10.4：电容器的电容 同步练习 --2025-2026学年下学期高一物理人教版必修第三册

**基本信息** 围绕电容器电容核心知识点，通过基础概念辨析、公式综合应用到实验探究的三阶分层设计，实现从单一到综合的知识巩固，适配新授课"基础+提升"教学需求。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基础层|单一公式直接应用（C=Q/U、C决定式）|以单选题为主（如1题Q与U关系），强化物理观念中的物质与相互作用观念| |进阶层|多公式结合与情境分析（E=U/d、能量变化）|结合图像与动态变化（如5题U-F关系曲线），培养科学思维的科学推理能力| |综合层|实验探究与实际应用（充放电实验、传感器原理）|通过实验题（13题I-t曲线）和计算题（14题键盘电容应用），发展科学探究与模型建构能力|

10.4电容器的电容 巩固练习题 一、单选题 1．超级电容器可集成到太阳能发电系统中，通过超级电容器储存和释放能量，优化功率输出，提升电网稳定性。关于超级电容器储存能量过程中所带电荷量Q和两极板间电压U的变化，下列说法正确的是（　　） A．Q增大，U增大 B．Q减小，U减小 C．Q减小，U增大 D．Q增大，U减小 2．板间距为d的平行板电容器所带电荷量为Q时，两极板间电势差为U1，板间场强为E1。现将电容器所带电荷量变为2Q，板间距变为，其他条件不变，这时两极板间电势差为U2，板间场强为E2，下列说法正确的是（　　） A．U2=U1，E2=2E1 B．U2=2U1，E2=4E1 C．U2=U1，E2=E1 D．U2=2U1，E2=2E1 3．图示是“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 4．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 5．如图，某压力传感器中平行板电容器内的绝缘弹性结构是模仿犰狳设计的，逐渐增大施加于两极板压力F的过程中，F较小时弹性结构易被压缩，极板间距d容易减小；F较大时弹性结构闭合，d难以减小。将该电容器充电后断开电源，极板间电势差U与F的关系曲线可能正确的是（    ） A． B．C． D． 6．电容式传感器，通过改变相关因素使电容器电容发生变化，从而可以测量某些物理量的传感器。图甲是探究平行板电容器电容的影响因素实验图，图乙是位移传感器，图丙是压力传感器，图丁是测液高传感器。下列说法正确的是（　　） A．图甲中，保持B板不动，将A板向右移动，静电计指针张角增大 B．图乙中，电容器电容增大的原因是被测物体向右发生运动 C．图丙中，可动电极受压力越大，电容器电容越大 D．图丁中，把金属芯线从液体中向上提起，电容会增大 7．如图，水平放置的平行板电容器上极板带正电，所带电荷量为Q，板间距离为d，上极板与静电计相连，静电计金属外壳和电容器下极板都接地。在两极板正中间P点有一个静止的带电油滴，所带电荷量绝对值为q。静电力常量为k，下列说法正确的是（　　） A．油滴带正电 B．若仅将上极板移到图中虚线位置，则P点电势不变 C．若仅将上极板平移到图中虚线位置，则静电计指针张角不变 D．若仅将上极板平移到图中虚线位置，则油滴将向上运动 8．如图所示，电容器通过理想二极管与电源两极连接，静电计金属球通过导线与电容器上极板连接，金属外壳和电容器下极板都接地，板间有一恰好静止的带电液滴，下列说法正确的是（　　） A．断开开关，将两极板正对面积变小，液滴会下移 B．断开开关，增大两个极板间的距离，静电计指针张角变小 C．保持开关闭合，两个极板间插入电介质，静电计指针张角变大 D．保持开关闭合，增大两个极板间的距离，液滴保持静止 9．一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；开关S接2，电容器C对电阻R放电。下列说法正确的是（　　） A．充电过程中，电容器两极板间电势差增加，充电电流增加 B．充电过程中，电容器的上极板带正电荷、流过电阻R的电流由M点流向N点 C．放电过程中，电容器两极板间电势差减小，放电电流减小 D．放电过程中，电容器的上极板带负电荷，流过电阻R的电流由N点流向M点 二、多选题 10．有一个真空平行板电容器，两极板间距离为d，正对面积为S，充以电荷量Q后，两极板间电压为U，为使电容器的电容加倍，可采用的办法是（　　） A．将电压变为 B．将带电荷量变为2Q C．将极板间的距离变为 D．两极板间充满相对介电常数为原来2倍的电介质 11．电容式传感器在日常生活中应用极其广泛，比如话筒、智慧黑板、计算机键盘等。如图甲所示，计算机键盘为电容式传感器，每个键下面由相互平行间距为d的活动金属片和固定金属片组成，两金属片间有空气间隙，两金属片组成一个平行板电容器，如图乙所示。其内部电路如图丙所示，当松开键盘过程中，下列说法正确的是（　　） A．电容器的电容变小 B．电容器所带电荷量变大 C．电容器的电场强度变大 D．电流从a经电流计流向b 12．如图所示，两块彼此绝缘的金属板A、B水平平行放置并与一个电源相连，其中B板接地。开关S闭合后，在A、B两板间C点处有一个质量为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．若将S断开，再将A板向左移动一小段位移，油滴向下运动 B．若将S断开，再将B板向下平移一小段位移，油滴的电势能变小 C．保持S闭合，再将A板向上平移一小段位移，C点电势降低 D．保持S闭合，再将B板向左移动一小段位移，电容器带电量增大 13．某同学为探究电容器充、放电过程，设计了图甲实验电路。器材如下：电容器，电源E（电动势6V，内阻不计），电阻R1 = 400.0Ω，电阻R2 = 200.0Ω，电流传感器，开关S1、S2，导线若干。实验步骤如下： (1)断开S1、S2，将电流传感器正极与a节点相连，其数据采样频率为5000Hz，则采样周期为 s； (2)闭合S1，电容器开始充电，直至充电结束，得到充电过程的I—t曲线如图乙，由图乙可知开关S1闭合瞬间流经电阻R1的电流为 mA（结果保留3位有效数字）； (3)保持S1闭合，再闭合S2，电容器开始放电，直至放电结束，则放电结束后电容器两极板间电压为 V； (4)实验得到放电过程的I—t曲线如图丙，I—t曲线与坐标轴所围面积对应电容器释放的电荷量为0.0188C，则电容器的电容C为 μF。图丙中I—t曲线与横坐标、直线t = 1s所围面积对应电容器释放的电荷量为0.0038C，则t = 1s时电容器两极板间电压为 V（结果保留2位有效数字）。 14．电容器的形状变化会导致其电容变化，这一性质可用于设计键盘，简化原理图如图所示。键盘按键下的装置可视为平行板电容器，电容器的极板面积为、间距为，电容（为常量）。按下键盘按键时，极板间的距离变为按压前的倍；撤去按压，按键在弹力作用下复位。电容器充电后： (1)若按压按键不改变电容器所带的电荷量，则按压后极板间的电压变为按压前的多少倍？ (2)若按压按键不改变电容器极板间的电压，则按压后极板间的电场强度大小变为按压前的多少倍？ 第3页 共4页 ◎ 第4页 共4页 第1页 共4页 ◎ 第2页 共4页 学科网（北京）股份有限公司 《电容器》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 A A D C D C B D C CD 题号 11 12 答案 AD BC 1．A 【详解】超级电容器储存能量时处于充电过程，电荷量Q增加。根据电容公式，若电容C不变（由结构决定，题目未提及变化），则Q与U成正比。因此，Q增大时，U必然增大。 故选A。 2．A 【详解】变化前有， ， 将电容器所带电荷量变为2Q，板间距变为，有，， 故选A。 3．D 【详解】AB．根据，可得当极板间距增大时电容减小，由于电容器的带电量不变，故极板间电势差增大，故AB错误； C．根据得 故场强不变，故C错误； D．移动极板的过程中要克服电场力做功，故电容器储存能量增大，故D正确。 故选D。 4．C 【详解】A．由平行板电容器电容的决定式可得，d减小，C增大，故A错误； B．电容器所带电荷量Q不变，C增大，由可得，U变小，故B错误； CD．由匀强电场的场强与电势差关系公式可得 E与d无关，E不变，故C正确，D错误。 故选C。 5．D 【详解】根据公式和电容的决定式 可得 根据题意F较小时易被压缩，故可知当F较小时，随着F的增大，d在减小，且减小的越来越慢，与电源断开后Q不变，故此时极板间的电势差U在减小，且减小的越来越慢；当F增大到一定程度时，再增大F后，d基本不变，故此时U保持不变，结合图像，最符合情境的是D选项。 故选D。 6．C 【详解】A．图甲中，电容器带电量不变，根据可知保持B板不动，将A板向右移动，极板间距离减小，电容增大，根据可知极板间电压减小，静电计指针张角减小，故A错误； B．图乙中，根据可知，被测物体向左发生运动时，两极板间的电介质增多，电容增大，故B错误； C．图丙中，根据可知，可动电极受压力越大，极板间的距离越小，电容器电容越大，故C正确； D．图丁中，根据可知，把金属芯线从液体中向上提起，极板间正对面积减小，电容会减小，故D错误。 故选C。 7．B 【详解】A．根据受力分析知，油滴受重力和电场力，因为油滴受力平衡，所受电场力竖直向上，故可判断油滴带负电，故A错误； C．平行板电容器电荷量不变，根据公式， 因此将上极板平移到图中虚线位置，间距变小，电容变大，电压变小，静电计指针张角变小，故C错误； D．电场力 可知电场力与两极板距离d无关，若仅将上极板平移到图中虚线位置，所受电场力不变，因此油滴仍静止不动，故D错误； B．电场强度不变，根据可知点与下极板的电势差不变，下极板电势为零，则P点电势不变，故B正确。 故选B。 8．D 【详解】A．断开开关，电容器的电荷量不变，将两极板正对面积变小，根据 可知，电容器的电容C减小，U增大，两极板间电场强度增大，液滴受到的电场力变大，液滴向上运动，故A错误； B．断开开关，电容器的电荷量不变，增大两个极板间的距离d，则电容器的电容C减小，U增大，静电计指针张角增大，故B错误； C．保持开关闭合，U不变，在两极板间插入电介质，电容器电容C增大，Q增大，电容器继续充电，电流正向通过二极管，二极管正向电阻很小，则电容器两极板电压不变，静电计张角不变，故C错误； D．保持开关闭合，若U不变，增大两极板间的距离，电容减小，Q减小，电容器放电，由于二极管的单向导电性可知，此时电容器无法放电，则电量Q不变，根据 可知，电容器两极板间电场强度不变，液滴保持静止，故D正确。 故选D。 9．C 【详解】A．充电过程中，随着电容器带电量的增加，电容器两极板间电势差增加，充电电流在减小，故A错误； B．根据电路图可知，充电过程中，电容器的上极板带正电荷、流过电阻R的电流由N点流向M点，故B错误； C．放电过程中，随着电容器带电量的减小，电容器两极板间电势差减小，放电电流在减小，故C正确； D．根据电路图可知，放电过程中，电容器的上极板带正电荷，流过电阻R的电流由M点流向N点，故D错误。 故选C。 【点睛】 10．CD 【详解】AB．电容器的电容与电容器极板上所带的电荷量和两极板间电压无关，故A、B错误； C．根据电容决定式C=可知，当极板距离变为，电容变为原来2倍，故C正确； D．根据电容决定式C=可知，当介电常数变为原来2倍，电容变为原来2倍，故D正确。 故选CD。 11．AD 【详解】A．当松开键盘时，活动金属板上移，活动金属板与固定金属板之间的距离增大，依据可知电容器的电容变小，故A正确； B．电容器与电源相连，电容器的板间电压不变，由可知电容器所带电荷量变小，故B错误； C．由可知电容器板间的电场强度减小，故C错误； D．电容器所带电荷量变小，电容器处于放电状态，电流从a经电流计流向b，故D正确。 故选AD。 12．BC 【详解】A．若将S断开，则电容器所带电荷量Q不变，根据 可知，再将A板向左移动一小段位移，正对面积减小，板间场强增大，油滴受到的电场力增大，油滴向上运动，故A错误； B．根据A选项可知 因此若将S断开，则Q不变，板间场强不变。根据场强与电势差间的关系可知 又因为B板接地，则 则变大，变大，变大。又因为油滴所受电场力竖直向上，而板间场强方向向下，故油滴带负电，油滴的电势能变小，故B正确； C．保持S闭合，则电容器两极板间电势差U不变，根据 可知，若将A板向上平移一小段位移，板间场强减小。根据 可知E减小、不变，则减小，C点电势降低，故C正确； D．将B板向左移动一小段位移，根据 可知，正对面积减小，电容器电容变小。保持S闭合，则电容器两极板间电势差U不变，根据 可知，电容器带电量减小，故D错误。 故选BC。 13．(1) (2)15.0 (3)2 (4) 4.7 × 103 2.8 【详解】（1）采样周期为 （2）由图乙可知开关S1闭合瞬间流经电阻R1的电流为15.0mA； （3）放电结束后电容器两极板间电压等于R2两端电压，根据闭合电路欧姆定律得电容器两极板间电压为 （4）[1]充电结束后电容器两端电压为，故可得 解得 [2]设t = 1s时电容器两极板间电压为，得 代入数值解得 14．(1)倍 (2)倍 【详解】（1）根据平行板电容器公式，电容的定义式 设按压前电容为，电压为U1，电荷量为Q，则 按压后极板间距离变为按压前的倍，即，此时电容 因为按压不改变电荷量Q，所以按压后电压 所以有 即按压后极板间的电压变为按压前的倍。 （2）对于平行板电容器，极板间的电场强度； 设按压前电压为U，极板间距离为d1，则电场强度 按压后极板间距离变为，且电压不变仍为U，此时电场强度 所以有 按压后极板间的电场强度大小变为按压前的倍。 答案第4页，共5页 答案第1页，共5页 学科网（北京）股份有限公司 $