探究与平行板电容器相关的因素 -2026年高考物理实验题解读与针对性训练

**基本信息** 聚焦平行板电容器实验，以高考题解读为引领，通过控制变量法、图像分析等方法构建“原理-操作-数据-结论”的完整解题体系，强化科学探究与科学思维。 **专项设计** |模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |高考题解读|1道高考题|控制变量法、螺旋测微器读数、图像斜率分析、实验误差排除|从电容决定式出发，控制S（或d）探究C与d（或S）的关系，通过图像验证正比关系| |针对性训练|6道题|静电计使用原理、充放电I-t图像面积计算、U-Q图像能量分析|围绕C决定因素，拓展U、Q、E关系，结合实验操作强化理论推导与现象解释|

2026高考物理实验题解读与针对性训练 实验 探究与平行板电容器相关的因素 【高考题解读】 2026高考物理黑吉辽蒙卷第12题. 某同学从教材的“拓展学习”栏目中学习到平行板电容器的电容C=。为验证 与极板间距d、正对面积 的关系，他与人工智能讨论得知，用数字式多用电表可以测量电容，测量过程中电路存在额外电容，每次应扣除额外电容，以获得电容的测量值。据此，设计并完成如下实验。 实验器材：厚度为的绝缘塑料板若干、面积均为（已知）的矩形单面覆铜板两块、数字式多用电表、螺旋测微器、绝缘重物等。 （1）用螺旋测微器测量20层塑料板的厚度。测量结果如图（a）所示，读数为__________mm。 （2）将两极板覆铜面相对，中间夹入10层塑料板并用重物压紧，使正对面积为，用多用电表测量电容并记录数据。断开表笔，将极板短接放电。保持正对面积为不变，每次增加2层塑料板，重复上述操作直至20层。作C—图线如图（b）所示，由此确定 与成正比。由图线，极板间夹15层塑料板时，电容为__________pF（保留至整数）。 （3）保持极板间20层塑料板不变，使两极板正对面积依次为、、、、、，用重物压紧，测量电容并记录数据。作C—S图线如图（c）所示，由此确定 与 成正比。图（c）中某次测量值明显偏离拟合直线，排除仪器故障和数据处理错误，从实验操作角度分析，写出一条可能的原因：__________。 （4）若将图（b）、图（c）改绘为C—、C—图线，两图线的斜率分别为、，则理论上=_________（选填“20”“1”或“0.05”）。 【针对性训练】 1 （2026天津南开质检）如图所示的实验装置可用来探究影响平行板电容器电容的因素，其中电容器左侧极板和静电计外壳均接地，电容器右侧极板与静电计金属球相连，使电容器带电后与电源断开。 (1) 本实验过程使用的方法是_____。 A．极限思维法 B．理想模型法 C．控制变量法 D．等效替代法 (2)在实验中观察到的现象是_____。 A．将极板向上移动少许，则静电计指针的偏转角将增大 B．将极板向左移动少许，则静电计指针的偏转角将减小 C．将一块陶瓷板插入、两极板之间，则静电计指针的偏转角将减小 D．将一块陶瓷板插入、两极板之间，则静电计指针的偏转角将增大 (3)在研究电容器充、放电实验中，电路图如图甲所示，通过电流传感器显示充、放电电流随时间变化的图线，已知电源电压为8V，图乙为电容器充满电后，把开关拨到_____（选填“1”或“2”），得到电容器放电的I—t图线，图线与坐标轴围成的图形中有42个小方格，则放电过程中，该电容器释放的电荷量Q=_____（结果保留3位有效数字）。 2 (2024·浙江6月选考，6)如图所示是“研究电容器两极板间距对电容大小的影响”实验，保持电荷量不变，当极板间距增大时，静电计指针张角增大，则(　　) A.极板间电势差减小 B.电容器的电容增大 C.极板间电场强度增大 D.电容器储存能量增大 1. （2024北京重点中学质检） （1）如图所示为“研究影响平行板电容器电容的因素”的实验装置，以下说法正确的是（ ） A.A板与静电计的指针带的是异种电荷 B.甲图中将B板上移，静电计的指针偏角减小 C.乙图中将B板左移，静电计的指针偏角不变 D.丙图中将电介质插入两板之间，静电计的指针偏角减小 （2）利用如图甲所示电路观察电容器的充、放电现象，电流传感器可以捕捉到瞬间的电流变化，直流电源电动势9V，内阻可忽略，实验过程中屏幕上显示出电流随时间变化的I-t图像如图乙所示。 ①关于电容器充电过程中电容器两极间电压U、电容器所带电荷量Q随时间t变化的图像，下面四个图像中，正确的是________。 ②如果不改变电路其他参数，只减小电阻，充电时I-t曲线与横轴所围成的面积将________（填“增大”“不变”或“变小”）；充电时间将________（填“变长”“不变”或“变短”）。 ③电容器充电后就储存了能量，某同学研究电容器储存的能量E与电容器的电容C、电荷量Q及电容器两极间电压U之间的关系。他从等效的思想出发，认为电容器储存的能量等于把电荷从一个极板搬运到另一个极板过程中克服电场力所做的功。为此他做出电容器两极间的电压U随电荷量Q变化的图像如图所示。按他的想法，下列说法正确的是________。 A.图线的斜率越大，电容C越大 B.搬运Δq的电量，克服电场力所做的功近似等于Δq上方小矩形的面积 C.对同一电容器，电容器储存的能量E与两极间电压U成正比 D.若电容器电荷量为Q时储存的能量为E，则电容器电荷量为时储存的能量为 4 如图所示实验装置可用来探究影响平行板电容器电容的因素，其中电容器左侧极板和静电计外壳接地，电容器右侧极板与静电计金属球相连． （1）本实验过程使用的实验方法是(        ) A．等效替代法              B．控制变量法              C．转换法              D．比较法 （2）实验过程中进行如下操作：使电容器带电后与电源断开．如果要研究电容C和两板间间距d的关系，应保持_______不变，改变_______．（将正确选项填在空格处） A．两板间间距d              B．两板板间正对面积S和电介质 （3）电容器充电后与电源断开，下列实验现象中正确的是(       ) A．若只将A板水平向左移动，可观察到静电计指针偏角变小 B．若只将A板竖直向上移动，可观察到静电计指针偏角变大 C．若将一块有机玻璃插到两板之间，可观察到静电计指针偏角变大 5 （1）把电容器、电流传感器、电阻、电源、单刀双掷开关按图甲所示连接。先使开关S掷向1端，电源向电容器______电；然后把开关S掷向2端，电容器______电。     （2）如图所示，两平行金属板M、N组成一个电容器，该电容器的正对面积为S，板间距离为d，该极板间的相对介电常数为，静电力常量为k。通过开关K将该电容与电源E连接，N板接地，P点固定一个带正电的液滴。保证开关K始终闭合，现只向上移动M板，则由平行板电容器的决定式C=______可知，该电容器的电容将变小；又由电容器的比值定义式C=______可知，该电容极板的电荷量______（填增加、减少或不变）；又根据E=U/d，极板间的匀强电场的电场强度变小，则P点处液滴的电势能______（填增加、减少或不变）。     （3）如图所示为“研究影响平行板电容器电容的因素”的实验装置，甲图中将B板上移，静电计的指针偏角______；乙图中将B板左移，静电计的指针偏角______，两板间的匀强电场的电场强度______；丙图中将电介质插入两板之间，静电计的指针偏角______。（填变大、变小或不变）     6. 如图所示为“研究影响平行板电容器电容的因素”的实验装置 (1)以下说法正确的是_____。 A．A板与静电计的指针的电势相等 B．甲图中将B板上移，静电计的指针偏角增大 C．乙图中将B板左移，静电计的指针偏角减小 D．丙图中将电介质插入两板之间，静电计的指针偏角减小 (2)下列关于实验中使用静电计的说法正确的是_____ A．使用静电计的目的是观察电容器电压的变化情况 B．使用静电计的目的是测量电容器电量的变化情况 C．静电计可以用电压表替代 D．静电计可以用电流表替代 1 学科网（北京）股份有限公司 $ 2026高考物理实验题解读与针对性训练 实验 探究与平行板电容器相关的因素 【高考题解读】 2026高考物理黑吉辽蒙卷第12题. 某同学从教材的“拓展学习”栏目中学习到平行板电容器的电容C=。为验证 与极板间距d、正对面积 的关系，他与人工智能讨论得知，用数字式多用电表可以测量电容，测量过程中电路存在额外电容，每次应扣除额外电容，以获得电容的测量值。据此，设计并完成如下实验。 实验器材：厚度为的绝缘塑料板若干、面积均为（已知）的矩形单面覆铜板两块、数字式多用电表、螺旋测微器、绝缘重物等。 （1）用螺旋测微器测量20层塑料板的厚度。测量结果如图（a）所示，读数为__________mm。 （2）将两极板覆铜面相对，中间夹入10层塑料板并用重物压紧，使正对面积为，用多用电表测量电容并记录数据。断开表笔，将极板短接放电。保持正对面积为不变，每次增加2层塑料板，重复上述操作直至20层。作C—图线如图（b）所示，由此确定 与成正比。由图线，极板间夹15层塑料板时，电容为__________pF（保留至整数）。 （3）保持极板间20层塑料板不变，使两极板正对面积依次为、、、、、，用重物压紧，测量电容并记录数据。作C—S图线如图（c）所示，由此确定 与 成正比。图（c）中某次测量值明显偏离拟合直线，排除仪器故障和数据处理错误，从实验操作角度分析，写出一条可能的原因：__________。 （4）若将图（b）、图（c）改绘为C—、C—图线，两图线的斜率分别为、，则理论上=_________（选填“20”“1”或“0.05”）。 【创新点解读】 1. 取材于教材的“拓展学习”。 2. 将C—图线等有机融合。 答案 (1)1.804mm (2)157pF (3)塑料板没有压紧，或正对面积S取值偏大 （2）20 解析 (1)根据螺旋测微器读数规则，图（a）所示，读数为1.5mm+30.4×0.01mm=1.804mm (2) 极板间夹15层塑料板时，d=×15mm=13.503mm，=0.74-1，，由题图（b）可知，=0.74-1，对应的电容为C=157pF。 (3) 某次测量值明显偏离拟合直线，排除仪器故障和数据处理错误，根据平行板电容器的电容决定试C=可知，根据从实验操作角度分析，可能的原因是：塑料板没有压紧，或正对面积S取值偏大 （4）根据平行板电容器的电容决定试C=，对C—图线有C=·，图线斜率=， 对C—图线，有C=·=·，图线斜率=， 则理论上=20. 【针对性训练】 1 （2026天津南开质检）如图所示的实验装置可用来探究影响平行板电容器电容的因素，其中电容器左侧极板和静电计外壳均接地，电容器右侧极板与静电计金属球相连，使电容器带电后与电源断开。 (1) 本实验过程使用的方法是_____。 A．极限思维法 B．理想模型法 C．控制变量法 D．等效替代法 (2)在实验中观察到的现象是_____。 A．将极板向上移动少许，则静电计指针的偏转角将增大 B．将极板向左移动少许，则静电计指针的偏转角将减小 C．将一块陶瓷板插入、两极板之间，则静电计指针的偏转角将减小 D．将一块陶瓷板插入、两极板之间，则静电计指针的偏转角将增大 (3)在研究电容器充、放电实验中，电路图如图甲所示，通过电流传感器显示充、放电电流随时间变化的图线，已知电源电压为8V，图乙为电容器充满电后，把开关拨到_____（选填“1”或“2”），得到电容器放电的I—t图线，图线与坐标轴围成的图形中有42个小方格，则放电过程中，该电容器释放的电荷量Q=_____（结果保留3位有效数字）。 答案 （1）C （2）AC （3）3.36×C. 解析 （1）平行板电容器的电容与两极板正对面积、极板间距离、介质有关，本实验过程使用的实验方法是控制变量法，C正确。 （2）将极板向上移动少许，两极板的正对面积S减小，由平行板电容器的决定式可知电容C减小，由C=Q/U，可知两极板之间的电压增大，则静电计指针的偏转角将增大，A正确； 将极板向左移动少许，两极板之间的距离的增大，由平行板电容器的决定式可知电容C减小，由C=Q/U，可知两极板之间的电压增大，则静电计指针的偏转角将增大，B错误； 将一块陶瓷板插入、两极板之间，由平行板电容器的决定式可知电容C增大，由C=Q/U，可知两极板之间的电压减小，则则静电计指针的偏转角将减小，C正确D错误。 （3）已知电源电压为8V，图乙为电容器充满电后，把开关拨到“2”，电容器放电，得到电容器放电的I—t图线，图线与坐标轴围成的图形中有42个小方格，每个小方格表示的电荷量q=0.2mA×0.4s=8×C，则放电过程中，该电容器释放的电荷量Q=42q=42×8×C=3.36×C. 2 (2024·浙江6月选考，6)如图所示是“研究电容器两极板间距对电容大小的影响”实验，保持电荷量不变，当极板间距增大时，静电计指针张角增大，则(　　) A.极板间电势差减小 B.电容器的电容增大 C.极板间电场强度增大 D.电容器储存能量增大 答案　D 解析　分析题图可知静电计测量电容器两极板间的电势差，静电计指针张角增大，电容器两极板间的电势差增大，A错误;由于保持电荷量不变，而电势差增大，由C＝可知电容器的电容减小，B错误;由电容的决定式C＝和两极板间电场强度E＝，联立可得E＝，可知电容器两极板间电场强度与极板间距d无关，故仅改变极板间距，极板间电场强度不变，C错误;根据E＝QU可知，Q不变，U增大时，电容器储存能量增大，D正确。 3. （2024北京重点中学质检） （1）如图所示为“研究影响平行板电容器电容的因素”的实验装置，以下说法正确的是（ ） A.A板与静电计的指针带的是异种电荷 B.甲图中将B板上移，静电计的指针偏角减小 C.乙图中将B板左移，静电计的指针偏角不变 D.丙图中将电介质插入两板之间，静电计的指针偏角减小 （2）利用如图甲所示电路观察电容器的充、放电现象，电流传感器可以捕捉到瞬间的电流变化，直流电源电动势9V，内阻可忽略，实验过程中屏幕上显示出电流随时间变化的I-t图像如图乙所示。 ①关于电容器充电过程中电容器两极间电压U、电容器所带电荷量Q随时间t变化的图像，下面四个图像中，正确的是________。 ②如果不改变电路其他参数，只减小电阻，充电时I-t曲线与横轴所围成的面积将________（填“增大”“不变”或“变小”）；充电时间将________（填“变长”“不变”或“变短”）。 ③电容器充电后就储存了能量，某同学研究电容器储存的能量E与电容器的电容C、电荷量Q及电容器两极间电压U之间的关系。他从等效的思想出发，认为电容器储存的能量等于把电荷从一个极板搬运到另一个极板过程中克服电场力所做的功。为此他做出电容器两极间的电压U随电荷量Q变化的图像如图所示。按他的想法，下列说法正确的是________。 A.图线的斜率越大，电容C越大 B.搬运Δq的电量，克服电场力所做的功近似等于Δq上方小矩形的面积 C.对同一电容器，电容器储存的能量E与两极间电压U成正比 D.若电容器电荷量为Q时储存的能量为E，则电容器电荷量为时储存的能量为 【参考答案】 （1） . D （2） ①. AC##CA ②. 不变 . 变短 ③ . BD##DB 【名师解析】 （1）A．A板与静电计的指针相连，带的是同种电荷，A错误； B．根据平行板电容器的决定式，若将B板竖直向上平移，两极板正对面积减小，根据电容的决定式得知，电容C减小，而电容器的电量Q不变，由电容的定义式分析得到，板间电势差U增大，则静电计指针张角增大，B错误； C．若将B板向左平移，板间距离d增大，根据电容的决定式得知，电容C减小，因电容器的电量Q不变，由电容的定义式知板间电势差U增大，则静电计指针张角增大，C错误； D．若将电介质插入两板之间，则C增大，U减小，静电计指针偏角减小，D正确。 故选D。 （2）①AB．电容器充电过程中，电容器两端的电压逐渐增大，最后等于电源电动势，斜率逐渐减小，最后为零，故A正确，B错误； CD．电容器所带的电荷量逐渐增大，最后保持不变，充电电流逐渐减小，所以图象的斜率逐渐变小，最后为零，故C正确，D错误。 故选AC。 ②由电容器的计算公式，可得电荷量，电容器储存的电荷量与电阻无关，如果不改变电路其他参数，只增大减小，充电时曲线与横轴所围成的面积将不变，减小电阻，由于电阻对电流的阻碍作用减小，充电电流增大，所以充电时间将变短； ③A．图线的斜率为 解得 斜率越大，电容越小，A错误； B．类比速度-时间图像的面积代表位移，则u-q图像的面积代表克服电场力所做的功，所以搬运Δq的电量，克服电场力所做的功近似等于Δq上方小矩形的面积，B正确； C．他从等效的思想出发，认为电容器储存的能量等于把电荷从一个极板搬运到另一个极板过程中克服电场力所做的功，也等于图像所围的面积 解得 从上面的式子看出，E和U2成正比，C错误； D．由下面的公式 解得 又因为 解得 D正确。 4 如图所示实验装置可用来探究影响平行板电容器电容的因素，其中电容器左侧极板和静电计外壳接地，电容器右侧极板与静电计金属球相连． （1）本实验过程使用的实验方法是(        ) A．等效替代法              B．控制变量法              C．转换法              D．比较法 （2）实验过程中进行如下操作：使电容器带电后与电源断开．如果要研究电容C和两板间间距d的关系，应保持_______不变，改变_______．（将正确选项填在空格处） A．两板间间距d              B．两板板间正对面积S和电介质 （3）电容器充电后与电源断开，下列实验现象中正确的是(       ) A．若只将A板水平向左移动，可观察到静电计指针偏角变小 B．若只将A板竖直向上移动，可观察到静电计指针偏角变大 C．若将一块有机玻璃插到两板之间，可观察到静电计指针偏角变大 答案 （1）B （2）B A （3）B 解析 （1）平行板电容器的电容与两极板正对面积、极板间距离、介质有关，本实验过程使用的实验方法是控制变量法，B正确。 （2）实验过程中进行如下操作：使电容器带电后与电源断开，带电荷量不变．如果要研究电容C和两板间间距d的关系，应保持两极板间正对面积和电介质不变，改变两极板之间的距离d。 （3）电容器充电后与电源断开，带电荷量不变．若只将A板水平向左移动，两极板之间距离增大，场强不变，两极板之间电压增大，可观察到静电计指针偏角变大，A错误； 若只将A板竖直向上移动，两极板的正对面积减小，两极板之间的场强增大，两极板之间的电压增大，可观察到静电计指针偏角变大，B正确； 若将一块有机玻璃插到两板之间，电容增大，由C=Q/U可知，两极板之间的电压减小，可观察到静电计指针偏角变小，D错误。 5 （1）把电容器、电流传感器、电阻、电源、单刀双掷开关按图甲所示连接。先使开关S掷向1端，电源向电容器______电；然后把开关S掷向2端，电容器______电。     （2）如图所示，两平行金属板M、N组成一个电容器，该电容器的正对面积为S，板间距离为d，该极板间的相对介电常数为，静电力常量为k。通过开关K将该电容与电源E连接，N板接地，P点固定一个带正电的液滴。保证开关K始终闭合，现只向上移动M板，则由平行板电容器的决定式C=______可知，该电容器的电容将变小；又由电容器的比值定义式C=______可知，该电容极板的电荷量______（填增加、减少或不变）；又根据E=U/d，极板间的匀强电场的电场强度变小，则P点处液滴的电势能______（填增加、减少或不变）。     （3）如图所示为“研究影响平行板电容器电容的因素”的实验装置，甲图中将B板上移，静电计的指针偏角______；乙图中将B板左移，静电计的指针偏角______，两板间的匀强电场的电场强度______；丙图中将电介质插入两板之间，静电计的指针偏角______。（填变大、变小或不变）     答案 （1）充 放 （2） Q/U 减少 增加 （3）变大 变大 不变 变小 解析 （1）把电容器、电流传感器、电阻、电源、单刀双掷开关按图甲所示连接。先使开关S掷向1端，电源向电容器充电；然后把开关S掷向2端，电容器放电。 （2） 平行板电容器的决定式C=，电容器的比值定义式C=Q/U。 保证开关K始终闭合，电容器两极板之间电压不变，现只向上移动M板，则由平行板电容器的决定式C=可知，该电容器的电容将变小；又由电容器的比值定义式C=Q/U可知，该电容极板的电荷量减少；又根据E=U/d，极板间的匀强电场的电场强度变小，PN之间的电势差减小，则P点处带正电的液滴的电势能增加。 （3）如图所示为“研究影响平行板电容器电容的因素”的实验装置，极板带电荷量不变。甲图中将B板上移，两极板正对面积减小，两极板之间的场强增大，电压增大，静电计的指针偏角变大；乙图中将B板左移，两极板之间的距离增大，电压增大，静电计的指针偏角变大，两板间的匀强电场的电场强度变大；丙图中将电介质插入两板之间，由平行板电容器的决定式C=可知，电容变大，又由电容器的比值定义式C=Q/U可知，电压减小，静电计的指针偏角变小。 6. 如图所示为“研究影响平行板电容器电容的因素”的实验装置 (1)以下说法正确的是_____。 A．A板与静电计的指针的电势相等 B．甲图中将B板上移，静电计的指针偏角增大 C．乙图中将B板左移，静电计的指针偏角减小 D．丙图中将电介质插入两板之间，静电计的指针偏角减小 (2)下列关于实验中使用静电计的说法正确的是_____ A．使用静电计的目的是观察电容器电压的变化情况 B．使用静电计的目的是测量电容器电量的变化情况 C．静电计可以用电压表替代 D．静电计可以用电流表替代 答案 （1）ABD (2)A 解析 （1）A板与静电计的指针连接，静电平衡后A板与静电计的指针的电势相等，A正确； 甲图中将B板上移，，两极板正对面积减小，两极板之间的场强增大，电压增大，静电计的指针偏角增大，B正确； 乙图中将B板左移，两极板之间的距离增大，电压增大，静电计的指针偏角变大，C错误；丙图中将电介质插入两板之间，由平行板电容器的决定式C=可知，电容变大，又由电容器的比值定义式C=Q/U可知，电压减小，静电计的指针偏角减小，D正确。 (2)使用静电计的目的是观察电容器电压的变化情况，A正确B错误。若用电压表、电流表替代静电计，则电容器两极板之间形成放电回路，导致电流表、电压表没有读数，CD错误。 1 学科网（北京）股份有限公司 $