第23讲 电容器 专项训练 -2027届高三物理一轮复习

**基本信息** 聚焦电容器充放电规律与动态分析，通过分层训练构建从实验现象到综合应用的知识逻辑链，强化物理观念与科学思维。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |基础对点练|8题|实验观察（I-t图像）、电容决定因素分析|从充放电现象切入，建立电容C=Q/U与决定式C=εS/4πkd的关联| |综合提升练|3选择+1实验|电路动态分析、电容测量实验|结合电源、电阻考查Q、U、E变化，通过实验题培养科学探究能力| |培优加强练|1题|含二极管的复杂电路分析|深化电容不变量（Q或U）的推理应用，提升科学论证能力|

第23讲 电容器 专项训练 基础对点练 1． 选择题： 对点1　实验:观察电容器的充、放电现象 1.(2026·江苏盐城射阳中学月考)如图甲所示，先使开关S与1端相连，给电容器充电。然后把开关S掷向2端，电容器通过电阻R放电，电流传感器将电流信息传入计算机，屏幕上显示出电流随时间变化的I-t图像，如图乙所示。若第5 s末时电容器所带电荷量等于零，图乙中1~2 s内图线下的面积为S，第1 s末和第2 s末电压传感器的示数分别为4.5 V和3.0 V，则1~5 s内图线下的面积为(　　) A.1.5S B.2S C.3S D.4.5S 2.一平行板电容器充、放电电路如图所示。开关S接1，电源E给电容器C充电;S接2，电容器C对电阻R放电。则(　　) A.充电过程中，电压表示数减小 B.充电过程中，流过电阻R的电流方向自左向右 C.放电过程中，电流表示数减小 D.放电过程中，流过电阻R的电流方向自右向左 3.(2026·江苏镇江期末)某同学用电流传感器进行电容器放电现象研究，按照图示电路连接电路，将开关与1端连接。充电完毕后，将开关掷向2端，测得电流随时间变化的曲线如下列图中实线所示。在重复实验时，该同学将电源电压变为原来的两倍，其他实验条件不变，则重复实验所得的放电曲线(用虚线表示)可能正确的是(　　) 对点2　电容器的理解及动态分析 4.莱顿瓶是一种储存电荷的装置，在玻璃瓶外面贴有一层金属箔，内部装食盐水，从瓶口处插入金属探针，下端浸在食盐水中，盐水和金属箔构成电容器的两极。现要增大电容器的电容，下列操作中可行的是(　　) A.多加入一些食盐水 B.减小食盐水的浓度 C.将金属探针上移少许 D.减小金属箔的高度 5.电容式加速度传感器可用于汽车安全气囊系统，传感器的核心部件为由一块固定极板和一块可前后移动的极板组成的平行板电容器，可移动极板的移动距离与汽车的加速度大小成正比。已知电容器所带电荷量始终保持不变，当汽车速度减小时，由于惯性导致极板M、N之间的相对位置发生变化，电容器M、N两极板之间的电压减小，当电压减小到某一值时，安全气囊弹出。则减速过程该电容器(　　) A.电容减小 B.M、N两极板间的距离减小 C.极板间的电场强度增大 D.M板为可移动极板 6.(2026·江苏南通月考)电容热膨胀检测仪的简化结构如图所示，电容器的下极板可随测量材料的高度变化而上下移动。现将待测材料平放在加热器上进行加热，闭合开关S，材料向上膨胀的过程中(　　) A.电容器的电容减小 B.电容器极板间电场减弱 C.电容器所带电荷量增加 D.电流从b→a通过电流计 7.(2026·江苏南通一模)如图所示为电容式位移传感器，在电容器极板上加上恒压源U，通过电容器所带电荷量Q的变化来判断被测物体的位移x，下列说法正确的是(　　) A.Q变大时，被测物体向右移动 B.被测物体向右移动时，电容器的电容变小 C.该传感器是通过改变电容器极板间距使电容变化的 D.恒压源U越小，传感器灵敏度越高 ８.(2026·江苏南京期末)如图为探究平行板电容器电容决定因素的实验装置，P为两极板间的一固定点。在某次实验中，保持极板上的电荷量Q和两极板的正对面积S不变，将左极板向左平移一小段距离，则下列说法正确的是(　　) A.电容器的电容增大 B.两极板间的电场强度不变 C.静电计指针的偏角减小 D.P点的电势降低 综合提升练 1． 选择题： 9.(2026·江苏无锡期中)如图所示，平行板电容器与一恒压直流电源相连，下极板通过A点接地，一带正电小球被固定于P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(　　) A.平行板电容器的电容将变大 B.静电计指针偏角变大 C.带电小球的电势能将变小 D.若先将下极板与A点之间的导线断开，再将下极板向下移动一小段距离，则带电小球所受静电力不变 10.如图所示，足够大的金属板A、B平行放置，在两板间放置一不带电的金属球壳，O为球心，a、b为球壳外表面上的两点。闭合开关S，稳定后(　　) A.a点的电势比b点的高 B.a点的电场强度比O点的大 C.向右移动滑片P，a点的电势降低 D.断开开关S，a点的电场强度减小 11.(2026·江苏苏大附中月考)图甲所示为某电容器的充、放电过程示意图。电路中的电流传感器可以捕捉瞬时的电流变化，它与计算机相连，可显示电流随时间的变化规律。电源电动势E=8 V、内阻不计，充电前电容器所带电荷量为零，先使S与“1”相连，电源向电容器充电，充电结束后，使S与“2”相连，直至放电完毕。计算机记录的电流随时间变化的I-t曲线如图乙所示，下列说法正确的是(　　) A.在电容器充电与放电过程中，通过电阻R0的电流方向相同 B.图乙中阴影部分的面积S1<S2 C.若S1=1 000 mA·s，则该电容器的电容为0.125 F D.由甲、乙两图可判断阻值R1>R2 二．实验题： 12.(2026·江苏南通开学考试)利用DIS电流传感器可以测量电容器的电容。让充电后的电容器通过大电阻R放电，电流传感器A与计算机连接，记录放电电流I随时间t变化的图像如图甲所示，图像与坐标轴围成的面积数值上等于电容器所带电荷量Q(可用DIS系统软件计算)，Q与充电电压U的比值即为电容器的电容C。 (1)小明同学按照图乙电路进行实验，先使开关S与1相连，充电结束后，读出电压表的示数。然后把开关掷向2，记录I-t图像，测量出电容器所带电荷量Q。获得数据如下表所示: 1 2 3 4 5 6 U/V 10.8 13.7 16.8 20.0 23.8 27.0 Q/×10-4 C 0.92 1.20 1.22 1.70 2.08 2.41 请根据以上数据，在丁图中作出Q-U图像，由图像可得该电容器的电容是　　　　μF(结果保留2位有效数字)。  (2)该同学是通过滑动变阻器改变电容器的充电电压的，请用笔画线代替导线将图戊的实物电路连接完整。 (3)小华同学用图丙所示电路测量电容。他认为小明同学的测量方法误差大，会使电容测量值　　　　(选填“偏大”“偏小”或“不变”)，原因是　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　。  培优加强练 13.如图所示，平行板电容器两极板水平放置，现将其与二极管串联接在电动势为E的直流电源上，电容器下极板接地，静电计所带电荷量可忽略，二极管具有单向导电性。闭合开关S，一带电油滴恰好静止于两板间的P点。现将平行板电容器的上极板竖直向上移动一小段距离，则下列说法正确的是(　　) A.静电计指针偏角变小 B.平行板电容器的带电荷量将减小 C.带电油滴将向下运动 D.油滴的电势能不变 参考答案： 1.答案　C解析　对于电容器来说，I-t图像与坐标轴围成的面积表示电容器所带电荷量Q，根据Q=CU，1~2 s内图线下的面积为S=CU1-CU2=1.5C，电容器的电容C=，则1~5 s内有S'=CU1=×4.5=3S，故C正确。 2.答案　C解析　充电过程中，电容器带电荷量变大，根据Q=CU可知U增大，即电压表示数增大，故A错误;充电过程中，电容器上极板与电源正极相连，下极板与电源负极相连，电路中的电流为顺时针，流过R的电流从右向左，故B错误;放电过程中，电容器两端电压变小，电流变小，故C正确;放电过程中，电容器上极板带正电，电流为逆时针方向，流过电阻R的电流方向自左向右，故D错误。 3.答案　B解析　当电源电压变为原来的两倍时，电容器充电后的电压U变为原来的两倍，所带电荷量也变为原来的两倍。初始电流I0=变为原来的两倍，且放电过程中电流随时间变化的规律不变，只是整体电流值变大，且I-t曲线与坐标轴围成的面积即为电荷量，故B正确。 4.答案　A解析　根据C=可知，若增大C，则需增大εr、S和减小d。往玻璃瓶中再加入一些食盐水，相当于增大了极板之间的正对面积S，故A正确;减小食盐水的浓度，相当于介电常数εr减小，故B错误;把金属探针上移少许，极板之间的正对面积S、极板间距d和介电常数εr均不变，故C错误;减小金属箔的高度，相当于减小了极板之间的正对面积，故D错误。 5.答案　B解析　因为电荷量Q不变，电压U减小，根据C=可知，电容增大，故A错误;因为C增大，根据C=知M、N两极板间的距离d减小，故B正确;极板间电场强度E=，又因为C=，C=，联立解得E=，可知电场强度不变，故C错误;当汽车速度减小时，可移动极板因为惯性速度没来得及变化，相对汽车向前运动，M、N两极板间的距离减小，则N板为可移动极板，故D错误。 6.答案　C解析　材料向上膨胀，电容器两板间距减小，根据C=可知电容增大，由于电容器两板间电势差不变，根据E=可知电容器极板间电场增强，故A、B错误;电容器两板间电势差不变，根据C=可知极板所带电荷量增加，下板带负电，充电电流方向为从a至b，故C正确，D错误。 7.答案　B解析　被测物体向右移动时，电介质板插入两板间的长度减小，即介电常数εr减小，根据C=可知电容器的电容变小，电压不变，电容器所带电荷量减少，故A错误，B正确;该传感器是通过改变电容器极板间介电常数使电容变化的，故C错误;由电容的决定式C=可知，相同的位移x引起相同的电容变化，由Q=CU得知，恒压源U越大，电容器极板上带的电荷量Q变化越大，传感器灵敏度越高，故D错误。 8.答案　B解析　把左极板向左平移一小段距离后，极板间距d变大，由C=可知电容C变小;Q不变，由U=可知电压U变大，则静电计指针偏转角变大，故A、C错误;极板间的电场强度E====，与d无关，电场强度不变，故B正确;左侧极板接地，即左侧极板的电势为零，有UP左=φP-φ左=EdP左，则φP=φ左+EdP左=EdP左，P点到左极板的距离增加，所以P点电势升高，故D错误。 9.答案　D解析　下极板竖直向下移动时d增大，根据电容的决定式C=可知电容减小，故A错误;因为电容器始终与电源相连，则其两极板间电势差不变，所以静电计指针张角不变，故B错误;电势差不变，d增大，根据E=可知两板间电场强度减小，P点与上极板间的电势差减小，而P点的电势比上极板低，上极板的电势不变，则P点的电势升高，小球带正电，根据Ep=qφ可知小球的电势能变大，故C错误;电容器与电源断开，则电荷量Q不变，d增大，根据C=、C=、E=得E=，可知电场强度不变，则带电小球所受静电力不变，故D正确。 10.答案　B解析　金属球壳在两极板间的电场中处于静电平衡状态，金属壳为一等势体，电势处处相等，故A错误;处于静电平衡状态下的导体内部电场强度处处为零，所以O点的电场强度为零，而a点的电场强度不为零，故B正确;由于电容器保持与电源连接，所以向右移动滑片P时，金属板A、B之间的电势差保持不变，a点的电势不变，故C错误;断开开关S，金属板A、B所带电荷量Q不变，电容器的电容C不变，则金属板A、B之间的电势差不变，根据E=可知，a点的电场强度不变，故D错误。 11.答案　C解析　由题图甲可知，电容器充电时，通过电阻R0的电流方向向左，放电时通过R0的电流方向向右，故在电容器充电与放电过程中，通过电阻R0的电流方向相反，故A错误;I-t图像与时间轴所围成的面积表示电荷量，充电和放电电荷量相等，所以题图乙中阴影部分的面积相等，即S1=S2，故B错误;充完电后，电容器两端电压等于电源电动势，则该电容器的电容为C=== F=0.125 F，故C正确;由题图乙可知，充电时的最大电流大于放电时的最大电流，则R1<R2，故D错误。 12.答案　(1) 见解析图　8.8(8.5~9.0均可) (2)见解析图　 (3)偏小 　电压表的分流导致放电时测得的电容器带电荷量偏小 解析　(1)作出Q-U图像如图所示， 根据Q=CU可知Q-U图像的斜率表示电容器的电容， 可得该电容器的电容为C= F=8.8 μF。 (2)为了改变电容器两极板间的电压且多测量几组数据，滑动变阻器采用分压电路，则电路连接如图。 (3)偏小;电压表的分流导致放电时测得的电容器所带电荷量偏小，则由C=可知电容测量值偏小。 13.答案　D解析　上极板竖直上移，d增大，根据C=可知电容减小，由Q=CU可知电容器所带电荷Q减少，则电容器放电，但是由于二极管的单向导电性，导致电容器所带的电荷量不变，根据Q=CU可知U变大，静电计测量的是电容器两端的电势差，所以静电计指针张角变大，故A、B错误;因电容器电荷量不变，则当d增大时，根据E===可知电场强度不变，则油滴所受静电力不变，油滴仍将保持静止，故C错误;P点与下极板的电势差不变，则P点的电势不变，油滴的电势能不变，故D正确。 学科网（北京）股份有限公司 $