2.5 科学探究：电容器（word同步练习）-【学而思】2026-2027学年高二物理必修第三册（鲁科版）

**基本信息** 以“基础过关+能力提升”分层设计，通过概念辨析、动态分析到综合应用的递进路径，强化电容器知识体系，培养物理观念与科学思维。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基础过关练|电容器概念、电容公式、平行板电容器动态分析|单选/多选结合简单计算，如超级电容器参数辨析，巩固物质观念| |能力提升练|带电粒子在电容器中的平衡与运动|综合计算题结合牛顿定律与动能定理，如油滴悬浮问题，提升科学推理能力|

第5节　科学探究：电容器 基础过关练 题组一　对电容器及其电容的理解 1.（2023山东青岛第十九中学阶段练习）下列关于电容器的说法中正确的是 （　　） A.电容器所带的电荷量为两个极板所带电荷量的绝对值之和 B.电容器的电容与电容器所带电荷量成正比 C.一个电容器的电荷量增加ΔQ=1.0×10-6 C时，两极板间的电势差升高ΔU=10 V，则电容器的电容C=1.0×10-7 F D.放电后的电容器所带电荷量为零，电容也为零 2.（2026福建福州月考）如图所示实验中，关于平行板电容器的充放电，下列说法中正确的是 （　　） A.开关接1时，平行板电容器充电，且上极板带正电 B.开关接1时，平行板电容器充电，且上极板带负电 C.开关接2时，平行板电容器充电，且上极板带正电 D.开关接2时，平行板电容器充电，且上极板带负电 3.（2025河南信阳联考）超级电容器又叫双电层电容器，是一种新型储能装置，它不同于传统的化学电源，是一种介于传统电容器与电池之间、具有特殊性能的电源。它具有功率密度高、充放电时间短、循环寿命长、工作温度范围宽等特点。如图为一款超级电容器，其标有“2.7 V，3 000 F”， 则 （　　） A.该超级电容器充电时把电能转化为化学能 B.该电容器最大容纳电荷量为8 100 C C.该电容器在电压为2.7 V时电容才是3 000 F D.该电容器在2.5 V电压下不能正常工作 4.一个平行板电容器，使它每板电荷量从Q1=30×10-6 C增加到Q2=36×10-6 C时，两板间的电势差从U1=10 V增加到U2。 （1）求这个电容器的电容多大。 （2）求U2为多少。 （3）若要使两极板电势差从10 V降为U'2=6 V，则每板需减少多少电荷量？ 题组二　平行板电容器的电容及动态分析 5.（多选题）C=和C=是两个关于电容器电容的公式。下列关于它们的说法正确的是 （　　） A.从C=可以看出，电容的大小取决于所带电荷量和电压 B.从C=可以看出，电容的大小取决于电介质的种类、导体的形状和两极板的位置关系 C.它们都适用于各种电容器 D.C=是适用于各种电容器的定义式，C=是只适用于平行板电容器的决定式 6.（多选题）有一个以空气为电介质的平行板电容器，板间距为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.将所带电荷量变为2Q C.将板间距变为 D.两板间充满相对介电常数为2的电介质 7.（多选题）如图所示，电路中A、B为两块竖直放置的金属板，C是一只静电计，开关S合上后，静电计指针张开一定角度，下述做法可使静电计指针张角增大的是 （　　） A.使A、B两板靠近一些 B.使A、B两板正对面积减小一些 C.断开S后，使A板向左平移一些 D.断开S后，使A、B正对面积减小一些 8.（多选题）如图所示，电容式触摸屏的构造主要是在玻璃屏幕上镀一层透明的薄膜导体层，再在导体层外加上一块保护玻璃，电容式触摸屏需在触摸屏四边均镀上狭长的电极，在导体层内形成一个低电压交流电场。在触摸屏幕时，由于人体是导体，手指与内部导体层间会形成一个特殊电容（耦合电容），电流由四边电极流向触点，而电流大小与手指到电极的距离成正比，位于触摸屏后的控制器便会计算电流的比例及大小，准确算出触摸点的位置。由以上信息可知 （　　） A.电容式触摸屏的两极板分别是导体层和手指 B.用手触摸屏幕时，手指与屏的接触面积越大，电容越大 C.用手触摸屏幕时，手指与屏的接触面积越大，电容越小 D.如果用戴了较厚手套的手触摸屏幕，照样能引起触摸屏工作 9.（多选题）（2026广东清远月考）电容式话筒含有电容式传感器，如图所示。导电性振动膜片与固定电极构成一个电容器，当振动膜片在声压的作用下振动时，两个电极间的电容发生变化，电路中电流随之变化，这样声信号就转变为电信号。当振动膜片向右运动时，下列说法正确的是 （　　） A.电容器电容增大 B.电容器所带电荷量增加 C.电容器两极板间的场强增大 D.电阻R中电流方向自左向右 10.（多选题）（2026江西上饶中学期中）如图所示为一电容式位移传感器的示意图，电容器两固定极板间有一可移动的电介质板，电介质板与被测物体相连。电容器接入电路后，通过极板上物理量的变化可确定被测物体的位置。若物体向左平行于极板移动，在电介质板移出电容器的过程中，下列说法正确的是 （　　） A.电容器的电容增大 B.有a→b的电流流过电流计 C.A极板电荷量增大 D.两极板间的电压不变 能力提升练 题组　电容器中带电粒子的平衡与运动问题 1.（多选题）（2026广东深圳外国语学校期末）如图所示，两竖直放置的平行板与电源相连接，闭合开关S的同时将一带负电的粒子（重力可忽略不计）由A板静止释放，经时间t运动到B板时的速度大小为v，该粒子的加速度大小为a，粒子运动到B板时的动能为Ek，如果仅将两板之间的距离加倍，则 （　　） A.粒子运动到B板的速度大小为2v B.粒子的加速度大小变为 C.粒子的运动时间变为2t D.粒子运动到B板的动能为Ek 2.（2026江苏南京两校联合体期中）密立根油滴实验装置简化图如图所示，在真空环境下带电油滴从喷雾器的喷嘴喷出，落到平行板电容器两极板间，现某个油滴悬浮在P点，保持两极板间的电压U不变，电容器的下极板接地。若只将正极板下移一小段距离（未到P点），下列说法正确的是 （　　） A.油滴带负电且油滴将向下加速运动 B.电容器所带电荷量减少 C.P处的电势降低 D.油滴的电势能减小 3.（2025福建莆田华侨中学期中）如图所示，水平放置的平行板电容器与电源连接。闭合开关待稳定后，有一带电油滴恰好能静止在电容器中的P点，则 （　　） A.保持开关闭合，将上极板往下平移，油滴向下加速运动 B.保持开关闭合，将上极板向左移动少许，电路中出现从a到b的电流 C.断开开关，将上极板往上平移，P点电势降低 D.断开开关，将上极板向左移动少许，板间电场强度增大 4.（2026河南信阳高级中学月考）如图所示，充电后的平行板电容器水平放置，电容为C，两极板间距离为d，上极板正中有一小孔。质量为m、电荷量为+q的小球从小孔正上方高h处由静止开始下落，穿过小孔到达下极板处速度恰为零（空气阻力忽略不计，极板间电场可视为匀强电场，重力加速度为g）。求： （1）小球到达小孔处的速度大小； （2）两极板间电场强度大小和电容器所带电荷量； （3）小球从开始下落到运动到下极板处的时间。 答案与分层梯度式解析 第5节　科学探究：电容器 基础过关练 1.C　电容器所带的电荷量是指任何一个极板所带电荷量的绝对值，故A错误；电容是用来描述电容器容纳电荷本领的物理量，电容的大小与电容器是否带电及带电荷量多少无关，故B、D错误；C=== F=1.0×10-7 F，故C正确。 2.A　开关接1时，平行板电容器充电，上极板因与电源正极相连而带正电，A对，B错；开关接2时，平行板电容器放电，放电结束后上、下极板均不带电，C、D错。 3.B　电容器充电时把电能存储起来，没有转化为化学能，故A错误；该电容器最大容纳电荷量为Q=UC=2.7×3 000 C=8 100 C，选项B正确；电容是描述电容器容纳电荷本领的物理量，其大小与电压和电荷量无关，故该电容器电容始终为3 000 F，故C错误；电容器的额定电压为2.7 V，说明工作电压不能超过2.7 V，故D错误。 4.答案　（1）3 μF　（2）12 V　（3）1.2×10-5 C 解析　（1）电容器的电容C== F=3 μF （2）由于电容器的电容不变，则U2== V=12 V （3）要使两极板间电势差降为6 V，则每板应减少的电荷量为ΔQ=CΔU=3×10-6×（10-6） C=1.2×10-5 C 5.BD　公式C=是电容的定义式，适用于各种电容器，但C与Q和U均无关；C=是平行板电容器电容的决定式，只适用于平行板电容器。故A、C错误，B、D正确。 6.CD　电容器的电容与电容器极板上的电荷量、电压无关，所以选项A、B不正确；根据公式C=，可知选项C、D正确。 7.CD　静电计显示的是A、B两极板间的电压，指针张角越大，表示两极板间的电压越大。合上S后，A、B两板与电源两极相连，板间电压等于电源电压，不变，静电计指针张角不变；断开S后，板间距离增大，或正对面积减小，都将使电容器的电容变小，而电容器所带的电荷量不变，由C=可知，板间电压U增大，从而静电计指针张角增大。故选C、D。 8.AB　根据题意可知，因为人是导体，所以人的手指和导体层形成电容，故A正确；由平行板电容器的决定式可知，接触面积增大时，电容增大，故B正确，C错误；如果戴了手套，此时手与导体层间的距离较大，不能引起手指与导体层间电场的变化，所以不能在触摸屏上进行触控操作，故D错误。 9.ABC　当振动膜片向右运动时，电容器的极板间距变小，根据C=可知电容变大，故A正确；由于电容器两端电压等于电源电压不变，根据Q=CU，可知当电容变大时，所带电荷量增加，故B正确；当极板间距变小时，由E=，可知电容器两极板间的场强增大，故C正确；根据前面分析，电容器所带电荷量增加，电容器充电，电容器左极板带正电，故可知此时电流通过电阻R时方向自右向左，故D错误。 10.BD　在电介质板移出电容器的过程中，电容器内电介质的相对介电常数εr减小，由C=可知，电容器的电容C减小；由于电容器的两极板与电源相连，则两极板间的电压U不变；根据C=可知，电容器所带的电荷量减小；电容器放电，有a→b的电流流过电流计。综上可知，A、C错误，B、D正确。 能力提升练 1.BCD　设电源电压为U，两板之间的距离为d，粒子的质量为m，粒子的电荷量为q，由牛顿第二定律得a===，由动能定理得qU=mv2，则粒子运动到B板的动能为Ek=qU，粒子运动到B板的速度大小为v=，粒子在板间运动的时间为t===d。如果仅将两板之间的距离加倍，则由a=可知，粒子的加速度大小变为，故B正确；由v=可知，增加两板之间的距离对速度无影响，故粒子运动到B板的速度大小仍为v，故A错误；由t=d可知，两板之间的距离加倍后粒子的运动时间变为2t，故C正确；由Ek=qU可知，增加两板之间的距离对动能无影响，故粒子运动到B板的动能仍为Ek，故D正确。 2.D　若只将正极板下移一小段距离，两极板间距d减小，根据E=可知场强变大，带负电的油滴受向上的电场力，电场力变大，则油滴将向上加速运动，选项A错误；根据C=可知电容器电容变大，根据Q=CU可知电容器带电荷量增加，选项B错误；根据U=Ed可知P与下极板的电势差变大，则P处的电势升高，由于油滴带负电，可知油滴电势能减小，选项C错误，D正确。 3.D　保持开关闭合，电容器两极板间的电压U保持不变，将上极板往下平移，两极板间的距离d减小，根据E=，电容器内部电场强度增大，油滴所受的电场力大于重力，因此油滴向上加速运动，A错误；保持开关闭合，将上极板向左移动少许，两极板正对面积S减小，根据C=，可知电容减小，又根据C=，由于电压保持不变，因此电容器的带电荷量减小，电路中出现从b到a的电流，B错误；断开开关，电容器的带电荷量Q保持不变，利用C=、C=，可知电容器内部的电场强度大小E===可知，将上极板往上平移后，电容器内部的电场强度保持不变，P点电势保持不变，C错误；断开开关，将上极板向左移动少许，根据C=，可知电容减小，又由于C=，Q保持不变，则两极板间的电压升高，根据E=可知，板间电场强度增大，D正确。 4.答案　（1）　（2）　C （3） 解析　（1）由v2=2gh得v= （2）在极板间，带电小球受重力和电场力作用，有 qE-mg=ma且v2-0=2ad，得E= 由U=Ed、Q=CU得Q=C （3）由h=g、0=v-at2、t=t1+t2 综合可得t= 7 学科网（北京）股份有限公司 $