2.课时跟踪检测练 第十章 静电场中的能量 05 九 电容器的电容（课件PPT）-【满分思维】2025-2026学年高中物理必修第三册（人教版）配套课件

该高中物理课件聚焦电容器的电容，系统涵盖定义、决定因素、Q-U关系及电场强度相关规律。通过基础题巩固概念，过渡到综合应用如电容式传感器，再到拓展创新的极板移动问题，构建由浅入深的学习支架。 其亮点是分层设计与实际应用结合，如以雷雨云与地面构成电容器、加速传感器为实例，培养物理观念和科学思维。通过公式推导与问题分析深化理解，学生能提升知识应用能力，教师可借助分层题目和解析提高教学效率。

九　电容器的电容 (40分钟　80分) (选择题1~6题,8~10题,12题,每小题6分,共60分) 【基础全面练】 1.下列关于电容器及其电容的叙述正确的是(　　) A.任何两个彼此绝缘而又相互靠近的导体,就组成了电容器,跟这两个导体是否带电无关 B.电容器所带的电荷量是指每个极板所带电荷量的代数和 C.电容器的电容与电容器所带电荷量成反比 D.一个固定电容器的电荷量增加ΔQ=1.0×10-6 C时,两板间电压升高10 V,则电容器的电容无法确定 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 选题清单 【解析】选A。电容器是储存电荷的容器,它里面有无电荷不影响其储存电荷的能力,A正确;电容器所带电荷量指任一极板所带电荷量的绝对值,B错误;电容器的电容由电容器本身决定,不随所带电荷量的变化而变化,C错误;由C==可求电容器的电容,D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 选题清单 2.(2025·北京高二检测)对某一固定电容器充电时,下图不能描述其电容C、带电量Q、极板间电压U之间相互关系的是 (　　)   【解析】选A。电容器的电容C由本身决定,与所带的电荷量Q以及两极板电压U均无关,选项A错误,符合题意;B、C不符合题意;根据Q=CU可知,Q与U成正比关系,选项D正确,不符合题意。 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 选题清单 3.某电容器的电容是30 μF,额定电压为200 V,击穿电压为400 V,对于该电容器,下 列说法正确的是 (　　) A.为使该电容器两极板间的电压增加1 V,所需要增加的电荷量是3×10-5 C B.当电容器带1 C的电荷量时,两极板间的电压为3×10-3 V C.该电容器能容纳的电荷量最多为6×10-3 C D.该电容器两极板间能承受的最大电压为200 V 【解析】选A。由ΔQ=C·ΔU=30×10-6×1 C=3×10-5 C 知,A正确;当Q=1 C时,U == V=3.3×104 V,电容器将被击穿,B错误;击穿电压为400 V表示电容器 能承受的最大电压为400 V,则该电容器能容纳的最大电荷量Qmax=CUmax=30× 10-6×400 C=1.2×10-2 C,C、D错误。 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 选题清单 4.极板间一蜡烛火焰带有一定量的正离子,两极板电荷量保持不变,当两极 板间的距离增大时,关于该火焰受力大小及方向,下列说法正确的是 (　　) A.该火焰所受电场力增大,方向向左 B.该火焰所受电场力增大,方向向右 C.该火焰所受电场力减小,方向向右 D.该火焰所受电场力不变,方向向左 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 选题清单 【解析】选D。由题知,两极板所带电荷量Q保持不变,则根据电势差和电场强度的关系有E=、Q=CU、C=、F=qE,联立解得F=,可知F与极板间的距离无关,电场力大小保持不变,正电荷的受力方向和电场强度的方向相同。故选D。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 选题清单 5.(2025·江苏高考)如图所示,平行金属板与电源连接。一点电荷由a点移动到b点的过程中,电场力做功为W。现将上、下两板分别向上、向下移动,使两板间距离增大为原来的2倍,再将该电荷由a移动到b的过程中,电场力做功为 (　　) A. B.W C.2W D.4W √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 选题清单 【解析】选A。根据题意可知,电容器与电源保持连接,电容器两端电压不变,现将电容器两极板间距增大至原来的2倍,由公式E=可知,极板间电场强度变为原来的,则由W=Eqd可知,再把电荷由a移至b,则电场力做功变为原来的,即电场力做功为。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 选题清单 6.电容式加速传感器常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,通过测量电容器板间的电压的变化来确定汽车的加速度。当汽车减速时,极板M、N间的距离减小,若极板上的电荷量不变,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.极板间的电场强度变小 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 选题清单 【解析】选C。由平行板电容器电容的决定式C=可得,d减小,C增大,故A错误;电容器所带电荷量Q不变,C增大,由U=可得,U变小,故B错误;由匀强电场的场强与电势差关系公式可得E===,E与d无关,E不变,故C正确,D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 选题清单 7.(10分)(2025·武汉高二检测)如图所示,一平行板电容器接在U=12 V的直流电源上,电容C=3.0×10-10 F,两极板间距离d=1.20×10-3 m,g取10 m/s2,求: (1)该电容器所带电荷量;(4分) 答案:(1)3.6×10-9 C　 【解析】(1)由公式C=得Q=CU =3.0×10-10×12 C=3.6×10-9 C。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 选题清单 (2)若极板间有一带电微粒,其质量m=2.0×10-3 kg,恰在极板间处于静止状态,则该微粒带电荷量为多少?带何种电荷?(6分) 答案:(2)2.0×10-6 C　负电荷 【解析】(2)带电微粒恰在极板间静止,则带电微粒带负电, 并且有qE=mg,而E= 解得q== C=2.0×10-6 C。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 选题清单 【综合应用练】 8.(多选)(2025·广州高二检测)离地面高度100 m的雷雨云与地面构成了电容器 的两个极板,雷雨云底部带负电约为300 C,与地球表面之间形成的电场可视为 匀强电场,其电势差约为30 000 V,已知雷暴天气中,雷雨云每秒钟增加电荷量约 为180 C,雷雨云下表面积近似为1012 m2 ,静电力常量为9×109 N·m2/C2则(　　) A.地面和雷雨云间的电场强度竖直向下 B.大气层与地面间电场强度约为300 V/m C.地面与雷雨云的电势差每秒约增加180 V D.地面与雷雨云之间的相对介电常数约为0.11 √ √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 选题清单 【解析】选B、D。雷雨云底部带负电,电势低于地表,则地面和雷雨云间的 电场强度竖直向上,故A错误;大气层与地面间电场强度约为E== V/m =300 V/m,故B正确;根据Q=CU可知,雷雨云与地面构成的电容器的电容为 C== F,雷雨云每秒钟增加电荷量约为180 C,则电势差每秒约增加 ΔU==18 000 V,故C错误;根据C=,则地面与雷雨云之间的相对介电常 数εr==0.11,故D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 选题清单 9.(2025·汕尾高二检测)如图所示,真空中水平放置的平行板电容器的两极板与 电压恒定的电源相连,下极板接地(电势为0),极板间的P点固定一带负电的点电 荷(电荷量不变),把上极板缓慢向下平移少许后,下列说法正确的是 (　　) A.电容器所带的电荷量减小 B.点电荷受到的电场力减小 C.P点的电势降低 D.点电荷的电势能减小 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 选题清单 【解析】选D。根据平行板电容器电容的决定式和定义式有C==,上极板向下平移后两极板间距减小,则C增大,但U不变,所以Q增大,选项A错误;根据E=可知,两极板间的电场强度E增大,点电荷受到的电场力F=qE变大,选项B错误;因为P点所在位置到下极板的距离不变,且下极板的电势为零,且两极板间的电场强度E增大,根据UP-=EdP-=φP-φ-,可知P点所在位置的电势升高,选项C错误;点电荷的电势能Ep=φq,由于点电荷带负电,因此点电荷的电势能减小,选项D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 选题清单 10.(多选)(2025·白银高二检测)如图所示,平行板电容器与电动势为E的直流电源(内阻不计)连接,下极板接地,静电计所带电荷量很少,可被忽略。一带电的油滴悬浮于电容器中的P点。现将平行板电容器的上极板竖直向上平移一小段距离,在上极板移动过程中,下列说法正确的是 (　　) A.油滴带负电 B.静电计的指针张角变小 C.带电油滴向上运动 D.电阻R中有向左的电流 √ √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 选题清单 【解析】选A、D。电容器的上极板带正电,板间电场竖直向下,油滴受力平衡,所受电场力方向竖直向上,故油滴带负电,A正确;电容器始终与电源相连,两极板的电势差不变,所以静电计指针张角不变,B错误;电容器的电势差不变,d增大,则电场强度E变小,油滴受到的电场力变小,向下运动,C错误;将电容器的上极板上移后,极板间距增大,根据C=,电容器的电容变小,又因为C=,电势差不变,Q减小,电阻R中有向左的电流,D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 选题清单 11.(10分)如图所示,两极板水平放置的平行板电容器间形成匀强电场,两极板间相距 为L,电容为C。质量为m、电荷量为+q的小球从上板中心小孔的正上方高H处由静止 开始下落,穿过小孔到达下极板处速度恰为零。已知重力加速度大小为g,空气阻力忽 略不计。求: (1)带电小球到达小孔处的速度大小和电场强度大小;(4分) 答案:(1)　　 【解析】(1)小球到达小孔前是自由落体运动,根据速度—位移关系公式,有v2=2gH 解得v= 对从释放到到达下极板处过程运用动能定理,有mg(H+L)-qEL=0 解得E= 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 选题清单 (2)电容器所带电荷量。(6分) 答案:(2) 【解析】(2)电容器两极板间的电压U=EL= 电容器的带电量Q=CU= 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 选题清单 【拓展创新练】 12.一平行板电容器充电后与电源断开,负极板接地。两极板间有一个正试探电荷固定在P点,如图所示。用C表示电容器的电容、E表示两极板间的电场强度、φ表示P点的电势、Ep表示正电荷在P点的电势能。若正极板保持不动,将负极板缓慢向右平移一小段距离x0的过程中,各物理量与负极板移动距离x的关系图像正确的是(　　) √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 选题清单 【解析】选C。由C=可知d减小时,C变大,不是一次函数关系,A错误;在电容器两极板所带电荷量一定的情况下,U=,E==,E与d无关,即与x无关,E-x图像为平行于横轴的直线,B错误;在负极板接地的情况下,设P点最初到负极板的距离为l,则负极板向右平移后P点的电势为φ=E(l-x),即φ-x图像为向下倾斜的直线,C正确;正试探电荷在P点的电势能Ep=qφ=qE(l-x),即Ep-x图像为向下倾斜的直线,D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 选题清单 $