10.4 动态电容器 专项训练-2025-2026学年高二上学期物理人教版必修第三册

**基本信息** 聚焦动态电容器核心素养，以“状态判断-参数分析-物理量推导”构建系统性方法体系，衔接概念原理与实际应用。 **专项设计** |模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |知识梳理|4点核心概念|电容决定式与定义式联用|从电容器组成→电容定义→平行板决定式→动态类型，形成“概念-公式-应用”链条| |单选/多选题|9题|电源通断状态分析法（U不变/Q不变）|结合极板移动、介质变化等情境，训练科学推理与模型建构| |解答题|1题|电场力-电势差-电势能综合推导|覆盖E、U、W计算及动态变化，强化能量观念与科学论证|

动态电容器专项训练 知识梳理 1．电容器 ①组成：由两个彼此绝缘又相互靠近的导体组成。 ②带电荷量：一个极板所带电荷量的绝对值。 ③电容器的充、放电： a．充电：使电容器带电的过程，充电后电容器两极板带上等量的异种电荷，电容器中储存电场能。 b．放电：使充电后的电容器失去电荷的过程，放电过程中电能转化为其他形式的能。 2．电容 ①定义：电容器所带的电荷量与两个极板间的电势差的比值。 ②定义式：。 ③单位：法拉、微法、皮法、。 ④意义：表示电容器容纳电荷本领的高低。 ⑤决定因素：由电容器本身物理条件（大小、形状、相对位置及电介质）决定，与电容器是否带电及电压无关。 3．平行板电容器的电容 ①决定因素：正对面积，介电常数，两板间的距离。 ②决定式：。 4.动态电容器两种类型 强化训练 一、单选题 1．如图所示，平行板电容器与电源连接，其中B板接地。开关S闭合后，在两板间C点有一个质量为m、电荷量为q的油滴恰好处于静止状态。下列说法正确的是（　　） A．保持S闭合，将两板平行错开一些，电容器的电容增加 B．保持S闭合，将A板向上平移一小段距离，C点电势降低 C．若将S断开，再将两板平行错开一些，电容器带电量减少 D．若将S断开，再将A板向上平移一小段距离，油滴会向下运动 2．如图所示，平行板电容器与电动势为的直流电源（内阻不计）连接，下极板接地，静电计所带电量很少，可被忽略。一带负电油滴被固定于电容器中的点。现将平行板电容器的下极板竖直向下移动一小段距离，则说法不正确的（　　） A．平行板电容器的电容值将变小 B．静电计指针张角变小 C．带电油滴的电势能将减少 D．若先将上极板与电源正极的导线断开再将下极板向下移动一小段距离，则带电油滴所受电场力不变 3．某新型液体电容器的电容特性与液体的浓度有关，其不导电溶液的相对介电常数与浓度的关系如图甲。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、内阻不计的电流表等连接成如图乙所示的电路。闭合开关S，电路稳定后，增大溶液浓度， 则（　　） A．电容器的电容将增大 B．电容器所带电荷量增加 C．电容器两极板之间的电势差不变 D．浓度增大过程中，电流由右向左流过电流表 4．应用于机器人柔性电子皮肤的矩阵式电容传感器如图所示，底部为共用下极板，上下极板间由弹性微柱支撑。传感器工作时，电容器两端电压U恒定。当传感器受垂直压力时，微柱被压缩，则（　　） A．电容器所带电荷量不变 B．电容器所带电荷量减小 C．极板间电场强度不变 D．极板间电场强度增大 5．某一自动对焦相机中，为了实时监测对焦镜组的位置，设计了一个平行板电容器式位移传感器。其结构如图所示：固定极板M安装在镜筒上且接地，可动极板N与对焦镜组固定连接且可沿水平方向左右移动，初始时两块极板正对放置，传感器工作时，电容器两端始终与电压恒定的电源相连，当镜组带动可动极板向左移动的过程中，下列说法正确的是（　　） A．电容器的电容增大 B．两板间的场强减小 C．流过的电流从c流向d D．P点的电势不变 6．如图为某昆虫机器人翅膀结构原理图。M、N为固定电极，P为柔性机翼电极，其间有绝缘液体电解质，可视为电容器。电极M、P、N通过单刀双掷开关连接在直流电源上，P极接地。实验时，开关S掷于1端，P向上摆动；开关S掷于2端，P向下摆动，从而模拟翅膀振动。已知为间一点，则缓慢向上摆动达到点前（　　） A．M板的电势逐渐减小 B．M极电荷量逐渐减小 C．O点的场强逐渐减小 D．O点的电势逐渐减小 二、多选题 7．我国科学家狄增峰团队成功研制出一种人造蓝宝石作为绝缘介质的晶圆，这种材料具有卓越的绝缘性能，即使在厚度仅为1纳米时也能有效阻止电流泄漏，为开发低功耗芯片提供了重要的技术支撑。如图所示，直流电源与一平行板电容器、理想二极管连接，电容器A板接地。闭合开关，电路稳定后，一带电油滴位于电容器中的P点恰好处于静止状态。下列说法正确的是（　　） A．该带电油滴带负电 B．B板下移，油滴将继续保持静止状态 C．减小极板间的正对面积，P点的电势升高 D．两板间插入人造蓝宝石的过程中，电路中有电流 8．如图所示，两块相互靠近彼此绝缘的平行金属板组成平行板电容器，极板N与静电计金属球相连，极板M和静电计的外壳均接地，用静电计测量平行板电容器两极板间的电势差。在两极板相距为时，给电容器充电，静电计指针张开一定角度。在整个实验过程中，保持电容器所带的电荷量不变，下面的操作中能使静电计指针张角变大的是（　　） A．仅将M板向上平移 B．仅增加极板所带的电荷量 C．仅将M板向右平移 D．仅在M、N之间插入有机玻璃板 9．熔喷布是制作口罩的重要材料之一，熔喷布通过自带的静电，能主动吸附微小的病毒和颗粒物，实现高效过滤。其静电发生过程的原理如图所示，闭合开关，高压电源（直流且电压一定）在平行极板间形成超强电场，击穿空气，针尖释放的负离子运动到熔喷布表面，使其带负电，不计负离子的重力，下列说法正确的是（　　） A．高压电源左端为负极 B．负离子在极板间向下运动的过程中，动能减小 C．负离子在极板间向下运动的过程中，电势能减小 D．保持开关闭合，两极板靠近，电场强度减小 三、解答题 10．如图所示，带有等量异种电荷、相距的平行板A和B之间有匀强电场，电场强度方向向下。电场中C点距B板，D点距A板。已知一个电子从C点移动到D点的过程中，受到的电场力F大小为。已知电子电荷量大小。 (1)求电场强度E的大小； (2)求C、D两点间的电势差； (3)若将平行板B接地，求电子在D点的电势和电势能； (4)电子从C点移动到D点的过程中，电场力做功为多少？ (5)若保持A、B板与电源断开，B板不动，将A板平行上移，A、B板间的电荷量如何变化，电场强度E如何变化？ (6)若保持A、B板与电源接通，B板不动，将A板平行上移，A、B板间的电压如何变化，电子所受静电力如何变化？ 试卷第1页，共3页 《2026年5月17日高中物理作业》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 答案 B B C D D D ABD AB AC 1．B 【详解】A．保持S闭合，电容器两板间电压不变。将两板平行错开一些，正对面积减小，根据电容决定式可知，电容器的电容减小，故A错误； B．保持S闭合，电压不变。将A板向上平移一小段距离，板间距增大，根据可知板间场强减小。B板接地，电势为零，C点电势 由于C点位置不变，不变，减小，所以降低，故B正确； C．若将S断开，电容器带电量不变。再将两板平行错开一些，电容减小，但电荷量仍保持不变，故C错误； D．若将S断开，电荷量不变。再将A板向上平移一小段距离，板间距增大。根据 可知，板间场强不变，油滴受到的电场力不变，油滴仍处于静止状态，故D错误。 故选B。 2．B 【详解】A．根据知，将平行板电容器的下极板竖直向下移动一小段距离，增大，则电容减小，故A正确。 B．静电计测量的是电容器两端的电势差，因为电容器始终与电源相连，则电势差不变，所以静电计指针张角不变。故B错误。 C．电势差不变，增大，则电场强度减小，点与上极板的电势差减小，则点的电势增大，因为该电荷为负电荷，则电势能减小。故C正确。 D．电容器与电源断开，则电荷量不变，改变，根据 知电场强度不变，则油滴所受电场力不变。故D正确。 本题选错误的，故选B。 【点睛】电容器始终与电源相连，则电容器两端间的电势差不变，根据电容器的变化判断电容的变化以及电场强度的变化，从而判断电荷电势能和电场力的变化．本题是电容器的动态分析问题，关键抓住不变量，当电容器与电源始终相连，则电势差不变，当电容器与电源断开，则电荷量不变． 3．C 【详解】A．由图像可知，增大溶液浓度，电容器的电容将减小，A错误； BC．稳定后，电容器两极板之间的电势差不变，根据Q=CU，因电容器电容减小，可知电容器所带电荷量减小，B错误，C正确； D．浓度增大过程中，因电容器放电，可知电流由左向右流过电流表，D错误。 故选C。 4．D 【详解】AB．当传感器受垂直压力时，微柱被压缩，即板间距离d减小，根据电容的决定式和定义式和可知，电容器的电容增大，电容器所带电荷量变大，故AB错误； CD．根据可知，极板间电压不变，间距减小，则两板之间的电场强度变大，故C错误，D正确。 故选D。 5．D 【详解】AC．由电容决定式 可知当两极板的正对面积减小，电容减小，由 可知，U不变，Q减小，电容器放电，所以流过R的电流从d流向c，故AC错误； B．板间电压U不变，板间距离d不变，根据 可知两板间的场强不变，故B错误； D ．M极板固定不动，两板间的场强不变，P点与M板的电势差 不变，由 可知P点的电势不变，故D正确。 故选D。 6．D 【详解】A．开关S掷于1端，P向上摆动, 因 故电极M电势不变，故A错误； B．开关S掷于1端，P向上摆动,两板间距变小，由 ,M极电荷量逐渐增多，故B错误； C．由 两板间距变小，O点的场强逐渐增大，故C错误； D．因 场强逐渐增大，O点到电极M距离不变，故增大，O点的电势逐渐减小，故D正确。 故选D。 7．ABD 【详解】A．油滴受重力和电场力的作用，处于平衡状态，重力方向竖直向下，电场力方向竖直向上，A板带正电荷，因此该带电油滴带负电，A项正确； B．B板下移，d增大，由可知，电容减小，由Q=CU可知，Q减小，由于二极管具有单向导电性，电容器不会放电，则Q不变，由 可得，则电场强度不变，电场力不变，油滴将继续保持静止状态，B项正确； C．减小极板间的正对面积，同样Q不变，由可知，E增大，由U=Ed可知，A板与P点之间的电势差增大，A板接地，电势始终为0，因此P点的电势降低，C项错误； D．两板间插入人造蓝宝石，增大，由可知，电容增大，此时电容器的电荷量增大，电源为电容器充电，电路中有电流，D项正确。 故选ABD。 8．AB 【详解】A．根据， 解得 若将M板向上平移，则减小极板正对面积，可知，电势差增大，即静电计指针张角变大，故A正确； B．仅增加极板所带的电荷量，则电势差增大，即静电计指针张角变大，故B正确； C．仅将M板向右平移，板间距离减小，电势差减小，即静电计指针张角变小，故C错误； D．仅在M、N之间插入有机玻璃板，介电常数增大，电势差减小，即静电计指针张角变小，故D错误。 故选AB。 9．AC 【详解】A．针尖放出负离子电荷，针所在极板为负极板，高压电源左端为负极，故A正确； BC．负离子受电场力向下，加速向下极板飞行，电场力做正功，离子的电势能变小，动能增大，故B错误，C正确； D．保持开关闭合，两极板靠近，板间d减小，根据 可知电场强度减小，故D错误。 故选AC。 10．(1)； (2)； (3)，； (4)； (5)Q不变，E不变； (6)U不变，F变小 【详解】（1）根据电场强度定义可得 （2）由题意知 由 C、D两点间的电势差为 （3）因为B板接地，所以 根据电势能公式得 （4）电场力做功为 （5）电容器与电源断开，A、B板间电荷量不变， 电容的决定式 联立得 仅与电荷量有关，所以E不变 （6）电容器与电源接通，A、B板间电压不变，由可得，B板不动，将A板平行上移时，增大，E减小 由可得，减小时，减小 学科网（北京）股份有限公司 $