9.6 电容器与电容——模型归类 专题训练 【五大重要题型】-2027届高考物理一轮复习

**基本信息** 以五大题型为框架，系统覆盖电容器从基础认知到动态分析及充放电应用的知识链条，注重物理观念与科学思维的结合。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |认识电容器及基本物理量|单选6题|器件识别、符号辨析、耐压值计算|从元件认知切入，建立物质观念| |电容器及电容|单选5题、多选1题、实验1题|定义式应用、Q-U图像分析、电容测量|深化比值定义法，衔接科学探究| |平行板电容器的电容|单选4题、填空1题|电容决定式应用、实际情境分析|结合平行板模型，培养模型建构能力| |电容器动态分析|单选6题、多选1题|电压/电量不变下的电容、场强变化|从静态到动态，强化科学推理| |电容器充放电与储能|单选1题、多选2题、实验2题|充放电电流分析、能量计算、I-t图像应用|聚焦能量转化，体现能量观念|

9.6电容器与电容——模型归类（专题训练）【五大重要题型】 【考点1 】 认识电容器及基本物理量 1 【考点2 】 电容器及电容 5 【考点3 】 平行板电容器的电容 9 【考点4 】电容器动态分析 10 【考点5 】电容器充放电与储能 10 【考点1：认识电容器及基本物理量 】 一、单选题 1．下列器材中，电容器是（     ） A． B． C． D． 2．一个电容器接在220 V正弦交流电源两端，要使电容器正常工作，其耐压值不得低于（     ） A． B．220 V C． D．110 V 3．如图所示的四个电学器件中，属于多用电表的是（　　） A． B． C． D． 4．如图所示的电学元件是电路的基本元件之一，该电学元件是（　　） A．电阻 B．电容器 C．干电池 D．电动机 5．以下电学元件的符号，表示电容器的是（   ） A． B． C． D． 6．如图所示，某电学元器件标注的是“”，则该元件是（　　） A．电阻，能调节电流 B．电阻，能调节电压 C．电容器，能储存电流 D．电容器，能储存电荷 【考点2：电容器及电容 】 一、单选题 1．如图所示，电容器是一种储存电荷的电学元件，电容器铭牌上“”表示电容器的（     ） A．电容 B．电荷量 C．电压 D．电阻 2．比值定义法是物理学中常用的研究方法，它用两个基本的物理量的“比”来定义一个新的物理量。定义的物理量往往是反映物质的最本质的属性，它不随定义所用物理量的大小而改变，下面式子不属于比值定义法的是（　　） A． B． C． D． 3．电容器是一种重要的电学元件，它能够储存电荷。用表示电容器所带电荷量，表示电容器的电容，表示电容器两极板间的电势差，下面正确反映它们之间关系的图像是（　　） A． B． C． D． 4．自动体外除颤仪（AED）是一种急救常用医疗设备，它主要利用电容器充放电原理工作，设备先对电容器充电，再通过贴合人体的电极板快速放电，利用瞬时电流刺激紊乱跳动的心脏，帮助其恢复正常跳动。某除颤仪的电容器电容为，在一次除颤治疗中，先将电容器充电至的电压，后电容器在内释放完全部电荷，则该电容器此次充电的电荷量及放电的平均电流分别为（　　 ） A．， B．， C．， D．， 5．如图所示，为某一电容器中所带电荷量和两端电压之间的关系图线像，若将该电容器两端的电压从40V降低到36V，对电容器来说正确的是（　　） A．是充电过程 B．是放电过程 C．该电容器的电容为5F D．该电容器的电荷量变化量为0.2C 二、多选题 6．如图甲所示的聚苯乙烯电容器是一种重要的电子元件，具有绝缘性能强、电容值稳定和使用寿命长等特点，被广泛应用于家用电器、计算机等各种电子设备中。该种电容器是以聚苯乙烯薄膜为电介质，把两层铝箔隔开后卷绕而成，如图乙所示。关于聚苯乙烯电容器，下列说法正确的是（     ） A．充电后，电荷将储存在铝箔上 B．充电后，电荷将储存在聚苯乙烯薄膜上 C．充电过程中，该电容器电容不断增大 D．充电过程中，该电容器电容保持不变 三、实验题 7．某实验小组设计了如图甲所示的实验电路，观察电容器的充、放电过程，同时测量电容器的电容。电路中的电流传感器可显示电流随时间的变化。电路图中直流电源电压、内阻不计，K为单刀双掷开关，，为定值电阻，C为电容器。 (1)先将K与“1”端相连，此时电容器处于______________过程（选填“充电”或“放电”），电路稳定后，再将K与“2”端相连，此过程通过电流传感器的电流方向为______________（填“从上到下”或“从下到上”）。电流i随时间t变化的规律如图乙所示。 (2)图乙中阴影部分的面积______________（选填“>”、“<”或“=”）； (3)已知图乙中阴影部分的面积为，则该电容器的电容为______________F。 【考点3：平行板电容器的电容 】 一、单选题 1．随着生活水平的提高，电子秤已经成为日常生活中不可或缺的一部分，电子秤的种类也有很多，如图是用平行板电容器制成的厨房用电子秤及其电路简图。称重时，把物体放到电子秤面板上，压力作用会导致平行板上层膜片电极下移。则放上物体后（     ） A．电容器的电容变小 B．电容器的带电荷量变小 C．极板间电场强度变小 D．膜片下移过程中，电流表有从到的电流 2．近期在同安一中举行的“校园歌手赛”中，同学们大展歌喉，比赛精彩纷呈。如图是学生比赛时用到的电容式麦克风，电容式麦克风的振动膜是利用超薄金属制成的，它与基板构成电容器，并与电阻、电池构成闭合回路。麦克风正常工作时，振动膜随声波左右振动。当振动膜随声波向左振动，与基板距离增大的过程中（　　 ） A．电容器的电容增大 B．振动膜所带的电荷量减小 C．电容器板间的电场强度不变 D．通过电阻的电流从点流向点 3．在生产纸张等绝缘材料过程中，为了实时监控材料的厚度，流水线上设置了传感器装置，其简化结构如图所示，M、N为平行板电容器的上、下两个固定极板，分别接在直流恒压电源的两极上。已知电流从a向b流过电流表时，电流表指针偏向a端。某次纸张从平行极板间穿过的过程中，发现电流表指针偏向b端，下列判断正确的是（　　） A．两极板间的电压变小 B．电容器的电容变大 C．电容器处于充电状态 D．纸张厚度变薄 4．如图所示，静电计与平行板电容器连接，让电容器带上一定量的电荷，规定左板的电势为零，下列说法正确的是（　　） A．当静电计指针的张角增大时，若已知平行板电容器的带电量不变，可推知平行板电容器电容减小 B．静电计本身是一个电容器，金属球与指针之间形成电容器 C．静电计外壳的电势不一定为零，平行板电容器右板与静电计金属球的电势不一定相等 D．静电计指针所带的电荷量与指针、外壳间的电势差成反比，指针所带的电荷量越多，张角就越小 二、填空题 5．如图所示，电容式麦克风的振动膜是利用超薄金属或镀金的塑料薄膜制成，它与基板构成电容器。工作时，振动膜随声波左右振动。则振动膜向右运动时，电容器的电容________，电容器的两极板的电荷量________（均选填“增大”“减小”或“不变”），向右运动过程中，的电势________的电势（选填“大于”“小于”或“等于”）。 【考点4：电容器动态分析】 一、单选题 1．如图所示，平行板电容器与电动势为E的直流电源（内阻不计）连接，下极板接地。一带电油滴位于容器中的P点且恰好处于平衡状态。现将平行板电容器的上极板竖直向上移动一小段距离。正确的是（　　） A．带电油滴将沿竖直方向向上运动 B．电容器放电，电荷量减小 C．带电油滴的电势能将减少 D．电容器的电容减小，极板带电量增大 2．如图所示电路中，A、B是构成平行板电容器的两金属极板，将开关S闭合，电路稳定后，保持B板不动，将A板向下平移一小段距离，则下列说法正确的是（     ） A．电容器的电容减小 B．A、B两板间的电场强度减小 C．平行板电容器的电量减小 D．在A板下移过程中，电阻R中有向下的电流 3．如图所示，一水平放置的平行板电容器与电源相连。开始时开关闭合，一带电油滴沿两极板中心线方向以某一初速度射入，恰好沿中心线通过电容器。下列说法正确的是（     ） A．开关闭合，将板竖直向下平移一小段距离，油滴仍能沿原中心线通过电容器 B．开关闭合，将板竖直向下平移一小段距离，油滴穿过两板间时重力势能减小 C．断开开关，将板竖直向上平移一小段距离，油滴可能打在板上 D．断开开关，将板竖直向下平移一小段距离，油滴穿过两板间时电势能减小 4．在如图所示电路中，蓄电池的电压，内阻不计，电阻，电容的平行板电容器水平放置且下极板接地。一带电油滴位于板间正中央点且恰好处于静止状态。下列说法正确的是（     ） A．油滴带正电 B．上极板所带电荷量为 C．若将下极板缓慢上移少许，点的电势降低 D．若将上极板缓慢左移少许，油滴将向上移动 5．电容式话筒含有电容式传感器，其结构如图所示，由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，两个电极间的距离发生变化，电容发生变化，进而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．两个电极间的电容变小 B．固定电极所带电荷量减少 C．固定电极所带电荷量不变 D．流过电阻R的电流方向向左 6．如图所示，一平行板电容器的两极板与电压恒定的电源相连，极板水平放置，在下极板上放置一定厚度的金属板，有一带电粒子静止在电容器内部空间的P点，当把金属板从电容器中快速抽出的瞬间，下列说法正确的是（     ） A．电容器极板上的电荷量增多 B．电容器的电容增大 C．极板间的电场强度不变 D．P点的电势降低 二、多选题 7．如图所示，一电容为的平行板电容器，两极板、间距离为，板间电压为，B板电势高于板。两板间有M、N、P三点，MN连线平行于极板，N、P连线垂直于极板，M、P两点间距离为L，，若已知M点的电势为零，则以下说法正确的是（　　） A．若将电容器两极板、间距离增大，电容器带电量会减小 B．两极板间匀强电场的电场强度大小为 C．M、P两点间的电势差为 D．若在P点放一带电量为的电荷，其电势能为 【考点5：电容器充放电与储能 】 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。对于超级电容器的放电过程，下列说法正确的是（     ） A．超级电容器的电容减小 B．超级电容器两极板间的电压减小 C．超级电容器的电容增大 D．超级电容器两极板间的电压不变 二、多选题 2．某智能锁利用超级电容器作为待用电源，其简化电路如图所示。主电源正常工作时（开关S闭合），智能锁的输入电压为6V；当主电源断电（开关S断开），则启用待用电源，智能锁在输入电压降至4.5V时会发出低电压警报。该电容器的电容为1F，R1及R2是电路中的小电阻，下列说法正确的是（　　） A．正常工作时，电容器储存电量为6C B．断电前后，流经智能锁的电流方向相反 C．R2阻值越大，当主电源断电后，电容器放电时间一定越长 D．从主电源断电后至智能锁发出低电压警报，流经智能锁的电量为1.5C 3．某同学按如图1所示连接电路，利用电流传感器研究电容器的放电过程。先使开关S接1，电容器充电完毕后将开关掷向2，可视为理想电流表的电流传感器将电流信息传入计算机，屏幕上显示出电流随时间变化的I-t曲线，如图2所示。定值电阻R已知，且从图中可读出最大放电电流，以及图线与坐标轴围成的面积S，但电源电动势、内电阻、电容器的电容均未知，根据题目所给的信息，下列物理量能求出的是（　　） A．电容器放出的总电荷量 B．电阻R两端的最大电压 C．电容器的电容 D．电源的内阻 E．一段时间内电阻产生的热量 三、实验题 4．某同学用电流传感器观察电容器的放电过程。甲图为该实验电路图，其中电源电压恒为6V。该同学先将开关接1为电容器充电，待电容器充满电再将开关接2，利用传感器记录电容器放电过程，得到该电容器放电过程的图像如图乙。 (1)下列说法正确的是___________。 A．电容器充电的过程中，负电荷由电源的正极移动到电容器的上极板 B．电容器充电的过程中，电路中的电流不断增大 C．电容器放电的过程中，电容器两极板间的电场强度不断变小 D．电容器放电的过程中，电路中电流不断增大 (2)根据以上数据估算，电容器在整个放电过程中释放的电荷量为___________C。（结果保留三位有效数字） (3)该同学用相同实验装置测得另一电容器放电过程中释放的电荷量Q=6.6×10-3C，该电容器的电容为___________F。（结果保留两位有效数字） (4)如果不改变电路其他参数，只减小电阻R，放电时图线与横轴所围成的面积将___________（填“增大”“不变”或“减小”）；放电时间将___________（填“变长”“不变”或“变短”）。 5．电荷的定向移动形成电流，电流在数值上等于单位时间内通过导体某一横截面的电荷量，即。电流传感器可以像电流表一样测量电流，并且可以和计算机相连，画出电流随时间变化的图像。图甲是用电流传感器观察充、放电过程的实验电路图，图中电源的电压为 。 先使开关 与接通，待充电完成后，再使开关 与接通，电容器放电，电流传感器将电流信息传入计算机，显示出电流随时间变化的图像，如图乙所示。 (1)下列说法正确的是_______。 A．电容器充电的过程中，负电荷由电容器的正极板移动到电源的正极 B．电容器充电的过程中，电路中的电流不断增大 C．电容器放电的过程中，电容器两极板间的场强不断变小 D．电容器放电的过程中，电容器把储存的电能转化为电路中其他形式的能量 (2)乙图中图线与两坐标轴所包围的面积的物理意义是__________。 (3)若充电完成后，电容器所带的电荷量为，则该电容器的电容为__________。（保留位有效数字） 学科网（北京）股份有限公司 $ 9.6电容器与电容——模型归类（专题训练）【五大重要题型】 【考点1 】 认识电容器及基本物理量 1 【考点2 】 电容器及电容 5 【考点3 】 平行板电容器的电容 9 【考点4 】电容器动态分析 10 【考点5 】电容器充放电与储能 10 【考点1：认识电容器及基本物理量 】 一、单选题 1．下列器材中，电容器是（     ） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】A．图中器材为电流表，不是电容器，故A错误； B．图中器材为多用电表，不是电容器，故B错误； C．图中器材为滑动变阻器，不是电容器，故C错误； D．图中器材为电容器，故D正确。 故选D。 2．一个电容器接在220 V正弦交流电源两端，要使电容器正常工作，其耐压值不得低于（     ） A． B．220 V C． D．110 V 【答案】A 【详解】正弦交流电源标注的220V为电压有效值，正弦交流电电压最大值与有效值的关系为 电容器的耐压值是其可承受的最大瞬时电压，因此耐压值不低于交流电的最大值，电容器才能正常工作，不会被击穿。 故选A。 3．如图所示的四个电学器件中，属于多用电表的是（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】选项A中为电流表，选项B中为电压表，选项C中为多用电表，选项D中为电容器。 故选C。 4．如图所示的电学元件是电路的基本元件之一，该电学元件是（　　） A．电阻 B．电容器 C．干电池 D．电动机 【答案】B 【详解】如图所示的电学元件上标明了“”、“”，所以该电学元件是电容器。 故选B。 5．以下电学元件的符号，表示电容器的是（   ） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】A是电容；B是电池；C是电阻；D是电流表。 故选A。 6．如图所示，某电学元器件标注的是“”，则该元件是（　　） A．电阻，能调节电流 B．电阻，能调节电压 C．电容器，能储存电流 D．电容器，能储存电荷 【答案】D 【详解】由图可知，该元件为电容器，能储存电荷。 故选D。 【考点2：电容器及电容 】 一、单选题 1．如图所示，电容器是一种储存电荷的电学元件，电容器铭牌上“”表示电容器的（     ） A．电容 B．电荷量 C．电压 D．电阻 【答案】A 【详解】铭牌标注中的单位符号是电容的单位，因此“”表示该电容器的电容为 故选A。 2．比值定义法是物理学中常用的研究方法，它用两个基本的物理量的“比”来定义一个新的物理量。定义的物理量往往是反映物质的最本质的属性，它不随定义所用物理量的大小而改变，下面式子不属于比值定义法的是（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【分析】比值定义法的核心特征是：被定义的物理量反映研究对象的固有属性，与定义式中分子、分母对应的物理量大小无关。 【详解】A．是牛顿第二定律的表达式，加速度由合外力和质量共同决定，或变化时会随之改变，不属于比值定义法，故A符合题意； B．是电场强度的定义式，电场强度由电场本身性质决定，与试探电荷受到的电场力、试探电荷电荷量无关，属于比值定义法，故B不符合题意； C．是电势的定义式，电势由电场本身性质决定，与试探电荷的电势能、试探电荷电荷量无关，属于比值定义法，故C不符合题意； D．是电容的定义式，电容由电容器本身结构决定，与带电量、极板间电压无关，属于比值定义法，故D不符合题意。 本题选不属于比值定义法的，故选A。 3．电容器是一种重要的电学元件，它能够储存电荷。用表示电容器所带电荷量，表示电容器的电容，表示电容器两极板间的电势差，下面正确反映它们之间关系的图像是（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】AB．电容器的电容C是由电容器内部结构决定的，与加在电容器两极板间的电压无关，故AB错误； CD．根据Q=CU 可知，Q-U图像为过原点倾斜的直线，故C错误，D正确。 故选D。 4．自动体外除颤仪（AED）是一种急救常用医疗设备，它主要利用电容器充放电原理工作，设备先对电容器充电，再通过贴合人体的电极板快速放电，利用瞬时电流刺激紊乱跳动的心脏，帮助其恢复正常跳动。某除颤仪的电容器电容为，在一次除颤治疗中，先将电容器充电至的电压，后电容器在内释放完全部电荷，则该电容器此次充电的电荷量及放电的平均电流分别为（　　 ） A．， B．， C．， D．， 【答案】A 【详解】根据电容定义式，可得该电容器此次充电的电荷量为 该电容器此次放电的平均电流为 故选A。 5．如图所示，为某一电容器中所带电荷量和两端电压之间的关系图线像，若将该电容器两端的电压从40V降低到36V，对电容器来说正确的是（　　） A．是充电过程 B．是放电过程 C．该电容器的电容为5F D．该电容器的电荷量变化量为0.2C 【答案】B 【详解】AB．根据电容的定义式可得 由此可知，U降低，Q减小，故为放电过程，故A错误，B正确； C．电容器的电容为，故C错误； D．该电容器的电荷量变化量为，故D错误。 故选B。 二、多选题 6．如图甲所示的聚苯乙烯电容器是一种重要的电子元件，具有绝缘性能强、电容值稳定和使用寿命长等特点，被广泛应用于家用电器、计算机等各种电子设备中。该种电容器是以聚苯乙烯薄膜为电介质，把两层铝箔隔开后卷绕而成，如图乙所示。关于聚苯乙烯电容器，下列说法正确的是（     ） A．充电后，电荷将储存在铝箔上 B．充电后，电荷将储存在聚苯乙烯薄膜上 C．充电过程中，该电容器电容不断增大 D．充电过程中，该电容器电容保持不变 【答案】AD 【详解】AB．该电容器中，铝箔是电容器的两个极板，聚苯乙烯薄膜是绝缘电介质；电容器充电后，电荷储存在作为极板的铝箔上，绝缘的聚苯乙烯不储存电荷，故A正确，B错误； CD．电容是电容器本身的固有属性，由自身结构决定，满足决定式； 该电容器制成后，电介质介电常数、极板正对面积、极板间距都不发生改变，因此电容保持不变，与充电过程无关，故C错误，D正确。 故选AD 。 三、实验题 7．某实验小组设计了如图甲所示的实验电路，观察电容器的充、放电过程，同时测量电容器的电容。电路中的电流传感器可显示电流随时间的变化。电路图中直流电源电压、内阻不计，K为单刀双掷开关，，为定值电阻，C为电容器。 (1)先将K与“1”端相连，此时电容器处于______________过程（选填“充电”或“放电”），电路稳定后，再将K与“2”端相连，此过程通过电流传感器的电流方向为______________（填“从上到下”或“从下到上”）。电流i随时间t变化的规律如图乙所示。 (2)图乙中阴影部分的面积______________（选填“>”、“<”或“=”）； (3)已知图乙中阴影部分的面积为，则该电容器的电容为______________F。 【答案】(1) 充电 从下到上 (2)= (3)0.05 【详解】（1）[1]当K接“1”端时，电源通过电流传感器给电容器输送电荷，电容器处于充电过程。 [2]充电稳定后，电容器上极板带正电、下极板带负电；K切换到“2”端后电容器放电，正电荷从电容器上极板经电流传感器的b端流向a端，因此通过电流传感器的电流方向为从下到上。 （2）图像与坐标轴围成的面积物理意义是该过程的总电荷量，是充电过程的总电荷量，是放电过程的总电荷量，同一个电容器充满电后储存的总电荷量是定值，因此 （3）充电完成后电容器两端电压等于电源电压，对应电容器充电的总电荷量 根据电容定义式 代入得 【考点3：平行板电容器的电容 】 一、单选题 1．随着生活水平的提高，电子秤已经成为日常生活中不可或缺的一部分，电子秤的种类也有很多，如图是用平行板电容器制成的厨房用电子秤及其电路简图。称重时，把物体放到电子秤面板上，压力作用会导致平行板上层膜片电极下移。则放上物体后（     ） A．电容器的电容变小 B．电容器的带电荷量变小 C．极板间电场强度变小 D．膜片下移过程中，电流表有从到的电流 【答案】D 【详解】A．根据平行板电容决定式，减小，电容增大，故A错误； B．根据，不变、增大，因此电容器带电荷量增大，故B错误； C．极板间电场强度，不变、减小，因此增大，故C错误； D．电容器增大过程中，电容器处于充电状态，上极板带正电，电流从电源正极经电阻、电流表的端流向端，最终流入电容器上极板，因此电流表有从到的电流，D正确。 故选D 。 2．近期在同安一中举行的“校园歌手赛”中，同学们大展歌喉，比赛精彩纷呈。如图是学生比赛时用到的电容式麦克风，电容式麦克风的振动膜是利用超薄金属制成的，它与基板构成电容器，并与电阻、电池构成闭合回路。麦克风正常工作时，振动膜随声波左右振动。当振动膜随声波向左振动，与基板距离增大的过程中（　　 ） A．电容器的电容增大 B．振动膜所带的电荷量减小 C．电容器板间的电场强度不变 D．通过电阻的电流从点流向点 【答案】B 【详解】A．根据电容决定式 振动膜左移后，极板间距增大，电容减小，故A错误； B．电容器始终与电源相连，极板间电压等于电源电动势，保持不变。根据可知，电容减小，因此电容器极板的带电荷量减小，故B正确； C．板间电场强度 不变、增大，因此电场强度减小，故C错误； D．电容器带电量Q减小，电容器放电，电阻中电流方向为，故D错误。 故选B。 3．在生产纸张等绝缘材料过程中，为了实时监控材料的厚度，流水线上设置了传感器装置，其简化结构如图所示，M、N为平行板电容器的上、下两个固定极板，分别接在直流恒压电源的两极上。已知电流从a向b流过电流表时，电流表指针偏向a端。某次纸张从平行极板间穿过的过程中，发现电流表指针偏向b端，下列判断正确的是（　　） A．两极板间的电压变小 B．电容器的电容变大 C．电容器处于充电状态 D．纸张厚度变薄 【答案】D 【详解】ABC．电流表指针偏向端，说明电流从b向a流过电流表，而电容器下极板与正极相连，所以电容器放电，极板电荷量Q变小，电容器与恒压电源相连，两极板间电势差U不变，而Q减小，根据 可知电容器的电容C减小，故ABC错误； D．由 知变小，故纸张厚度变薄，故D正确。 故选D。 4．如图所示，静电计与平行板电容器连接，让电容器带上一定量的电荷，规定左板的电势为零，下列说法正确的是（　　） A．当静电计指针的张角增大时，若已知平行板电容器的带电量不变，可推知平行板电容器电容减小 B．静电计本身是一个电容器，金属球与指针之间形成电容器 C．静电计外壳的电势不一定为零，平行板电容器右板与静电计金属球的电势不一定相等 D．静电计指针所带的电荷量与指针、外壳间的电势差成反比，指针所带的电荷量越多，张角就越小 【答案】A 【详解】A．当静电计指针的张角增大时，电压增大，若已知平行板电容器的带电量不变，根据，可推知电容减小，A正确； B．静电计本身是一个电容器，金属球与外壳之间形成电容器，即指针与外壳之间形成电容器，B错误； C．平行板电容器左板的电势与静电计外壳的电势相等，左板的电势为零，则静电计外壳的电势一定为零，平行板电容器右板与静电计金属球的电势一定相等，C错误； D．静电计指针所带的电荷量与指针、外壳间的电势差成正比，静电计指针所带的电荷量越多，张角就越大，从指针的张角可推知静电计指针与外壳之间的电势差，D错误。 故选A。 二、填空题 5．如图所示，电容式麦克风的振动膜是利用超薄金属或镀金的塑料薄膜制成，它与基板构成电容器。工作时，振动膜随声波左右振动。则振动膜向右运动时，电容器的电容________，电容器的两极板的电荷量________（均选填“增大”“减小”或“不变”），向右运动过程中，的电势________的电势（选填“大于”“小于”或“等于”）。 【答案】 增大 增大 大于 【详解】[1]振动膜向右运动时，与基板间的距离减小，根据电容的决定式可知电容器的电容变大。 [2][3]电容器的电压不变，根据可知电容器充电，增大，则电阻上有从到的电流，的电势比高。 【考点4：电容器动态分析】 一、单选题 1．如图所示，平行板电容器与电动势为E的直流电源（内阻不计）连接，下极板接地。一带电油滴位于容器中的P点且恰好处于平衡状态。现将平行板电容器的上极板竖直向上移动一小段距离。正确的是（　　） A．带电油滴将沿竖直方向向上运动 B．电容器放电，电荷量减小 C．带电油滴的电势能将减少 D．电容器的电容减小，极板带电量增大 【答案】B 【详解】A．根据题意可知，电容器与电源保持连接，电容器两端的电压不变，上极板竖直向上移动一小段距离，增大，由公式可知，电场强度变小，则带电油滴将沿竖直方向向下运动，故A错误； BD．根据题意，由公式可知，由于增大，则减小，由公式可得，极板带电量减少，电容器放电，故B正确，D错误； C．由A分析可知，油滴向下运动，电场力做负功，则带电油滴的电势能将增大，故C错误。 故选B。 2．如图所示电路中，A、B是构成平行板电容器的两金属极板，将开关S闭合，电路稳定后，保持B板不动，将A板向下平移一小段距离，则下列说法正确的是（     ） A．电容器的电容减小 B．A、B两板间的电场强度减小 C．平行板电容器的电量减小 D．在A板下移过程中，电阻R中有向下的电流 【答案】D 【详解】A．平行板电容器的电容决定式为，当A板向下平移时，极板间距d减小，其他条件不变，因此电容C会增大，而非减小，故A错误。 B．匀强电场的电场强度满足，由于电容器保持与电源连接，U不变、d减小，因此极板间的电场强度E会增大，故B错误。 C．根据，U不变、C增大，因此电容器的带电量Q会增大，故C错误。 D．在A板下移过程中，电容器电量Q增大，处于充电状态。电源向电容器输送电荷，B极板的负电荷增多，电子向上流向B板，等效电流方向与电子运动方向相反，因此电阻R中电流向下，故D正确。 故选D。 3．如图所示，一水平放置的平行板电容器与电源相连。开始时开关闭合，一带电油滴沿两极板中心线方向以某一初速度射入，恰好沿中心线通过电容器。下列说法正确的是（     ） A．开关闭合，将板竖直向下平移一小段距离，油滴仍能沿原中心线通过电容器 B．开关闭合，将板竖直向下平移一小段距离，油滴穿过两板间时重力势能减小 C．断开开关，将板竖直向上平移一小段距离，油滴可能打在板上 D．断开开关，将板竖直向下平移一小段距离，油滴穿过两板间时电势能减小 【答案】B 【详解】AB． 开始时，油滴能沿直线通过两板，可知油滴受到向下的重力和向上的电场力，二力平衡，油滴带负电。 若开关闭合，将板竖直向下平移一小段距离，根据可知，两板间电场强度变大，油滴所受的向上的电场力变大，油滴向上偏转； 同理，闭合开关，将板竖直向下平移一小段距离，两板间电场强度变小，油滴所受的向上的电场力变小，油滴向下偏转，重力做正功，重力势能减小，故A错误，B正确； CD． 断开开关，两板所带的电荷量不变，根据，，以及可知，，改变两板间距离，两板间电场强度不变，油滴仍能沿原中心线通过电容器，油滴在穿过两板间时的电势能不变，故CD错误。 故选B。 4．在如图所示电路中，蓄电池的电压，内阻不计，电阻，电容的平行板电容器水平放置且下极板接地。一带电油滴位于板间正中央点且恰好处于静止状态。下列说法正确的是（     ） A．油滴带正电 B．上极板所带电荷量为 C．若将下极板缓慢上移少许，点的电势降低 D．若将上极板缓慢左移少许，油滴将向上移动 【答案】C 【详解】A．平板电容器两极板间的电场强度竖直向下，由受力平衡得电场力方向与重力方向相反为竖直向上，则油滴带负电，故A错误； B．由于电源内阻不计，所以电阻两端的电压为 则上极板所带的电荷量为，故B错误； C．若将下极板上移，则板间距离减小，根据可知，场强增大，上极板到P点间的电势差增大，则P到下极板间的电势差减小，P点的电势降低，故C正确； D．若将上极板左移，两极板间的电压保持不变，根据可知，电场强度不变，则油滴保持静止，故D错误。 故选C。 5．电容式话筒含有电容式传感器，其结构如图所示，由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，两个电极间的距离发生变化，电容发生变化，进而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．两个电极间的电容变小 B．固定电极所带电荷量减少 C．固定电极所带电荷量不变 D．流过电阻R的电流方向向左 【答案】D 【详解】ABC．当振动膜片向右运动时，电容器的极板间距减小，根据可知电容变大，由于电容器两端电压等于电源电压不变，根据可知当电容变大时，所带电荷量变大，故ABC错误； D．根据前面分析电容器所带电荷量变大，电容器充电，可知此时电流通过电阻时方向自右向左，故D正确。 故选D。 6．如图所示，一平行板电容器的两极板与电压恒定的电源相连，极板水平放置，在下极板上放置一定厚度的金属板，有一带电粒子静止在电容器内部空间的P点，当把金属板从电容器中快速抽出的瞬间，下列说法正确的是（     ） A．电容器极板上的电荷量增多 B．电容器的电容增大 C．极板间的电场强度不变 D．P点的电势降低 【答案】D 【详解】A．设两极板间距为，金属板厚度为，极板正对面积为，金属板与下极板接触，金属内部电场强度为零，因此抽出金属板前、后电容器的电容分别为， 由于，电源电压保持不变，根据可知，上极板所带电荷量的绝对值减小，故A错误； B．由电容的决定式可知，抽出金属板相当于增大电容器两极板间的有效距离，因此电容由变为 所以电容减小，故B错误； C．电容器始终与电压恒定的电源相连，两极板间电压大小保持为，抽出金属板前、后极板间电场强度大小分别为， 由于，抽出金属板后极板间的电场强度减小，故C错误； D．根据图示电源极性，下极板接地且电势为零，上极板电势为，设点到上极板的距离为，快速抽出金属板的瞬间粒子位置不变，抽出前、后点的电势分别为， 由于，所以，即点的电势降低，故D正确。 故选D。 二、多选题 7．如图所示，一电容为的平行板电容器，两极板、间距离为，板间电压为，B板电势高于板。两板间有M、N、P三点，MN连线平行于极板，N、P连线垂直于极板，M、P两点间距离为L，，若已知M点的电势为零，则以下说法正确的是（　　） A．若将电容器两极板、间距离增大，电容器带电量会减小 B．两极板间匀强电场的电场强度大小为 C．M、P两点间的电势差为 D．若在P点放一带电量为的电荷，其电势能为 【答案】AD 【详解】A．电容器与电源相连，板间电压保持不变。根据电容决定式，极板间距增大时，电容减小。再由，不变，减小，所以带电量减小，故A正确； B．平行板电容器板间是匀强电场，电场强度公式为，其中是极板间距；是M、P两点沿电场方向的距离，不是极板间距，故两极板间匀强电场的电场强度大小为，故B错误； C．M、P两点沿电场方向的距离为，根据并结合，可得，因此M、P两点间的电势差为而不是，故C错误； D．由题可知点电势为，M、P两点间的电势差 解得 根据电势能公式 代入解得，故D正确。 故选AD。 8．如图所示，一平行板电容器的两极板与电压恒定的电源相连，极板水平放置，在下极板上放置一定厚度的金属板，有一带电粒子静止在电容器内部空间的点，当把金属板从电容器中快速抽出的瞬间，下列说法正确的是（     ） A．电容器的电容减小 B．点的电势降低 C．电容器极板上的电荷量增多 D．极板间的电场强度不变 【答案】AB 【详解】A．根据电容决定式 ，增大，其他参数不变，因此电容减小，故A正确； B．下极板接地，电势为0，且电场线从下极板指向上极板，电势逐渐降低，则P点电势为负值。设原极板总间距为，金属板厚度为，P点距离原下极板的高度为 抽出前 抽出后 作差比较得，即抽出后P点电势降低，故B正确； C．根据电容定义式，不变、减小，因此极板带电量减小，故C错误； D．极板间电场强度，不变、增大，因此减小，故D错误。 故选AB。 【考点5：电容器充放电与储能 】 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。对于超级电容器的放电过程，下列说法正确的是（     ） A．超级电容器的电容减小 B．超级电容器两极板间的电压减小 C．超级电容器的电容增大 D．超级电容器两极板间的电压不变 【答案】B 【详解】AC．超级电容器的电容由自身的结构决定，与所带的电荷量无关，故AC错误； BD．根据可知，随着超级电容器的放电，电容器所带的电荷量减小，电容器两极板间的电压减小，故B正确，故D错误； 故选B。 二、多选题 2．某智能锁利用超级电容器作为待用电源，其简化电路如图所示。主电源正常工作时（开关S闭合），智能锁的输入电压为6V；当主电源断电（开关S断开），则启用待用电源，智能锁在输入电压降至4.5V时会发出低电压警报。该电容器的电容为1F，R1及R2是电路中的小电阻，下列说法正确的是（　　） A．正常工作时，电容器储存电量为6C B．断电前后，流经智能锁的电流方向相反 C．R2阻值越大，当主电源断电后，电容器放电时间一定越长 D．从主电源断电后至智能锁发出低电压警报，流经智能锁的电量为1.5C 【答案】AC 【详解】A．正常工作时，由图可知，电容器与智能锁并联，电阻R2相当于导线作用，没有电压，故电容器两端的电压等于智能锁的输入电压，即为6V，则，故A正确； B．断电前，由主电源对智能锁供电，电流方向由上到下；主电源也对电容器供电，电容器上极板为正极，下极板为负极；断电后，由电容器对智能锁供电，电流方向由上到下，所以断电前后，流经智能锁的电流方向相同，故B错误； C．当主电源断电后，电容器放电，阻值R2越大，回路中的电流越小，因电容器储存的总电量是一个定值，根据可知，电容器放电时间越长，故C正确； D．当电容器放电时，电阻与智能锁串联，所以当智能锁在输入电压降至4.5V时会发出低电压警报，此时电阻两端也有电压，故此时电容器两端的电压大于4.5V而小于6V，所以电容器电压的变化小于1.5V，根据可知，流经智能锁的电量小于1.5C，故D错误。 故选AC。 3．某同学按如图1所示连接电路，利用电流传感器研究电容器的放电过程。先使开关S接1，电容器充电完毕后将开关掷向2，可视为理想电流表的电流传感器将电流信息传入计算机，屏幕上显示出电流随时间变化的I-t曲线，如图2所示。定值电阻R已知，且从图中可读出最大放电电流，以及图线与坐标轴围成的面积S，但电源电动势、内电阻、电容器的电容均未知，根据题目所给的信息，下列物理量能求出的是（　　） A．电容器放出的总电荷量 B．电阻R两端的最大电压 C．电容器的电容 D．电源的内阻 E．一段时间内电阻产生的热量 【答案】ABC 【详解】A．根据可知图像与两坐标轴围成的面积表示电容器放出的总电荷量，即，故A正确； B．电阻两端的最大电压即为电容器刚开始放电的时候，则最大电压，故B正确； C．根据可知电容器的电容为，故C正确； D．电源的内电阻在右侧的充电电路中，根据题意只知道电源的电动势等于电容器充满电两板间的电压，也就是刚开始放电时的电压，即 但内电阻没法求出，故D错误； E．根据焦耳定律，由于电流不断改变，根据题中条件与图像无法计算热量，故E错误； 故选ABC。 三、实验题 4．某同学用电流传感器观察电容器的放电过程。甲图为该实验电路图，其中电源电压恒为6V。该同学先将开关接1为电容器充电，待电容器充满电再将开关接2，利用传感器记录电容器放电过程，得到该电容器放电过程的图像如图乙。 (1)下列说法正确的是___________。 A．电容器充电的过程中，负电荷由电源的正极移动到电容器的上极板 B．电容器充电的过程中，电路中的电流不断增大 C．电容器放电的过程中，电容器两极板间的电场强度不断变小 D．电容器放电的过程中，电路中电流不断增大 (2)根据以上数据估算，电容器在整个放电过程中释放的电荷量为___________C。（结果保留三位有效数字） (3)该同学用相同实验装置测得另一电容器放电过程中释放的电荷量Q=6.6×10-3C，该电容器的电容为___________F。（结果保留两位有效数字） (4)如果不改变电路其他参数，只减小电阻R，放电时图线与横轴所围成的面积将___________（填“增大”“不变”或“减小”）；放电时间将___________（填“变长”“不变”或“变短”）。 【答案】(1)C (2) (3) (4) 不变 变短 【详解】（1）A．电容器充电的过程中，负电荷由电源的负极移动到电容器的下极板，故A错误； B．电容器充电的过程中，电路中的电流不断减小，故B错误； C．电容器放电的过程中，电容器所带电荷量逐渐减小，则两极板间的电场强度不断变小，故C正确； D．电容器放电的过程中，电路中电流不断减小，故D错误。 故选C。 （2）I－t图像与时间轴所围的面积表示整个放电过程中释放的电荷量，根据横轴与纵轴的数据可知，一个格子所表示的电荷量为 所以释放的电荷量是 （3）电容器的电容为 （4）[1][2]根据Q＝CU知，Q与电阻R无关，如果不改变电路其他参数，只减小电阻R，放电时图像与横轴围成的面积将不变，由于电阻对电流有阻碍作用，所以减小电阻，放电时间将变短。 5．电荷的定向移动形成电流，电流在数值上等于单位时间内通过导体某一横截面的电荷量，即。电流传感器可以像电流表一样测量电流，并且可以和计算机相连，画出电流随时间变化的图像。图甲是用电流传感器观察充、放电过程的实验电路图，图中电源的电压为 。 先使开关 与接通，待充电完成后，再使开关 与接通，电容器放电，电流传感器将电流信息传入计算机，显示出电流随时间变化的图像，如图乙所示。 (1)下列说法正确的是_______。 A．电容器充电的过程中，负电荷由电容器的正极板移动到电源的正极 B．电容器充电的过程中，电路中的电流不断增大 C．电容器放电的过程中，电容器两极板间的场强不断变小 D．电容器放电的过程中，电容器把储存的电能转化为电路中其他形式的能量 (2)乙图中图线与两坐标轴所包围的面积的物理意义是__________。 (3)若充电完成后，电容器所带的电荷量为，则该电容器的电容为__________。（保留位有效数字） 【答案】(1)ACD (2)电容器储存的电荷量 (3)507 【详解】（1）A．电容器充电过程中，负电荷由电容器的正极板移动到电源的正极，A正确； B．电容器充电的过程中，电路中的电流不断减小，B错误； C．电容器放电的过程中，电容器极板上的电荷量逐渐减小，则两极板间的场强不断变小，C正确； D．电容器放电的过程中，电容器把储存的电能转化为电路中其他形式的能量，D正确。 故选ACD。 （2）根据图像的含义，因，可知乙图中图线与两坐标轴所包围的面积的物理意义是电容器的放电荷量，也就是电容器储存的电荷量。 （3）电容器的电容 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