10.4 电容器的电容-【经纶学霸】2026-2027学年高二物理必修第三册4星学霸黑白题（人教版）江苏专版

第4节电容器的电容 白题 基础过关 限时：15min 题型1对电容的理解 极板连接，外壳与另一个极板连接，静电计指 1.下列关于电容的说法正确的是 针的偏转指示电容器两极板间的电势差.实 A.电容器A的电容比B的大，说明A所带的 验中保持极板上的电荷量Q不变.设电容器 电荷量比B多 两极板正对面积为S,极板间的距离为d,静 B.电容是反映电容器储存电能本领的物理量 电计指针偏角为0.下列关于实验现象的描 C.电容在数值上等于使两极板间的电势差为 述正确的是 1V时，电容器需要带的电荷量 D.由公式C=号知，若电容器两极板间电压为 10V,每个极板所带电荷量为2×105C,则 电容器电容大小为4×106F A.保持S不变，增大d, 题型2平行板电容器的电容及充放电 B.保持S不变，减小d,则 2.(2024·江苏淮安联考)如图甲为探究一电容 器充电特性的电路.两次实验中电容器的电荷 C.保持d不变，减小S,则 D.保持S、d不变，插入电介质，则0变大 量g随时间t变化图像如图乙中①②所示，第 重难题型2电容器中的力学问题分析 次充电时电容器两端电压U与电荷量g变 4.(2025·四川内江质检)如图所示，两块较大 化图像如图丙所示.不计电源内阻，则( 的金属板A、B平行水平放置并与一电源相 连，开关S闭合后，两板间有一质量为m、电 荷量为g的油滴恰好在P点处于静止状态 则下列说法正确的是 A.第一次充电过程中t1时刻比t2时刻电流小 A.在S仍闭合的情况下 G B.第二次充电时，电容器U-g图像斜率比丙 若将A板向下平移一 P 图大 小段距离，则油滴向下 C.①②两条曲线形状不同是由于R不同引 加速运动，G中有b→a的电流 起的 B.在S仍闭合的情况下，若将A板向右平移 D.①②两条曲线形状不同是由于E不同引 一小段距离，则油滴仍然静止不动，G中 起的 有b→a的电流 重难聚焦川 C.若将S断开，且将A板向左平移一小段距 重难题型1平行板电容器的动态分析 离，P点电势不变 3.(2024·北京期中)如图所示，平行板电容器 D.若将S断开，再将A板向下平移一小段距 已经充电，静电计的金属球与电容器的一个 离，P点电势能变大 必修第三册黑白题032 黑题应用提优 限时：35min 1.(2023·湖南联考)传感器是自动控制设备中 不可缺少的元件，已经渗透到宇宙开发、环境 左右 保护、交通运输以及家庭生活等各个领域.几 后 种电容式传感器如图所示，其中通过改变电容 © 器两极板间的距离而引起电容变化的是 A.静止时，电容器两极板不带电 ( B.匀速运动时，电流表指针偏转且示数恒定 金属芯线 电容器 C.向前突然加速，则N板相对M板向后移 导电 电介质板 液体 电介质 动，电流表中有由b向a方向的电流 被测物体 D.向前突然减速，则N板相对M板向前移 测位移 动，电流表中有由b向a方向的电流 测液高 A B 4.(2025·云南模拟)在如图所示的电路中，电 介质板与被测量的物体A相连，当电介质向 固定电极 动片 左或向右移动时，通过相关参量的变化可以 压力F 将A定位.开始时单刀双掷开关K接1，一段 定片 测压力 时间后将单刀双掷开关K接2.则下列说法正 1角度 确的是 C 2.如图所示，平行板电容器充电后 P 静电计 断开电源，在P点固定一个试探 电介质 A 电荷q,只移动下极板来改变极板距离d,F表 示试探电荷所受的电场力，E表示板间电场强 A.开关接1时，x增大，平行板电容器的电荷 度，p表示P点电势，E,表示试探电荷的电势 量增大 能，则下列图线可能正确的是 ( B.开关接1时，x减小，电路中的电流沿顺时 针方向 C.开关接2时，x减小，静电计的指针偏角增大 D.开关接2时，x增大，平行板间的电场强度 不变 5.(2025·云南大理质检)如图所示，M、N是平 行板电容器的两个极板，R为滑动变阻器，用 绝缘细线将一带负电的小球悬于电容器内部. 3.(2025·湖北期中)微信运动步数的测量是通 闭合开关$，给电容器充电后，悬线偏离竖直 过手机内的电容式加速度传感器实现的，其 方向的夹角为0.下列说法正确的是（)》 简化原理图如图所示，M极板固定，当手机的 加速度变化时，N极板相对M极板能前后移 动，进而改变电容器的电容，将运动信号转化 为电信号.图中R为定值电阻，则手机( 第十章黑白题033 A.保持S闭合，将滑动变阻器的滑片向a端 量分别为m1、m2的带负电油滴.当甲、乙的电 滑动，则0增大 荷量分别为Q1、Q2时，油滴a、b恰好分别悬 B.保持S闭合，将N板向M板靠近，则0增大 浮在甲、乙的极板之间，则下列说法可能正确 C.断开S,将N板向M板靠近，则0增大 的是 D.断开S,将N板向下移动少许，则0减小 A.Q1大于Q2 二极管 6.在电动汽车中，电容器用于 B.m1大于m2 能量存储，以提供瞬时高功 C.将甲的上极板向上平移少 率输出.如图所示，闭合开 许，a向下运动，b向上运动 关，一电源对水平放置的平行板电容器充电， D.将乙的上极板向右平移少许，a向下运动，b 电容器的两极板间有一带电微粒，带电微粒在 向上运动 重力与电场力的共同作用下静止，电容器下极 压轴挑战川 板接地，板间电场可视为匀强电场.下列说法 9.如图所示，两块水平放置的平行 正确的是 ( 金属板M、N相距为d,组成一个 A.保持开关闭合，若将电容器上极板右移少 电容为C的平行板电容器，M板接地，板正 许，则两极板间所带电荷量增大 中央有一个小孔B,从B孔正上方h处的A B.保持开关闭合，若将电容器上极板下移少 点，一滴一滴地由静止滴下质量为m、电荷量 许，则带电微粒向下移动 为q的带电油滴油滴穿过B孔后落到N板， C.断开开关，若上极板左移少许，则带电微粒 把全部电荷量传给N板，若不计空气阻力及 原来所处位置的电势升高 板外电场，问： D.断开开关，若上极板上移少许，则带电微粒 (1)第几滴油滴将在M、N间做匀速直线 向下加速运动 运动？ (2)能到达N板的油滴不会超过多少滴？ 7.一带负电的小球固定在平行板电 容器内部.通过先控制开关的通 断，再上下调节极板的位置（如图 所示)，能使小球的电势能增大的是 C 8.如图所示，甲、乙为两个相同的平行板电容器， 它们的极板均水平放置，上极板间连有一个二 极管，下极板均接地.a、b是电荷量相同、质 进阶突破拔高练P05 必修第三册黑白题034据牛顿第二定律F电m4,F电=B4,可得a,= m √2 又=2a2s,可知u1=20, 滑块经A进入右侧匀强电场时受力分析如图，有Eg=ma3,知 a=y m mvo 又据-2a2可得s212f 当滑块运动至右侧位移一半处，电势能等于动能，即电势能 等于动能的位置为 (3)滑块在A点两侧做往复运动，由于摩擦阻力做功，振幅 逐渐减小，最终停在A点.据能量守恒知滑块运动全程中摩 1 擦力做功W=2m6, 第4节电容器的电容 白题基础过关 1.C2.C .c= 3.A解析：A.根据电容器的定义式与决定式C=Q 4aa可 知，当保持S不变，增大d时，电容器的电容减小，而电容器电荷 量不变，则电容器两端电压增大，从而使静电计指针张角0变 大，故A正确：B.保持S不变，减小d时，电容器的电容增大，而 电容器电荷量不变，则电容器两端电压减小，从而使静电计指针 张角0减小，故B错误；C.保持d不变，减小S时，电容器的电 容减小，而电容器电荷量不变，测电容器两端电压增大，从而使 静电计指针张角0变大，故C错误；D.保持S、d不变，在两板间 插入电介质，电容器的电容增大，而电容器电荷量不变，则电容 器两端电压减小，从而使静电计指针张角0减小，故D错误故 选A 4.B解析：A.在S仍闭合的情况下，两板电势差U一定，若将A 板向下平移一-小段距高，根据B=名，则d减小，E变大，则油滴 向上加速运动，根据C可知C变大，根据Q=c0,可知电 容器带电量Q变大，电容器充电，即G中有a→b的电流， 选项A错误；B.在S仍闭合的情况下，两板电势差U一定，若 将A板向右平移一小段距离，d不变，则两板间场强不变，则油 谪仍然静止不动，根据C可知S成小，则C变小，根据 Q=CU,可知电容器带电量Q变小，电容器放电，G中有b→a的 电流，选项B正确：C.若将S断开，则电容器带电量Q不变，根 必修第三册 .S1 小段距离，S减小，E变大，P点与B板的距离不变，根据U=Ed, 可知电势差变大，则P点电势降低，选项C错误：D.若将S断 开，则电容器带电量Q不变，根据E=,C=《 S U.C= d,可知 E=4,且再将A板向下平移一小段距离，d减小，B不变，P 点与B板的距离不变，根据U=Ed,可知电势差不变，则P点电 势不变，P点电势能不变，选项D错误故选B. 黑题应用提优 1.C解析：A.A图是通过改变电介质板在电容器两极板间的 深度引起电容变化的，A错误：B.B图中电容器的一个极板 是金属芯线，另一个极板是导电液体，通过改变电容器两极 板间正对面积引起电容变化的，B错误：C.C图是通过改变 两极板间的距离引起电容变化的，C正确；D.D图是通过改 变动片与定片间的正对面积，引起电容变化的，D错误.故 选C. 2.C解析：电容器充电后，断开电源，电容器的电量保持不变 6.S 根据C= 4CQ和B0可知：E=40,所以，只移动 U d 下极板来改变d,两板间的场强不变，试探电荷在P点所受 的电场力也不变，故AB错误；P点与上板间的电势差U Ed',由于上板接地，所以上板的电势为零，即U=Ed'=pp,由 以上的分析可知，P点电势不变，根据E。=gP,所以P点电 势能不变，故C正确，D错误 3.C解析：A.由于电容器始终和电源相连，则两极板间电压 不变，静止时，电容器电容不变，则两极板带电，且所带电荷 量不变，故A错误；B.匀速运动时，电容器电容不变，电压不 变，则电荷量不变，电流表指针不偏转，故B错误：C.向前突 然加速，由于惯性，N板相对M板向后移动，根据C=,S 4mkd' C=9可知，两极板间距增大，则电容减小，又两极板间电压 不变，则电荷量减小，所以电容器放电，电流表中有由b向ā 方向的电流，故C正确；D.向前突然减速，则N板相对M板 向前移动，两极板间距减小，电容增大，又两极板间电压不 变，则电荷量增大，所以电容器充电，电流表中有由α向b方 向的电流，故D错误.故选C. 4.B解析：AB.开关接1时，平行板间的电压不变.当x增大 时，电介质宿数波小，由公式C一可知电容器的电容诚 小，又由Q=CU,可知平行板电容器的电荷量减小：同理当x 减小时，电容器的电容增大，电荷量增大，电容器充电，由电 路图可知，电路中的电流沿顺时针方向，故A错误，B正确； CD.开关接2时，电容器所带的电荷量保持不变，当x减小 时，电容器的电容增大，由公式U=9可知两极板的电势差 减小，则静电计的指针偏转角度减小：同理当x增大时，电容 黑白题16 器两极板的电势老增大，由8=？，可知平行板同的电畅强 度增大，故CD错误.故选B. 5.B解析：根据对小球的受力分析可知，悬线偏离竖直方向 的夹角满足am9=四，因此两极板间的场强越大，日越大 mg A.保持S闭合，极板间的电压大小等于电源电动势，滑动变 阻器的滑片位置不会影响极板上的电压大小，则场强大小不 变，0不变，故A错误；B.保持S闭合，极板间电压不变时， 将N板向M板靠近，则板间距离d减小，根据场强表达式 E=。,可知场强E增大，则0增大，故B正确；C.断开S,则 极板上的电荷量Q不变，将N板向M板靠近，根据E== Q-0-40,可知场强大小不变，则0不变，故C错 Cd 8,S 8S 4wkd 误；D.断开S,则极板上的电荷量Q不变，将N板向下移动 少许，根据E0。智，由于极板间的正对面 d Cd s.S 4wkd 积S减小，则场强E增大，0增大，故D错误.故选B. 6.C解析：A.保持开关闭合，即电容器两端的电压U不变，若 将电容器上极板右移少许，正对面积减小，根据C、,可 知电容减小，根据Q=CU,可知两极板所带电荷量减小， 故A错误；B.保持开关闭合，若将电容器上极板下移少许，两 板间的距离减小，根据E=,可知电场强度增大，故静电力 增大，所以带电微粒向上移动，故B错误；C.断开开关，电容 器的电量不变，若上极板左移少许，正对面积减小，根据C= 4可知电容减小，根据Q=CU,可知电压U增大，根据 E.S U=Ed可知电场强度增大；设微粒所处位置与下极板的电压 为U”,则有U”=Ed,因电场强度增大，故U”增大，根据U”= P一P下，下极板接地，即电势为零，故微粒所处位置的电势升 高，故C正确；D断开开关，若上极板上移少许，两极板间的 距离增大，根据C=,3 4T⑨=CU,U=d可得E=4可知 此时电场强度不变，故带电微粒仍处于静止状态，故D错误 故选C. 7.D解析：A.由图可知，上极板带正电，下极板接地，将上极 板下移到虚线位置，则两极板间的距离减小，开关保持闭合， 则电容器两端的电压不变，根据E=V可知电场强度增大， 由于电荷所在位置与下极板的距离不变，则有U=Ed'=p- P下，可知电荷所在位置与下极板的电势差增大，故电荷所在 位置的电势增大，根据E。=q,可知负电荷的电势能减小， 故A错误； B.由图可知，上极板带正电，下极板接地，将下极板下移到 虚线位置，则两极板间的距离增大，开关保持闭合，则电容器 参考答案与解析 两端的电压不变，上、下极板的电势不变，根据E人，可知 电场强度减小，由于电荷所在位置与上极板的距离不变，则 有U=Ed'=P上一P,可知上极板与电荷所在位置的电势差减 小，故电荷所在位置的电势增大，根据E。=gP,可知负电荷的 电势能减小，故B错误； C.由图可知，开关保持断开，则电容器的电量不变，将上极 板上移到虚线位置，则两极板间的距离增大，根据C=,S 4knd' C=号上=号联立解得6=因电量不变，政变距离4， E.S 不会改变电场强度，由于电荷所在位置与下极板的距离不 变，则有U=Ed'=p-p下，可知电荷所在位置与下极板的电势 差不变，故电荷所在位置的电势不变，根据E。=gP,可知负电 荷的电势能不变，故C错误； D.由图可知，开关断开，则电容器的电量不变，将下极板上 移到虚线位置，则两极板间的距离减小，根据C= 8,S kndC= 号=誓联立解得5：的架因电量不变，改变距离4，不 会改变电场强度，由于电荷所在位置与下极板的距离减小， 则有U=Ed'=p-p下，可知电荷所在位置与下极板的电势差 减小，故电荷所在位置的电势减小，根据E。=qP,可知负电荷 的电势能增大，故D正确.故选D. 8.C解析：AB.液滴带负电保持静止，因此可知上极板带正 电，Q,的带电量如果大于Q,由U=Q可知甲的电压高于乙 的电压，则会向乙放电使得甲、乙的电荷量相同，如果乙的电 荷量大，则因为二极管单向导电则不会向甲放电，因此可知 电荷量关系为Q≤Q,由C与E及c可得 器6 4TkQ2 E,= 6,S’ 又油滴静止可得qE1=m18,9E2=m28, 甲的场强小于等于乙的场强，因此甲的质量小于等于乙的质 量，AB错误； C.如果甲、乙的初始电荷量相同，将甲的上极板向上平移少 许时，甲的上极板与乙的上极板等势，甲因为电势升高向乙 ,由C=月C=名可知，甲的电容C减小，甲的电 Q,减小，从E,=4何0可知甲的场强减小，4的重力大于电 6.S 场力，油滴a向下运动，乙的电量Q,增大，从E,=4r可知 8.S 乙的场强变大，b的重力小于电场力，油滴b向上运动， C正确； D.将乙的上极板向右平移少许，乙的电容减小，但由于二极 管的单向导电性，乙的电量不变，场强变大，b向上运动，电 容器甲不发生变化，a油滴静止不动，D错误.故选C. 黑白题17 压轴挑战 9.(1)mgcd1 (2)mgc(h+d)1 解析：(1)设第n滴油滴在M、N板间做匀速直线运动，此时， 板上电荷量为Q=(n-1)q,板上电压U=9-(n-1)9 板间电场强度E= U_(n-1)g Cd ① 由平衡条件得qE=mg, ② 由①2得n-mgC4+1. 93 (2)设已有n滴油滴到达N板，则有U”=受 第n+1滴油滴恰好能到达N板，根据动能定理： mg(h+d)-9U'=0,解得n=mg(h+dC q2 则能到达N板的油滴不会超过mg(h+)C+1滴 第5节带电粒子在电场中的运动 第1课时带电粒子在电场中的两种运动 白题基础过关 1.D2.D 3.D解析：带电离子在电场中做类平抛运动，可得y=2 1 md (传广，其中1为水子位移，对离子，有号日 L 9U (2) mad 子C,有1.90 L)2 4 2 mcd o ,又mw:me:mc=1:1:2, 联立解得q4:9g:9c=4:1：1,故选D. 2eU 4.(1)=入√m ,方向水平向右(2)t=L, m (3)a= 2eU e02 UL U,L dm (4)y=4d01 (5)tan 0=2dU 解析：(1)电子经加速电压U1加速，由动能定理有eU1= 1 m6,解得o√ 2匹，方向水平向右 (2)电子在偏转电场中运动，水平方向匀速穿过极板过程用 时为t=上，代入上述结果可得=L m Vo 2eU, U (3)在竖直方向由牛顿第二定律得F=Ee= de=ma,得偏转 加速度为a= dm F2a2,代入 (4)在右侧的荧光屏上竖直方向偏转位移为y= 必修第三册 以上数据得y= U,L 4d0, (5)电子速度偏转角的正切值为an9=?=,代人数据得 U,L tan 6=- dU, 黑题 应用提优 1.A 解析：设A、B板间的电势差为U1,B、C板间的电势差为 U2,板间距为d,电场强度为E,第一次由0点静止释放的电 子恰好能运动到P点，根据动能定理得：qU1=gU2=qEd,将C Q U2 C2 板向右移动，B、C板间的电场强度E= d”=d 一=，E不变，所以电子还是运动到P点速度减 AnkdiXd' 小为零，然后返回，故A正确，BCD错误. 2.C解析：AB.两粒子仅在电场力作用下，均做初速度为0的 匀加速直线运动，可知A受到的电场力向下，B受到的电场 力向上，且场强方向向下，则A带正电，B带负电：根据h= )a2,a=95由于两粒子质量相等，则A、B两粒子所带电荷 m 量大小之比为9A:9B=h4:hg=1:2,故AB错误，；C.从开始 运动到经过虚线处电场力对A、B做功之比W：W= （g4Eh):（98Eha)=1:4,故C正确；D.根据动能定理可得 心-m,可得=√受，减小两板间距，由于极板同的电 压不变，则两粒子运动到另一极板时的速率不变，故D错误 故选C. 3.D解析：A.如图所示，设偏转电场的板间距离为d',在偏转 。20,偏转角度0与粒子的比荷 电场中有tan0=马=a- 无关，所以不同比荷9的带负电粒子从0点射入，偏转角 度0相同，故A正确，不符合题意；B.由动能定理得，粒子经 电压为U,的电场中由静止开始加速后，满足9心=之 0,进人电压为U2的平行金属板间的电场后，粒子做类平抛 运动则y=,=4,a监会联立解释y U,P m 粒子射出平行板电场时偏转位移y与比荷无关，故B正确， 不符合题意，C粒子从M孔射出时的动能E=之=q, 所以当带负电粒子的电荷量q相等时，它们从M孔射出时 的动能相等，故C正确，不符合题意：D.设加速电场的板间 距离为d,由牛顿第二定律得a,由于粒子的质量末知 所以无法确定带负电粒子在板间的加速度大小关系，故 D错误，符合题意.故选D. 黑白题18