10.4 电容器的电容 同步练-2026-2027学年高二上学期物理人教版必修第三册

**基本信息** 高中物理高二“电容器的电容”同步练，新授课场景下采用“基础夯实+能力提升”分层设计，通过概念理解→动态分析→综合应用的递进路径，强化物理观念与科学思维。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基础夯实|电容定义、参数含义、Q-U关系、传感器原理|8道选择聚焦单一知识点，如电容器参数辨析、莱顿瓶结构分析，巩固物理观念| |能力提升|动态分析（极板移动/电介质变化）、电路充放电、综合计算|8选择+2计算，从手机计步器原理（模型建构）到细胞膜电场强度计算（科学推理），深化科学思维|

2026-2027学年度上学期高二课时作业 电容器的电容 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 基础夯实 一、电容器的基本描述 1．某电容器的外壳上标有“”的字样。该参数表明（　　） A．该电容器两端电压为4.5V时，其电容为 B．该电容器两端电压由电容器本身决定，与电容器带电荷量无关 C．该电容器正常工作时所带电荷量不超过 D．给该电容器充电时，电压每升高1V，单个极板的电荷量增加 2．某电容器的电容是，额定电压为200V，击穿电压为400V，对于该电容器，下列说法正确的是（　　） A．为使该电容器两极板间的电压增加1V，所需要增加的电荷量是 B．当电容器带1C的电荷量时，两极板间的电压为 C．该电容器能容纳的电荷量最多为 D．该电容器两极板间能承受的最大电压为200V 3．心室纤颤是一种可危及生命的疾病。如图所示为一种叫作心脏除颤器的设备，某型号AED模拟治疗仪器的电容器电容是25 μF，充电至6 kV电压，如果电容器在3 ms时间内完成放电，则下列说法正确的是（　　） A．电容器充电后的电容是25 μF，当放电完成后电容为0 B．电容器的击穿电压为6 kV C．电容器充满电的电荷量是1.5 C D．电容器充满电的电荷量是0.15 C 4．自动体外除颤器（AED）是一种便携式的用于抢救心脏骤停患者的医疗设备。某型号AED模拟治疗仪器的电容器电容是15μF，充电至3kV电压，如果电容器在9ms时间内完成放电，下列说法正确的是（　　） A．在放电治疗的过程中通过人体的电荷量为45C B．在充电过程中，回路中的电流逐渐减小 C．该电容器放电完成后，电容减小为0 D．该电容器放电过程的平均电流强度为15A 5．下图为几种电容式传感器，其中通过改变电容器电介质的相对介电常数而引起电容变化的是（　　） A． B． C． D． 6．莱顿瓶是一种储存静电的装置，结构如图所示。玻璃瓶外面贴有一层金属箔，瓶内装食盐水，瓶口插一金属探针做电极，探针与内部的食盐水相连。下列操作可以提高这只莱顿瓶储存电荷本领的是（　　） A．从玻璃瓶中取出一些食盐水 B．往玻璃瓶中加入一些食盐水 C．把金属探针向上拔出一些 D．降低金属箔的高度 7．某电容器所带电荷量Q与其两端电压U的关系图像如图所示，该电容器的电容为（　　） A．0.5F B．1.0F C．F D．F 8．对于一个固定电容器，描述其电容C、电量Q、电压U之间相应关系的图像应是图中的（　　） A． B． C． D． 能力提升 二、电容器的动态分析 9．如图所示为手机自动计步器的原理图，电容器的一个极板M固定在手机上，另一个极板N与两个固定在手机上的轻弹簧连接，人带着手机向前加速运动阶段与静止时相比，手机上的电容器（　　） A．电容变大 B．两极板间电压升高 C．两极板间电场强度变小 D．两极板所带电荷量增加 10．如图所示，计算机键盘每个键下面都连有一块小金属片，该金属片与下面固定的另一块小金属片组成一个可变电容器。若该电容器的两金属片间电压不变，按下该键时，下列说法正确的是（　　） A．电容变小 B．电容器的电荷量变小 C．两金属片间的电场强度不变 D．两金属片间的电场强度变大 11．如图所示，平行板电容器充电后与电源断开，电量保持不变，并与静电计相连。若仅将a板向上平行移动一小段距离至虚线位置，则（　　） A．电容器电容增大 B．电容器两板间电压增大 C．静电计指针的偏角不变 D．静电计指针的偏角变小 12．如图所示，细胞膜是由磷脂双分子层构成的富有弹性的半透膜。在运送粒子时，细胞膜内上、下表面单位面积的电荷量为，此时可将细胞膜视为两个很大的平行板构成的电容器，其间距为d，内部的相对介电常数为，静电力常量为k，则细胞膜内部上、下表面之间的电场强度大小为（　　） A． B． C． D． 13．电容式位移传感器示意图如图所示，当被测物体在左、右方向发生位移时，电介质板随之在电容器两板之间移动。为判断被测物体是否发生位移，将该传感器与恒压直流电源和电流表串联组成闭合回路（电路未画出），已知电容器的电容C与电介质板进入电容器的长度x之间满足关系，则当被测物体向右匀速运动时，流过电流表的电流（　　） A．均匀增大 B．保持恒定 C．均匀减小 D．先增大后减小 14．电子计步器的工作核心部件为震动传感器，一般按照传感器的类型可分为计步器与计步器，其中一款计步器的原理图可以简化如下，平行板电容器的一个极板固定在设备上，另一个极板与两个固定在设备上的轻弹簧连接，极板与弹簧间绝缘，振动系统完成一次周期性振动，电流传感器显示电流周期变化一次，才能实现计步一步。极板电势始终为零，关于该计步器，下列说法正确的是（　　） A．极板靠近极板的运动过程中，电流传感器中电流方向 B．极板远离极板运动的过程中，平行板电容器在充电 C．MN极板间距离最小时，固定在电容器中A点带负电的点电荷具有的电势能最大 D．MN极板间距离最大时，固定在电容器中A点带负电的点电荷受到的电场力最大 15．将电容器、定值电阻、电源连接成如图所示电路，单刀双掷开关K接1给电容器充电，稳定后将单刀双掷开关K接2。下列说法正确的是（　　） A．电容器充电过程中，电容器的电容逐渐增大 B．电容器充电后，A极板带负电荷 C．K接2后，电容器和电阻连接的电路中出现振荡电流 D．K接2后，电容器中的电场能减小到0 16．实验小组利用电压传感器研究电容器充放电现象的电路图，如图甲所示，先将开关S与端点1连接，断开后再与端点2连接，通过电脑拟合出电容器两端的电压u随时间t变化的u-t图线，如图乙所示。已知电源的电动势E=5V，内阻不计，电容器的电容C=4.5μF，下列说法正确的是（　　） A．0~t1时间内，流过R的电流逐渐增大，方向由a到b B．t1~t2时间内，流过R的电流大小保持不变 C．t2~t3时间内，流过R的电流逐渐减小，方向由b到a D．该过程中电容器所带电荷量的最大值为9.0×10-7C 三、含电容的综合问题 17．两个相同的电容器A和B如图连接，它们的极板均水平放置，极板间距均为d。设边缘效应可忽略。当它们都带有一定电荷并处于静电平衡时，电容器A中的带电粒子恰好保持静止，带电粒子质量为m，电荷量为q。求： (1)两极板间的电压； (2)现将电容器B的两极板沿水平方向移动使两极板错开，移动后两极板仍然处于水平位置，且两极板的间距不变。已知这时带电粒子向上加速，加速度为，则B的两个极板错开后正对着的面积与极板面积之比。 18．有一平行板电容器，两铝质极板的正对面积是0.01m2，极板间充满相对介电常数为9的氧化铝膜，氧化铝膜厚度为0.001mm。已知静电力常量k=9.0×109N·m2/C2，请回答下列问题（保留两位有效数字）： （1）该电容器的电容是多大？ （2）需要加多大的电压，才能使该电容器所带电荷量为0.32×10-8C? （3）在（2）中情况下，该电容器极板间的电场强度是多大？ 试卷第6页，共7页 试卷第7页，共7页 学科网（北京）股份有限公司 《2026年8月19日高中物理作业》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 D A D B A B D B C D 题号 11 12 13 14 15 16 答案 B A B C D C 1．D 【详解】A．电容器的电容与电容器两端的电压无关，无论两端电压为多大，电容总是2.0μF，故A错误； B．该电容器两端电压由外接电源决定，与电容器本身无关，故B错误； C．该电容器正常工作时所带电荷量不超过 故C错误； D．根据 可得 则给该电容器充电时，电压每升高1V，单个极板的电荷量增加 故D正确。 故选D。 2．A 【详解】A．根据 故A正确； B．当时，则有 电容器将被击穿，故B错误； CD．击穿电压为400V表示电容器能承受的最大电压为400V，则该电容器能容纳的最大电荷量 故CD错误。 故选A。 3．D 【详解】A．电容器的电容与电容器的电荷量无关，故A错误； B．根据题意可知电容器的额定电压为6kV，而击穿电压要比6kV高得多，故B错误； CD．根据，可得电容器充满电的电荷量为，故C错误，D正确。 故选D。 4．B 【详解】A．在放电治疗的过程中通过人体的电荷量为 ，A错误； B．在充电过程中，回路中的电流逐渐减小，充电完成时充电电流减小到0，B正确； C．该电容器放电完成后，电容不变，C错误； D．该电容器放电过程的平均电流强度为，D错误。 故选B。 5．A 【详解】A．A是通过改变电介质的相对介电常数而引起电容变化的，A正确； B．B是通过改变电容器两极板间距离而引起电容变化的，B错误； CD．CD是通过改变两极板的正对面积而引起电容变化的，CD错误。 故选A。 6．B 【详解】AB．往玻璃瓶中再加入一些食盐水，相对于增大了正对面积，根据电容决定式 可知，电容器的电容增大，提高这只莱顿瓶储存电荷的本领；往玻璃瓶中取出一些食盐水，相对于减小了正对面积，根据电容决定式 可知，电容器的电容减小，减小了这只莱顿瓶储存电荷的本领，故A错误，B正确； C．把金属探针向上拔出一些，不影响电容器的正对面积、板间距和电介质，根据电容的决定式 可知电容器的电容不变，这只莱顿瓶储存电荷的本领不变，故C错误； D．减小金属箔的高度，当金属箔的上沿低于盐水水面的高度时，相当于减小了极板之间的正对面积，电容减小，莱顿瓶储存电荷的本领减弱，故D错误。 故选 B。 7．D 【详解】由电容的定义式 可知 故图象中的斜率表示电容，故电容 故选D。 8．B 【详解】ABD．电容器的电容与电荷量和电势差无关，AD错误，B正确； C．根据电容的定义式有 则 电荷量与电势差成正比，C错误。 故选B。 9．C 【详解】A．人带着手机向前加速运动时，N极板向后运动，电容器两极板间的距离变大，由 可知手机上的电容器的电容变小，故A错误； B．电容器始终与电源相连，所以人带着手机向前加速运动阶段与静止时相比，手机上的电容器两极板间电压不变，故B错误； C．由 电容器两极板间电压不变，极板间的距离变大，则两极板间电场强度变小，故C正确； D．由电容的定义式 电容器的电容变小，两极板间电压不变，则两极板所带电荷量减少，故D错误。 故选C。 10．D 【详解】A．根据可知，按下该键时，减小，则电容变大，故A错误； B．电容器的两金属片间电压不变，由可知，电容器的电荷量变大，故B错误； CD．根据可知，电压不变，减小，则板间的场强变大，故D正确。 故选D。 11．B 【详解】A．仅将a板向上平行移动一小段距离至虚线位置，电容器两极板间间距增大，由可知电容器电容减小，故A错误； B．由于电容器电量保持不变，电容器电容减小，由可知电容器两板间电压增大，故B正确； CD．电容器两板间电压增大，静电计指针的偏角变大，故CD错误。 故选B。 12．A 【详解】将细胞膜视为平行板电容器，设其面积为S，则其电容 又根据题意可知其所带电荷量 则两板间的电压 两板间的场强 故选A。 13．B 【详解】当物体向右匀速运动时，则电介质板进入电容器的长度x均匀减小，根据 可知电容C均匀减小，Q均匀减小，所以流过电流表的电流保持恒定。 故选B。 14．C 【详解】A．极板N靠近极板M时，间距减小，由 知电容增大，电容器接电源电压不变，由 知电荷量增大，电容器充电。极板M电势为0，N极板需积累更多负电荷，电流传感器中电流方向为，故A错误； B．极板N远离极板M时，增大，减小，不变，减小，电容器放电，非充电，故B错误； C．MN间距最小时，最小，电场强度最大。M电势为0，N接电源负极时，A点电势更负，绝对值更大。带负电的点电荷，电势能 越负，越大，故C正确； D．MN间距最大时，最大，最小，电场力最小，故D错误。 故选C。 15．D 【详解】A．电容器的电容由本身决定，不随极板电荷量的增大而增大，故A错误； B．由图可知电容器A极板带正电，故B错误； CD．单刀双掷开关接2后，电容器放电，电流突然增大后逐渐减小，不会出现振荡电流，电容器中的电场能通过电流做功逐渐变为内能，故C错误，D正确。 故选D。 16．C 【详解】A．由电路图可知，0~t1时间内，电容器充电，流过R的电流逐渐减小，方向由a到b，故A错误； B．t1~t2时间内，电路断开，回路中没有电流，故B错误； C．t2~t3时间内，电容器放电，电容器充当电源，电容器上极板带正电，则电阻R中的电流逐渐减小，方向从b向a，故C正确； D．根据电容的定义式可得 故D错误。 故选C。 17．(1) (2) 【详解】（1）电容器A中的带电粒子恰好静止，有 解得 （2）电容器A中带电粒子向上加速，加速度为，由牛顿第二定律 解得 两电容器总电荷量不变，电压相等，所以 解得 根据电容器的决定式 解得 18．（1）；（2）；（3） 【详解】（1）该电容器的电容是 （2）电容器所带电荷量为0.32×10-8C时，电容器两极板间的电压为 （3）该电容器极板间的电场强度是 答案第6页，共6页 答案第5页，共6页 学科网（北京）股份有限公司 $