小练34 电容器 实验：观察电容器的充放电现象-【衡水金卷·先享题】2026年新高考物理拿满基础分自主小练

拿满基础分自主小练·物理 小练34电容器 实验：义 (考试时间：30分 第1~4小题为单项选择题，每小题4分；第 57小题为多项选择题，每小题6分 1.(教材改编题)电容式传感器实质上是一个 可变电容器，当某待测量发生变化时，能引 起电容器的电容变化。如图所示为四个电 容式传感器的示意图，其中通过改变电容 器两极板间距离而引起电容变化的是 金属芯线 电容器 液体 介质 电介质板目 被测物体 测位移 测液高 A B 动片 固定电极 ,可动 测压力 测角度 D 2.(教材改编题)下列有关电容器的说法正确 的是 (A 400V68 甲 A.图甲，开关S接1时电容器充电，充电过 程中通过电流表的电流大小不变 B.图乙，开关S由接1改为接2，电容器放 电，放电时通过电流表的电流方向为从 左到右 C.图丙为可变电容器，它是通过改变两极 板之间的正对面积来改变电容大小的 D.图丁中的“400V68uF”字样，说明该 电容器只有两端加上400V的电压时电 容才为68μF 67 班级： 姓名： 见察电容器的充放电现象 钟，满分40分) 3.(教材改编题)一种叫心脏除颤器的设备 (简称AED),通过一个充电的电容器对心 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恢复正 常跳动。如图所示为一次心脏除颤器的模 拟治疗，已知AED设备中电容器的电容为 25uF,充电至8kV的工作电压，如果电容 器在2ms时间内完成放电，则该电容器 A.充电完成后所带 电量为0.4C B.击穿电压为 8kV C.放电过程中电容越来越小 D.放电过程中电流的平均值为100A 4.可变电容器通常在无线电接收电路中作调 谐电容器用。如图所示，水平放置的两半 圆形金属极板由绝缘转轴连接，下极板固 定，上极板可绕过圆心且垂直于半圆面的 轴转动，也可上下平移，起初两极板边缘对 齐，上极板通过开关S与电源正极相连，下 极板接地后与电源负极相连。初始时开关 S闭合，极板间靠近下极板有一带电粒子P 恰好处于静止状态。忽略边缘效应，下列 说法正确的是 A.闭合开关S,若只将上 极板转过30°，则电容 器的电容增大 B.闭合开关S,若只将上 极板转过30°，则电容器所带电荷量不变 C.断开开关S,只将极板间距变为原来的2 倍，则带电粒子P会向下运动 D.断开开关S,只将极板间距变为原来的 合，则带电粒子P所在处的电势不变 5.(多选，教材改编题)研究与平行板电容器 电容有关因素的实验时，用一平行板电容 器与一静电计连接，平行板电容器b板和 静电计外壳均接地，实验装置如图所示，下 列说法正确的是 A.实验时，静电计指针 的偏转角度大小反 应电容器两平行板 间的电势差大小 7777777 B.实验中，只将电容器b板向下平移，静电 计指针的张角变小 C.实验中，只在极板间插入有机玻璃板，静 电计指针的张角变小 D.实验中，只增加极板带电量，静电计指针 的张角变大，表明电容增大 6.(多选)如图所示，两个平行板电容器AB和 A'B水平放置，A板用导线与B板相连，B 板和A板都接地，A、B板带正电。电容器 AB的电压为U1,带电量为Q1;电容器A'B 的电压为U2,带电量为Q2,若将右边电容 器间的绝缘介质抽出，则下列说法正确 的是 A.Q1减小 B.Q2减小 C.U1减小 D.U2增大 7.(多选)如图所示为某手机内部加速度传感 器的俯视图，M、N为电容器的两极板，M 板固定在手机上，N板通过两个完全相同 的水平弹簧与手机相连，电容器充电后与 电源断开。手机静止时，M、N间的距离为 d,弹簧为原长状态，电压传感器示数为 U。。不计摩擦，若手机在水平面内运动的 加速度方向如图所示，则下列说法正确 的是 68 电压 传感器 A.M、N间距离将小于d,电容器的电容 变大 B.M、N间距离将大于d。,电容器的电容 变小 C.M、N两板间的电场强度变小 D.电压传感器的示数大于U。 8.(6分，教材改编题)在“观察电容器的充、放 电现象”的实验中，按图甲连接电路。开关 未闭合时，电源的路端电压U=8V。实验 操作时，单刀双掷开关S先跟2相接，某时 刻开关改接1，一段时间后，把开关再改接 2。实验中使用了电流传感器来采集电流 随时间的变化情况。 ↑I/mA 接计算机电流 传感器 B R 中中中出出出 0.22468ts (1)开关S改接2后，电容器进行的是 (填“充电”或“放电”)过程。此 过程得到的I-t图像如图乙所示，图中用 阴影标记的狭长矩形的面积的物理意义是 。如果不改变 电路其他参数，只减小电阻R的阻值，则此 过程的I-t曲线与坐标轴所围成的面积将 (填“增大”“减小”或“不变”)。 (2)若实验中测得该电容器在整个放电过 程中释放的电荷量Q=3.44×10-3C,则该 电容器的电容为 uF。物理 5.B【解析】由图可知，带负电的粒子在电场中的电势 能为正值，可知电场中电势为负值，且沿x轴正方向， 电势能先降低后增加，则电势先增大后减小，A项错 误；由E。x图像可知电场力先做正功后做负功，粒 子的速度先增大后减小，动能先增大后减小，由于粒 子带负电，则电场强度的方向先沿x轴负方向再沿x 轴正方向，图像的斜率k=△5=F=qE,由抛物线知 △x 识可知，其斜率与x成正比，即电场强度与x成正比， B项正确，D项错误；粒子的加速度a=E,先沿x轴 正方向再沿x轴负方向，C项错误。 6.D【解析】电子在a点具有的电势能Eu=一e.= 一l0eV,电子在b点具有的电势能Eb=-eg= 一17eV,因此△Ep=Em-E=7eV,电子在a点的 电势能比在b点的高7eV,A项错误：电子从a点运 动到b点，电场力做的功W=Ug=-e(10V-17V) =7eV,B项错误；a、c两点间电势差与O、b两点间的 电势差相等，即10V-26V=po-17V,可得o= 1V,D项正确，电场沿着x轴方向的分量E,=△U =26V-10Y=200V/m,电场沿着y轴方向的分量 0.081m E,=L=26V17Y=150V/m,因此电场强度E y 0.061m =√E十E=250V/m,C项错误。 7.AC【解析】沿电场线方向，电势降低，所以P> 9,A项正确，B项错误；电场线越密，场强越大，所受 电场力越大，故粒子在M点受到的电场力大小小于 在N点受到的电场力大小，C项正确，D项错误。 8.AD【解析】电场线沿水平方向，则等间距的各点处 在等差等势面上，电子沿电场线方向做匀变速运动。 电子从a点至c点的过程中，电势能与动能之和守 恒，动能减小了6eV,则电势能增加了6eV,则电势 差Ur=6V,故U=Ue=3V,电子从a点至b点的 过程中，克服电场力做的功eU,=3eV,A项正确；电 场强度大小E=2×2X10m=150V/m,B项错 误：电子经过等势面b时的电势能为一3eV,则b点 的电势p6=3V,又有g%一pu=2X3V=6V,则pa= 一3V,C项错误：电子在a点时动能为6eV,从a点 减速运动至c点，然后再反向加速运动至a点，由能 量守恒定律可知电子此时的动能仍为6eV,D项 正确。 9.AC【解析】C点的点电荷在O点的电场如图所示 (在AOC平面内)： 参考答案及解析 Eod N H A>c 其中CN为BCD平面内的高，AN为ABD平面内的 高，设正四面体的棱长为L,由几何关系可得CV= AN=NM==,则sn0==号，C 3 处点电荷在O点的电场强度Ex=k号，在竖直方向 的分量E0=Ee sin0=铝，方向竖直向上。同理可 得，B、D处的点电荷在竖直方向的分量Ec=EaD, -一祭，方向均为竖直向上：由对称关系可知， B、C、D三个电荷在O点处电场强度水平方向相互抵 消，为0；A处的点电荷在O点处的电场强度E= 号，方向竖直向上，则0点电场强度的大小E。- E十E,十E。十Ea=29A项正确，B项错误： 将A、D两处的点电荷看成一对等量异种电荷，则O 点和E点在AD连线的中垂面上，则A、D两处的点 电荷在O点和E点的电势都为O;将B、C两处的点 电荷看成一对等量同种电荷，则O点和E点在BC连 线的中垂面上，B、C两处的点电荷在O、E两点的电 场方向为由O到E,则O点的电势大于E点的电势， C项正确，D项错误。 小练34电容器 实验：观察电容器的完放电现象 1.C【解析】可变电容器通过改变电介质来改变电容， A项错误；电容器的一个极板是金属芯线，另一个极 板是导电液，故是通过改变电容器两极板间的正对面 积而引起电容变化的，B项错误；可变电容器通过改 变极板间的距离改变电容，C项正确；可变电容器通 过转动动片改变正对面积从而改变电容，D项错误。 2.C【解析】图甲中，开关接1，则电容器充电，在充电 过程中，通过电流表的电流逐渐减小，A项错误；图乙 中，开关从1到2，电容器开始放电，由充电过程可 知，上极板带正电，所以放电时通过电流表的电流方 向为从右到左，B项错误：图丙为可变电容器，它是通 过改变两极板之间的正对面积来改变电容大小的，C 项正确；图丁中的电容器标有“400V68F”字样， 说明该电容器两端电压的最大值为400V,而其电容 为68F,电容不随电压变化，D项错误。 参考答案及解析 3.D【解析】充电完成后电容器所带电量Q=CU 0.2C,A项错误；根据题意可知击穿电压大于8kV, B项错误；电容器的电容大小是由电容器本身结构决 定的，与电容器带电量无关，C项错误；放电过程中通 过人体组织的平均电流1=9一2品A=10A, D项正确。 4.D【解析】闭合开关S,若只将上极板转过30°，则电 ES 容器两极板正对面积减小，根据C一众a可知，电容 器的电容减小，又因为开关闭合，则两极板间电压不 变，根据Q=CUU可知，电容器所带电荷量减小，A、B 项错误；断开开关S,则电容器所带电荷量Q不变，根 据C=盆5=告Q=CU可得E Q2 E:S 4πka·d 怨，若只将极板间距变为原来的2倍，可知两极板 间场强不变，带电粒子P受力情况不变，将保持静止 状态，若只将极板间距变为原来的2，则两极板间场 强不变，又因为带电粒子P所在处与下极板间的距 离不变，则带电粒子P所在处与下极板间的电势差 不变，所在处的电势也不变，C项错误，D项正确。 5.AC【解析】静电计的张角反应金属杆与外壳间的 电势差，而a板与静电计金属杆相连，b板与静电计 外壳相连，所以静电计的指针偏转角度大小反映电容 器两平行板间的电势差大小，A项正确；电容决定式 C=&S 一46，只将电容器b板向下平移，侧正对面积减 小，电容C减小，又由C=号，Q一定，则U增大，所 以张角变大，B项错误：实验中，只在极板间插入有机 玻璃板，则电容C增大，则U减小，所以张角变小，C 项正确；实验中，只增加极板带电量，两极板电压变 大，静电计指针的张角变大，但不能表明电容器的电 容变大，D项错误。 6.BD【解析】将绝缘介质抽出，由电容的决定式C= 品可知C变小，G不变其中G-是G-是， U1=U2,Q十Q2=Q。,Q。不变，综合以上分析可知 Q增加，Q2减小，U1、U2均增大，B、D项正确，A、C 项错误。 7.BD【解析】若手机有向右的加速度，则N板加速度 向右，合力向右，弹力向右，弹簧被压缩，两板间距变 大，大于d,根据C=品可知，电容C变小，A项错 误，B项正确：电容器充电后与电源断开，则电荷量Q ·44 物理 不变，根据C=号可知，电容器两端的电压变大，电压 传感器的示数大于UD项正确：根据C=岛C 8B= 可得E=。 Q一=4k d ,可知M、N两板 4nka·d 间的电场强度不变，C项错误。 8.(1)放电(1分)0.2s内电容器放出的电荷量(2分) 不变(1分) (2)430(2分) 【解析】(1)电容器充电结束后，将电容器的两端与一 个闭合的外电路接通时，电容器开始放电，而开关S改 接2后，电容器与左侧形成一个闭合回路，进行的是放 电过程。开关接1时，对电容器充电，接2时电容器放 电，根据q=t可知，I-t图像中阴影标记的狭长矩形 的面积的物理意义是0.2s内电容器放出的电荷量。 因为总电荷量不会因为电阻R而变化，且由于电阻变 小，电路中的平均电流变大，所以放电时间将变短，曲 线会有变化，但是曲线与坐标轴所围成的面积表示这 一时间间隔内通过导体的总电荷量，总电荷量不变，所 以曲线与坐标轴所围成的面积不变。 (2)根据C-号，且U=E,得C-344X10F=4.3 8 ×104F=430uF。 小练35带电粒子（带电体）在电场中的运动 1.C【解析】根据动能定理有△Ek=W。一W:十W,解 得W电=一4J,故金属块克服电场力做的功为4J,金 属块的电势能增加量为4J,BD项错误；金属块下滑 的过程中，电场力做负功，故金属块受到的电场力的方 向水平向右，故金属块带正电，A项错误：金属块机械 能的减少量△E=W|十|W电|=12J,C项正确。 2.C【解析】由静止释放该装置，释放后该装置的轻杆 始终保持竖直且做周期性往复运动，当小球A到达 电场下边界MV,轻杆的速度刚好为0时，该装置中 轻杆具有最大长度，设为Lm;根据动能定理可得 2mg(Lm十L)十gEL-3gEL=0,解得Lm=3L,C项 正确。 3.B【解析】加速罩外表面均匀带电，则加速罩是一个 等势体，加速罩内的电场强度为零，A项正确：加速罩 与大地之间形成稳定的高电压U,大地电势为零，加 速罩是一个等势体，所以加速罩内的电势大小等于 U,B项错误；△t时间内喷射到橡胶带表面上的电荷 量Q=I,△t十I2△t,△t时间内喷射到橡胶带表面上的 面积S=Dv△t,则喷射到橡胶带表面上的电荷面密度 为冬=十，C项正确；根据动能定理有g心 Du