速度变化时，与弹簧相连的N极板只能按图 中标识的“前后”方向运动，图中R为定值电阻。 下列对传感器描述正确的是 () A.静止时，电流表示数为零，电容器M极板带负电 B.由静止突然向前加速时，电容器的电容减小 C.由静止突然向前加速时，电流由b向α流过电 流表 D.保持向前匀减速运动时，电阻R以恒定功率发热 9.(5分)如图所示，D是一只理想 二极管，电流只能从a流向b, P 而不能从b流向a。平行板电 B 容器的A、B两极板间有一带电 油滴，电荷量为9（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， PP表示P点的电势，EpP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.Pp减小D.Er减小 10.(5分)如图所示，M、N是平行 M 板电容器的两个极板，R。为定 值电阻，R为滑动变阻器，用绝 缘细线将质量为m、带正电的 P 小球悬于电容器内部。闭合开 E 关S,电容器极板带电荷量为 Q,小球静止时悬线与竖直方向的夹角为0。下 列判断正确的是 A.若只将变阻器滑片P缓慢地向b端移动，则0 角减小 B.若只将变阻器滑片P缓慢地向b端移动，则电 容器带电荷量Q减小 红对勾·讲与练 444 C.若只将电容器M极板靠近V极板，则0角增大 D.若只将电容器M极板靠近N极板，则电容器 电荷量Q不变 11.(10分)(2023·山东卷)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。 某同学设计了图甲所示电路，探究不同电压下电 容器的充、放电过程，器材如下： 得分 电容器C(额定电压10V,电容标识不清)； 电源E(电动势12V,内阻不计)： 电阻箱R1(阻值0~99999.92)； 滑动变阻器R2(最大阻值20Ω，额定电流2A); 电压表V(量程15V,内阻很大)： 发光二极管D1、D2,开关S、S2,电流传感器，计 算机，导线若干。 D, D2乃 522 接计算机电流 传感器 a,￥b E 甲 3LUmA 0 311313 0 4 6 8 t/s 乙 丙 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 (选填“a”或“b”)端滑动。 (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(结果保留一位小数) (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(结果保留两位有效数字)。 (4)本电路中所使用电容器的电容约为 F (结果保留两位有效数字)。 (5)电容器充电后，将开关S2掷向2，发光二极管 (选填“D”或“D2”)闪光。 高三物理 ■荷十g从球面上b,点移到c点，静电 力做正功，A、D错误：根据电场强度 的叠加原理可知，b、d两点的电场强 度大小相同，方向不同，B错误；bedf 平面与电场线垂直，若只有匀强电 场，则可知平面bedf为等势面，又d、 e两，点又位于点电荷所在的球面上， 若只有该点电荷，则可知d、e两点所 在的球面为等势面，所以在该复合电 场中，d、e两点电势仍然相等，因此将 点电荷十q从球面上d点移到e点， 静电力做功为零，C正确。 12.BC画出O点处虚线圆为正点 ,点电荷过M、V两电荷等势面 点的等势面，如图 所示，由图可知带 正点电荷 负电的小球在运动 过程中静电力先做 正功后做负功，电 势能先减小后增 大，A错误；距正点 电荷越远，电势越低，则9N>Pp,根 据电势能计算式E。=q9,结合小球 带负电可知EN<EpP,B正确；小球 在运动过程中动能、重力势能、电势 能的总和保持不变，M、V两点在正 点电荷的同一等势面上，因此小球在 M、N两点上的电势能相等，则小球 在M、N两点上的机械能相等，C正 确：结合小球运动方向与受力方向夹 角变化可知，小球从M点运动到V 点的过程中静电力先做正功后做负 功，D错误。 13.ACD根据等量异种点电荷的电势 分布可知，由F点沿直线到O点，电 势先增大后减小，因此将正电荷从F ,点移到O点过程中静电力先做负功 后做正功，电势能先增大后减小，D正 确；设A′点电势为⑨，由等量异种点 电荷的电势分布可知P4=9>0, Pp=一9<0，P0=0,9r>0,因此 9A一PF=9一9F<P0一Pp=P,即 A',点与F′点的电势差小于O'点与D ,点的电势差，C正确；由等量异种电荷 电场的对称性可知F'点和C点电场 强度大小相等，B'点和E'点电场强度 方向不同(B'点有向下的分量，E'点 有向上的分量)，A正确，B错误。 课时作业45电容器实验十： 观察电容器的充，放电现象 1.C电容表征电容器储存电荷的特性， 与电压U和电荷量Q无关，给定的电 容器电容C一定，故A、D错误；由于 电容一定，由Q=CU可知，电容器两 端只要有电压，电容器就能存储电荷， 故B错误；由Q=CUU可知，电容器两 端电压为80V时储存的电荷量为Q= 1000×10$×80C=0.08C,故C正确。 ES 2.A根据C= 4πkd 可知，手指与屏的接 触面积变大时，电容变大，故A正确，B 错误：同理，手指压力变大时，手指与 屏的工作面距离变小，电容变大，故C、 D错误。 3.B充电过程中，随着电容器C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；电压表测量电容器两端的 电压，充电过程中，随着电容器C两极 板电荷量的积累，电容器两端的电压 迅速增大，电容器充电结束后，电容器 两端电压即电压表示数趋于稳定，B正 确；电容器放电过程的I一t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，C、D错误。 ↑/ ES 4.D根据电容的决定式C=4k:负极 板向右移动，极板间距离d增大，电容 减小，故A错误；充电后的电容器与电 源断开连接后，极板带电荷量Q保持 不变，故B错误：由C-号古Q不变， C减小时，U增大，故C错误；由C 品C-号E-号可得E-8 E U 在带电荷量Q一定时，只改变距离d, E不变，故D正确。 5.B降低溶液浓度，不导电溶液的相对 介电常数，增大，根据电容的决定式 C=可知电容器的电容增大·故A 错误；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Q=CU 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；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N→M,故D错误。 6.D若保持负极板不动，将正极板移到 虚线所示的位置，那么两极板间距d 成减小，根据C三可知，电容器的电 容C增大，因带电荷量Q一定，根据 Q=CU,可知两极板间的电压U减小； ”UQ_40,可得两极板 根据E=a=Cde,S 间场强E不变，根据Upo=Edpo,可知 P点与负极板间的电势差不变，则P 点的电势不变，根据W=p可知，正电 荷在P点的电势能不变，故D正确。 7.(1)正极(2)C(3)R2电荷量 解析：(1)在使用多用电表时，应保证 电流从红表笔流入，黑表笔流出，即 “红进黑出”，因此红表笔应该与电池 的正极接触。 -639- (2)S与“1”端相接时，小灯泡不发光， 电容器充电：S与“2”端相接时，电容器 放电，且放电电流逐渐变小，直至为0， 故C正确，A、B错误。 (3)开始充电时实线中的电流较虚线 的小，说明电路中的电阻较大，对应电 阻箱阻值为R,;根据电流的定义式 I=9可知q=It,则I-t图像中曲线 与横轴围成的面积表示充电完成后电 容器上带的电荷量。 8.BC静止时，V极板不动，电容器的电 容不变，则电容器所带电荷量不变，则 电流表示数为零，因为电容器M极板 与电源正极相连，所以其带正电，故A 错误；由静止突然向前加速时，N极板 向后运动，则极板间距变大，根据C 4πka可知，电容器的电容减小，电容器 带电荷量减小，则电容器放电，则电流 由b向a流过电流表，故B、C正确；保 持向前匀减速运动时，加速度恒定不 变，则N极板的位置在某位置不动，电 容器所带电荷量不变，电路中无电流 则电阻R发热功率为零，故D错误。 9.D保持极板A不动，将极板B稍向下 平移，极板间距离d增大，根据电容的 决定式C三知，电容C减小电容 器的电压不变时，则电容器所带电荷 量将要减小，由于二极管具有单向导 电性，电容器不能放电，所以电容器的 电荷量Q保持不变，A错误；由于电容 减小，由电容的定义式C=是，可 两极板间电压U变大，B错误；根据 Q U C=ikd C-E- ,可得E 。极板向电场强度E不变，P点 与B板间电势差UPB=EdpB,Upu增 大，根据UpB=Pp一Pu可知P点的电 势P增大，根据平衡条件可知带电油 滴带负电，根据EpP=q9可知油滴在P 点的电势能E减小，C错误，D正确。 10.C由小球处于平衡状态时悬线与竖 直方向的夹角为日可知Fg=gtan8, 若只将变阻器滑片P缓慢地向b端 移动，电容器两极板之间的电压增 大，根据匀强电场电场强度与电势差 关系E=巴可知电扬强度增大，则日 d 角增大，电容器的带电荷量Q=CU, 可知电容器带电荷量Q增大，故A、B 错误；若只将电容器M极板靠近V 极板，根据匀强电场电场强度与电势 U 差关系E=,可知减小极板间的距 离，电场强度增大，则日角增大，根据 平行板电容器电容的决定式C= 4,可知减小极板间的距离，电容 ES 参考答案“☑。 器的电容增大，由电容器所带电荷量 Q=CLU可知，电容器所带电荷量Q 增大，故C正确，D错误。 11.(1)b (2)6.5(3)3.8×10-3 (4)4.8×10-1 (5)D1 解析：(1)滑动变阻器采用分压式接 法，要升高电容器充电电压，滑动变 阻器滑片应向b端滑动。 (2)电压表量程为15V,每个小格为 0.5V,故读数为6.5V。 (3)I-t图像与坐标轴所围的面积等 于电容器存储的电荷量，共38个小 格，故电容器存储的电荷量为Q=38× 0.2×103×0.5C=3.8×10-3C。 (4)由电容的定义式C= 号得c 4.8×10-1F。 (5)充电结束后，电容器左极板带正 电，开关S。掷向2，电容器放电，放电 电流方向为从左向右，故D1闪光。 课时作业46带电粒子在 电场中的运动 1.AUxx和UYx均为正值且大小不变， 电场强度方向由X指向X',由Y指向 Y,且大小不变，电子带负电，静电力 方向与电场强度方向相反，所以分别 向X、Y方向偏转，A正确。 2.D由于加速后的离子在中和区与电 子中和，所以被加速的离子带正电，则 加速区的极板M电势高，A错误；由动 能定理知gU=之m2,解得。= 2qU ,所以进入中和区的离子速度 m 与离子的比荷、加速电压的大小有关， 加速电压越大离子速度越大，与极板 间的距离无关，故D正确，B、C错误。 3.A设电场强度为E,两粒子的运动时 间相同，对电荷量为g的粒子有aM= 的粗子有8号 M 立解得 -3 m ，故A正确。 4.A带电粒子在电场中做匀速圆周运 动，静电力提供向心力，则有qgE1= RgB,=mR。联立可得 R 故选A。 5.C粒子所带电荷量为正，则其所受的 静电力方向竖直向下，设OP长度为 L,分析可知，粒子在电场中做类平抛 运动，根据平抛运动规律，在竖直方向 有Lsin0=1 t,水平方向有Lcos9= ot,由牛顿第二定律有gE=ma,即 E,则O、P两点间的电势差 2mvo Uop=EL sin0,联立解得Uop= C正确。 2对勾·讲与练·高三物理 6.C如图所示，带电粒子经偏转电场 山偏转，编移量Y=子a0- md' 9U2L2 t=上可得Y=2d元，Y,=1an0, 00 an日=y=y1+Y,结合选项可 知，减小偏转板与承印材料的距离可 使字迹减小，增大墨滴的带电荷量、减 小墨滴喷出时的速度以及增大偏转板 间的电压，均可使字迹增大，故C正 确，A、B、D错误。 U L 7.ABD由于油滴沿直线从上极板边缘 射出，可知油滴在极板间一定做匀速 直线运动，根据平衡条件有qE=g, 可得E=m坚，方向竖直向上，根据E U ES 4πkQ ),C=是，C=b,可得上e,S 可知，当上极板向上移动时，E不变， 方向仍然竖直向上，仍有qE=mg,所 以油滴的运动轨迹仍然是直线，A、B 正确；综上分析，由于E不变，根据 U=Ed,当上极板向上移动些许时， 上、下两极板间的电势差U变大，不再 是m,C错误；当上极板向上移动后， E不变，所以油滴射出电场时的位置 也不变，重力做功为一mgd,则静电力 做功为mgd,根据功能关系可知，油滴 的电势能减少了mgd,D正确。 8.AB垂直M板向右的粒子做匀加速 直线运动，由(W2vo)2-=2aL,可求 加速度的大小。=，两个粒子相同， 所以它们在匀强电场中的加速度大小 相同，B选项可求；平行M板向下的粒 子做类平抛运动，水平方向上由L= 1 Qt,可求其运动时间，竖直方向上 由y=vt,可求竖直位移大小，板长是 竖直位移大小的二倍，所以A选项可 求；由于粒子的质量未知，无法求出粒 子的动能大小，由于粒子电荷量未知， 求不出静电力做的功，也求不出粒子 电势能的变化量，所以C、D选项不 可求。 9.BD下极板移动前，根据动能定理得 ms(d+)=U=B队。保持开关 闭合，若将下规板向上年移号，设运动 到距离上极板x1处返回，根据动能定 理得(+）一=0-0 U 2 解得x1三号，即粒子将在距上极板夏 5 处返回，A错误，B正确；若断开开关， -640- 将下极板上移号，两极板间的场强 E=4不变，设运动到距离上极板 ES 处返回，由动能定理得（号+，） qEx2=0一0，解得x2=d,即粒子将碰 到下极板而不能返回，C错误；若开关 断开特上板板上移，两板板间的场 强E一红不变·设粒子到达离下极 板，处道回，由动能定理得网（号 x)-gE(号+d-x）=0-0,解得 x=5d,故粒子将能不碰到下极板而 4 返回到原处，D正确。 10.B剪断细线，小球沿直线运动到M 点，如图所示。 T 直流电源 30° D d 根据几何关系可得MC= tan 30 10 cm=l0√5cm,A错误；根据几何 √3 3 关系可得静电力F和细线拉力T的 夹角为60°，在三个力所在的三角形 中，根据正孩定理可得m sin120°= sin30,可得静电力大小为F= F √3 =5×3.0×101×10N= 3mg=3 √5×103N,逆电场线方向的位移 x=d-Lsin30°，其中d=10cm= 0.1m,L=5cm=0.05m,解得x= 0.075m,克服静电力做的功为W电= Fx=5X103X0.075J=5× 101J,所以小球的电势能增加了 「X10JB正确：电场强度的大 小为E= E,解得E=5×10'N/C C错误；电阻两端电压为零，电容器两 极板间的电压等于电源电动势，减小 R的阻值，平行板间电压不变，电场 强度不变，受力情况不变，运动情况 不变，则MC的距离不变，D错误。 n.e是a传)m ml 解析：(1)设离子经加速电场加速后 的速度大小为，根据动能定理，有 qU-7m.