第31讲 电容和静电利用与防止（复习讲义）（上海专用）2027年高考物理一轮复习讲练测

该高中物理高考复习讲义聚焦电容和静电利用与防止核心考点，涵盖电容器充放电、电容性质、平行板电容器动态分析、静电平衡及静电应用等内容，按“概念理解-规律应用-实验探究-实际情境”逻辑架构知识体系，通过命题透视、思维建模、考点精讲、真题溯源四环节，帮助学生系统梳理知识脉络，突破动态分析、实验操作等难点。 讲义以分层考向设计为特色，如平行板电容器动态分析中，结合开关闭合与断开两种情境，引导学生运用电容决定式与定义式推导场强、电势变化，培养科学思维与模型建构能力。充放电实验通过电流图像面积分析电荷量，落实科学探究要素，配合真题演练与变式训练，助力学生高效掌握解题范式，为教师把控复习节奏、提升学生应考能力提供有力支持。

第31讲 电容和静电利用与防止 目录 01 命题透视·考情前瞻 对标素养，研判高考命题趋势 02 思维建模·脉络梳理 搭建知识框架，构建系统思维 03 考点精讲·靶向突破 拆解核心考点，归纳解题范式 知●识●解●构 知识点01 电容器及其充放电过程 知识点02 电容及其性质 知识点03 平行板电容器 知识点04 静电平衡状态、导体上电荷的分布 知识点05 静电防止 知识点05 静电利用 考●向●破●译 考向01 电容的概念理解 考向02 电容的计算 考向03 平行板电容器的动态分析 考向04 电容的充放电实验 考向05 静电的利用与防止 考向06 雷电与避雷针 04 真题溯源·考向感知 溯源真题逻辑，感知高考考向 命题透视·考情前瞻 ——对标素养，研判高考命题趋势 核心考点 2026年 2025年 2024年 选择题 × × × 填空题 × × × 计算题 × × × 实验题 × × × 综合题 × √ × 考情分析 1．电容的概念比较重要，出题有一定的可能性，但静电的利用和防止属于非重点知识点，出题可能性较小，即使出题分值也会较小。 2. 由于知识点较分散，所以选择、填空和简单计算的可能性都有，但总体分值不会太高。 3. 电容充放电过程以实验题形式出现，或结合电路知识点进行综合考查，具有一定的可能性。 4. 静电的利用和防止可能出现在生活、工业生产环境、雷电自然现象等的应用场景中出题。 复习目标 1. 了解电容器的概念和基本性质。 2. 了解电容的定义式和平行板电容器的决定式，并能进行计算。 3. 了解电容的充放电过程中电流、电压和电量的变化过程。 4. 了解静电平衡状态下导体内部电荷、场强、电势的分布规律。 5. 了解静电的利用和防止。 思维建模·脉络梳理 ——搭建知识框架，构建系统思维 考点精讲·靶向突破 ——拆解核心考点，归纳解题范式 知●识●解●构 知识点01 电容器及其充放电过程 1.构造：两个彼此绝缘又相互靠近的导体就可以组成一个电容器。 如两块平行金属板正对、靠近且两板间充满绝缘物质（电介质），这两板就组成了平行板电容器。 2.电容器的带电荷量：是指其中一个极板所带电荷量的绝对值。 3.电容器的充电和放电，如图所示： (1)充电：使电容器两个极板带上等量异种电荷的过程叫作充电。 (2)放电：使充电后的电容器两极板的异种电荷中和的过程叫作放电。 4．电容器的充、放电电路 把直流电源、电阻、电容器、电流表、电压表以及单刀双掷开关组装成实验电路： (1)充电：把开关S接1，电源给电容器充电，电容器两极所带电荷量逐渐增大，电流表示数减小， 电压表示数增大，当电流表示数为0，电压表示数不变时，电容器充电结束。 (2)放电：把开关S接2，电容器对电阻R放电，电流表示数减小（电流方向和充电相反）， 电压表示数减小，当电流表示数为0，电压表示数为0时放电结束。 (3)电容器充、放电过程中能量的变化 ①充电过程：电源的能量不断储存在电容器中。 ②放电过程：电容器把储存的能量通过电流做功转化为电路中其他形式的能量。 知识点02 电容及其性质 1.定义：电容器所带的电荷量与电容器两极板间的电势差的比值。 2.公式：C＝ 比值定义法！ 3.单位：在国际单位制中的单位是法拉，符号：F，1 F＝1 C/V。常用的单位还有微法和皮法。 换算关系：1 F＝106 μF＝1012 pF。 4.物理意义：表示电容器容纳电荷本领的物理量。 5.额定电压和击穿电压 (1)额定电压：电容器能够正常工作时的电压。电容器所标电压为额定电压。 (2)击穿电压：电介质被击穿时的极限电压，若电压超过这一限度，则电容器就会被损坏。 6.分类，按电容是否可变分：可变电容器、固定电容器。 7.电容器储存的能量 由电容器的定义式可知 ，即电容器储存的电荷与两极板间的电压成正比，图像为： 由微元法可知，图像的面积为电容器储存的电能，故电容器放电时释放的电能为： 知识点03 平行板电容器 1.结构：由两块彼此绝缘、互相靠近的平行金属板组成，是最简单的，也是最基本的电容器。 2.决定因素：平行板电容器的电容与两平行极板正对面积S成正比，与电介质的相对介电常数εr成正比，与极板间距离d成反比。 εr是一个常数，与电介质的性质有关，称为电介质的相对介电常数。 真空的相对介电常数为1，空气的相对介电常数与1十分接近。一般大于1。 3.表达式：C＝。式中k为静电力常量。 知识点04 静电平衡状态、导体上电荷的分布 1.静电平衡状态：导体中（包括表面）自由电子不再发生定向移动，称导体达到了静电平衡状态。 2.静电平衡状态下导体的特点： (1)内部电场强度处处为零（外部场强和感应场强叠加为0）； (2)表面处的电场强度不为零，方向跟导体表面垂直； (3)因为导体内部场强为0，表面场强与表面垂直，在导体内移动电荷电场力不做功。 也就是说，静电平衡的导体是一个等势体，表面是一个等势面。 3.导体上电荷的分布 (1)处于静电平衡状态的导体，内部没有净电荷，电荷只分布在导体的外表面。 (2)在导体表面，越尖锐的位置，电荷的密度（单位面积上的电荷量）越大，凹陷的位置几乎没有电荷。如下图： 知识点05 静电防止 1.空气的电离：导体尖端电荷密度很大，附近的电场很强，强电场作用下的带电粒子剧烈运动，使分子中的正负电荷分离的现象。 2.尖端放电：与导体尖端异号的粒子，由于被吸引，而与尖端上电荷中和，相当于导体从尖端失去电荷的现象。尖端放电的应用与防止： (1)应用：避雷针是利用尖端放电避免雷击的一种设施。 (2)防止：高压设备中导体的表面尽量光滑会减少电能的损失。 3.静电的危害 静电在印刷厂里，纸张之间摩擦带电，会使纸张粘在一起，难以分开； 在印染厂里，棉纱、毛绒、人造纤维上的静电会吸引空气中的尘埃，使印染质量下降。 静电对现代高精密度、高灵敏度电子设备影响很大，大量的静电不但会妨碍电子设备的正常运行，甚至会因火花放电而击穿电子仪器的某些器件。 4.防止静电危害的主要方法 (1)尽量减少静电的产生，常用方法是增大空气的湿度。 (2)尽快把静电导走，常用办法是接地。 实例：地毯中植入金属丝，就是为了将摩擦产生的电荷及时导走。 5.静电屏蔽：金属壳(网)内电场强度保持为0，外电场对壳(网)内的仪器不会产生影响，叫作静电屏蔽。 应用实例：电学仪器外面有金属壳、野外高压线上方还有两条导线与大地相连。 知识点06 静电利用 1.静电的应用 静电的应用十分广泛，如激光打印、静电喷漆、静电除尘、静电处理种子、静电处理水、静电放电产生臭氧、静电植绒、静电复印、喷墨打印、静电净化空气、静电选矿等。 2.静电吸附 在电场中，带电粒子受到静电力的作用，向着电极运动，最后会被吸附在电极上。这一原理在生产技术上被广泛应用。应用实例：静电除尘、静电喷漆、静电复印、静电植绒等。 考●向●破●译 考向01 电容的概念理解 例1. （25-26高二上·上海·课前预习）如图所示为一电解电容器，根据图中的标示，判断下列说法正确的是（　　） A．该电容器的电路符号为 B．该电容器的击穿电压为 C．该电容器的电容为 D．该电容器两极间电势差为时，电容器带电荷量为 【答案】D 【详解】A．该电容器为固定电容器，不是可调电容器，即电路符号不是错误，故A错误； B．电容器所标电压为额定电压，故B错误； C．由题图可知，该电容器的电容为2200 微法，故C错误； D．由QCU可知，该电容器两极间电势差为1V时，电容器带电荷量为Q，故D正确。 故选D。 【变式训练1】（25-26高二上·上海·课前预习）电容器显像管要能正常工作，还需要许多其它元件进行配合，电容器就是其中之一。对电容，下列说法中正确的是（　　） A．电容器放电完毕后，电容变小 B．电容器充的电荷量越多，电容就越大 C．如果一个电容器没有电压，就没有充电的电荷量，也就没有电容 D．对于固定的电容器，它所充电荷量跟它两极板间所加电压的比值保持不变 【答案】D 【详解】A．电容器放电完毕后，电荷量 ，但电容 由电容器本身决定，不随放电状态变化，故电容不变。故A错误； B．电容由电容器本身决定，不随电荷量 变化。故B错误； C．电容由电容器本身决定，即使电压 时，电容依然存在。故C错误； D．对于固定的电容器，电容 为定值，根据，可知它所充电荷量跟它两极板间所加电压的比值保持不变，故D正确。 故选D。 考向02 电容的计算 例1. 有一充电的电容器，两板间的电压为3 V，所带电荷量为4.5×10－4 C，此电容器的电容是多少？将电容器的电压降为2 V，电容器的电容是多少？所带电荷量是多少？ 【答案】　1.5×10－4 F　1.5×10－4 F　3×10－4 C 【解析】　C＝＝ F＝1.5×10－4 F。电容器电压降为2 V时，电容不变，仍为1.5×10－4 F。 此时所带电荷量为Q′＝CU′＝1.5×10－4×2 C＝3×10－4 C。 【变式训练1】一个平行板电容器，使它每板电荷量从Q1＝3.0×10－5 C增加到Q2＝3.6×10－5 C时，两板间的电势差从U1＝10 V增加到U2，求： (1)这个电容器的电容多大？ (2)U2为多少？ (3)如要使两极板电势差从10 V降为U2′＝6 V，则每板需减少多少电荷量？ 【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＝3×10－6 F＝3 μF。 (2) U2＝＝ V＝12 V。 (3) ΔQ′＝CΔU′＝3×10－6×(10－6) C＝1.2×10－5 C。 考向03 平行板电容器的动态分析 例1. （25-26高三上·上海宝山·期中）如图有一平行板电容器，极板间距为d，正对面积为S，极板间有一静止带电液滴，下列说法正确的是（     ） A．液滴带负电 B．闭合开关K，增大极板间距d，液滴向上移动 C．断开开关K，减小正对面积S，液滴向下移动 D．闭合开关K，A板下移，液滴电势能减小 【答案】D 【详解】A．由图可知，上极板接电源负极，下极板接电源正极且接地，板间电场方向竖直向上。液滴静止时，重力竖直向下，电场力应竖直向上，电场力方向与电场方向相同，因此液滴带正电，A错误； B．保持开关闭合，极板间电压不变，增大极板间距离，根据匀强电场强度和电场力公式分别有， 可知电场强度减小，液滴所受电场力减小，此时，液滴向下运动，B错误； C．断开开关后，电容器所带电荷量不变，减小极板正对面积，根据平行板电容器的决定式和定义式分别有，， 联立解得 可知减小时，电场强度增大，液滴所受向上的电场力增大，液滴向上运动，C错误； D．保持开关闭合，极板间电压不变，上极板向下移动时，极板间距离减小，根据 可知电场强度增大，液滴所受向上的电场力增大，液滴向上运动。以下极板为零电势面，设液滴到下极板的距离为，液滴所在位置的电势为 电场强度增大且液滴向上运动时，减小。由于液滴带正电，根据 可知液滴的电势能减小，D正确。 故选D。 【变式训练1】（25-26高二上·上海·课前预习）平行板电容器利用电场储能实现电荷调控，其电容由极板面积等几何参数共同决定。如图的电路中，是两金属板构成的平行板电容器，B板接地。先将电键K闭合，等电路稳定后再将K断开，然后将B板向下平移一小段距离，并且保持两板间的某点与A板的距离不变。则下列说法错误的是（　　） A．电容器的电容变小 B．电容器内部电场强度大小变大 C．两板之间电压变大 D．点电势升高 【答案】B 【详解】A．根据 将B板向下平移一小段距离，则增大，可知电容器的电容变小，故A正确； BC．根据，， 解得， 由于电量不变，电容器内部电场强度不变，两板之间电压变大，B错误， C正确； D．板接地，即，场强不变，板接电源正极，因此，则有 可知，变大，则增大，点电势升高，故D正确。 本题选错误的，故选B。 考向04 电容的充放电实验 例1. 41．（25-26高二上·上海徐汇·期中）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 【变式训练1】在做“观察电容器的充、放电现象”实验时，先将开关S拨到位置1，一段时间后再拨到位置2。在此过程中，根据电压传感器与电流传感器测量数据得到的和图线可能为________。 A. B. C. D. 【答案】 A 【解析】 开关S拨到位置1，是电容器充电过程，此时由图像可知电流传感器中的电流正在减小，电压传感器中的电压正在增大。开关S拨到位置2，是放电过程，此时由图像可知电流传感器中的电流正在减小，电压传感器中的电压正在减小。充电电流与放电电流方向相反，充电时与放电时都是电容器右边极板是正极板。故A正确，BCD错误。故选A。 考向05 静电的利用与防止 例1.（25-26高二上·上海徐汇·期中）下列有关静电现象的说法中正确的是（     ） A．静电除尘器的原理是带电体吸引轻小不带电物体 B．印染厂应保持空气干燥，避免静电积累带来的潜在危害 C．高压输电线上方有两根导线与大地相连是为了输电线免遭雷击 D．油罐车在运输过程中会带静电，为避免电荷越积越多，油罐车应与地面绝缘 【答案】C 【详解】A．静电除尘器的原理是使粉尘带电后被带异种电荷的电极吸附，并非带电体吸引轻小不带电物体，故A错误； B．印染厂应保持空气潮湿，避免静电积累带来的潜在危害，故B错误； C．高压输电线上方有两根导线与大地相连是为了输电线免遭雷击，故C正确； D．油罐车在运输过程中会带静电，为避免电荷越积越多，油罐车应与地面保持连接，故D错误。 故选C。 【变式训练1】（2025奉贤一模）如图是静电除尘装置的示意图，烟气从管口M进入，从管口N排出，当金属丝A、B两端接直流高压电源后，可实现减少排放烟气中粉尘的目的。为提高除尘的效率，A端应接直流高压电源的 （选涂：A．正极  B．负极），在除尘过程中，粉尘吸附的是空气分子在强电场作用下电离生成的 （选涂：A．阳离子  B．电子）。 【答案】B B 【解析】[1]在电场作用下，管道内的空气分子被电离为电子和正离子，而粉尘吸附了电子后附着在金属管壁上，从而达到减少排放烟气中粉尘的目的，由此可知，A端与金属丝相连，A端应接直流高压电源的负极。 故选B。 [2]在除尘过程中，粉尘吸附的是空气分子在强电场作用下电离生成的电子。 故选B。 考向06 雷电与避雷针 例1.（25-26高二上·上海·课前预习）闪电是由云层所累积的电荷引起的，通常是云层底部带负电，顶部带正电，云层下的地面带正电。当电场强度增大到足以击穿空气时，云层与云层之间或云层与地面之间发生的短时放电现象就是闪电。如果云层的高度降低，闪电更_________发生；如果一片带电云层与另一片同高度的不带电云层合并成更大面积的云层，闪电更_________发生。（两空均选填“可能”或“难以”） 【答案】 可能 难以 【详解】[1]如果云层的高度降低，云层与地面间的场强变大，则闪电更可能发生。 [2]如果一片带电云层与另一片同高度的不带电云层合并成更大面积的云层，云层电荷密度减小，云层与地面间的场强变小，闪电更难以发生。 【变式训练1】（25-26高二上·上海·课前预习）云层底部与地面之间的距离，击穿空气所需的电场强度，闪电是由云层所累积的电荷引起的，通常是云层底部带负电，顶部带正电，云层下的地面带正电。当电场强度增大到足以击穿空气时，云层与云层之间或云层与地面之间发生的短时放电现象就是闪电。云层底面的电势比地面_________（填“低”或“高”） _________V。 【答案】 低 【详解】[1]根据题意可知，云层底部带负电，云层下的地面带正电，则云层底面的电势比地面电势低。 [2]由公式可得，地面与云层底面间的电势差为 即云层底面的电势比地面电势低。 【变式训练2】（25-26高二上·上海宝山·阶段检测）静电在喷墨打印机中发挥着重要作用。下列关于静电的说法正确的是___________。 A．静电实验比较安全是因为电压较低 B．避雷针的原理是尖端放电 C．摩擦起电创造了电荷 D．库仑通过扭秤实验测出了静电力常量 【答案】B 【详解】A．静电实验中电压通常较高（如范德格拉夫发生器可达数万伏），安全的原因是电荷量少、电流小、能量低，而非电压低。故A错误。 B．避雷针利用尖端放电原理，使电荷从尖端缓慢释放，避免积累导致雷击，故B正确。 C．摩擦起电是电荷（如电子）的转移，并非创造电荷，遵循电荷守恒定律（电荷不能被创造或消灭），故C错误。 D．库仑通过扭秤装置提出了真空中静止的点电荷间的作用规律，得出了库仑定律，麦克斯韦通过理论计算得出静电力常量k的数值，故D错误。 故选B。 真题溯源·考向感知 ——溯源真题逻辑，感知高考考向 （25年上海高考真题）特雷门琴 特雷门琴是世界第一件电子乐器。特雷门琴生产于1919年，由前苏联物理学家利夫·特尔门（Lev Termen）教授发明，艺名雷奥·特雷门（Leon Theremin）。同年已经由一位女演奏家作出公开演奏，尤甚者连爱因斯坦都曾参观，依然是世上唯一不需要身体接触的电子乐器。 1. 人手与竖直天线构成可视为如下图所示的等效电容器，与自感线圈L构成振荡电路。 （1）当人手靠近天线时，电容变大______（选填“变大”、“不变”、“变小”）。 （2）（多选）在电容器电荷量为零的瞬间，（ ）达到最大值。 A．电场能 B．电流 C．磁场能 D．电压 2. 有一平行板电容器，按如下图接入电路中。 （1）减小两平行板间距d时，电容会变大______（选填“变大”、“变小”、“不变”）。 （2）已知电源电压为U，电容器电容为C，闭合开关，稳定时，电容器的电荷量为______ 【答案】1. （1）变大 （2）BC 2.（1）变大 （2） 【解析】 1.（1）根据平行板电容器电容的决定式，当人手靠近天线时，相当于改变了电容器的介电常数ε（人手会使周围介质的介电性质改变），使得介电常数增大，从而电容变大。 （2）在LC振荡电路中，根据i−t图像（LC振荡电路中电流随时间变化的图像），当电荷量为零时，电流达到最大值。磁场能与电流成正相关，故磁场能也达到最大。而电荷量为零时，电压U=CQ​，电压也为零，电场能也为零。故选BC。 2.（1）根据平行板电容器电容的决定式，当减小两平行板间距d时，其他量不变，所以电容C 会变大。 （2）闭合开关，稳定时，根据电容的定义式可知电容器的电荷量为 3．（25-26高二上·上海徐汇·期末）如图，将电容器的极板与验电器相连，充电后断开电源。在保持极板上电荷量不变的情况下在两极板间插入一块有机玻璃，图中验电器指针的偏角会______，说明两板间的电势差______，此时电容器的电容______（均选填“增大”、“减小”或“不变”）。 【答案】 减小 减小 增大 【详解】[1][2][3]根据平行板电容器的电容可知，在两极板间插入一块有机玻璃，即增大了介电常数，所以平行板电容器的电容增大，根据电容定义式可知，当电容器带电量不变时，电压减小，所以验电器的指针偏角减小。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 第31讲 电容和静电利用与防止 目录 01 命题透视·考情前瞻 对标素养，研判高考命题趋势 02 思维建模·脉络梳理 搭建知识框架，构建系统思维 03 考点精讲·靶向突破 拆解核心考点，归纳解题范式 知●识●解●构 知识点01 电容器及其充放电过程 知识点02 电容及其性质 知识点03 平行板电容器 知识点04 静电平衡状态、导体上电荷的分布 知识点05 静电防止 知识点05 静电利用 考●向●破●译 考向01 电容的概念理解 考向02 电容的计算 考向03 平行板电容器的动态分析 考向04 电容的充放电实验 考向05 静电的利用与防止 考向06 雷电与避雷针 04 真题溯源·考向感知 溯源真题逻辑，感知高考考向 命题透视·考情前瞻 ——对标素养，研判高考命题趋势 核心考点 2026年 2025年 2024年 选择题 × × × 填空题 × × × 计算题 × × × 实验题 × × × 综合题 × √ × 考情分析 1．电容的概念比较重要，出题有一定的可能性，但静电的利用和防止属于非重点知识点，出题可能性较小，即使出题分值也会较小。 2. 由于知识点较分散，所以选择、填空和简单计算的可能性都有，但总体分值不会太高。 3. 电容充放电过程以实验题形式出现，或结合电路知识点进行综合考查，具有一定的可能性。 4. 静电的利用和防止可能出现在生活、工业生产环境、雷电自然现象等的应用场景中出题。 复习目标 1. 了解电容器的概念和基本性质。 2. 了解电容的定义式和平行板电容器的决定式，并能进行计算。 3. 了解电容的充放电过程中电流、电压和电量的变化过程。 4. 了解静电平衡状态下导体内部电荷、场强、电势的分布规律。 5. 了解静电的利用和防止。 思维建模·脉络梳理 ——搭建知识框架，构建系统思维 考点精讲·靶向突破 ——拆解核心考点，归纳解题范式 知●识●解●构 知识点01 电容器及其充放电过程 1.构造：两个彼此绝缘又相互靠近的导体就可以组成一个电容器。 如两块平行金属板正对、靠近且两板间充满绝缘物质（电介质），这两板就组成了平行板电容器。 2.电容器的带电荷量：是指其中一个极板所带电荷量的绝对值。 3.电容器的充电和放电，如图所示： (1)充电：使电容器两个极板带上等量异种电荷的过程叫作充电。 (2)放电：使充电后的电容器两极板的异种电荷中和的过程叫作放电。 4．电容器的充、放电电路 把直流电源、电阻、电容器、电流表、电压表以及单刀双掷开关组装成实验电路： (1)充电：把开关S接1，电源给电容器充电，电容器两极所带电荷量逐渐增大，电流表示数减小， 电压表示数增大，当电流表示数为0，电压表示数不变时，电容器充电结束。 (2)放电：把开关S接2，电容器对电阻R放电，电流表示数减小（电流方向和充电相反）， 电压表示数减小，当电流表示数为0，电压表示数为0时放电结束。 (3)电容器充、放电过程中能量的变化 ①充电过程：电源的能量不断储存在电容器中。 ②放电过程：电容器把储存的能量通过电流做功转化为电路中其他形式的能量。 知识点02 电容及其性质 1.定义：电容器所带的电荷量与电容器两极板间的电势差的比值。 2.公式：C＝ 比值定义法！ 3.单位：在国际单位制中的单位是法拉，符号：F，1 F＝1 C/V。常用的单位还有微法和皮法。 换算关系：1 F＝106 μF＝1012 pF。 4.物理意义：表示电容器容纳电荷本领的物理量。 5.额定电压和击穿电压 (1)额定电压：电容器能够正常工作时的电压。电容器所标电压为额定电压。 (2)击穿电压：电介质被击穿时的极限电压，若电压超过这一限度，则电容器就会被损坏。 6.分类，按电容是否可变分：可变电容器、固定电容器。 7.电容器储存的能量 由电容器的定义式可知 ，即电容器储存的电荷与两极板间的电压成正比，图像为： 由微元法可知，图像的面积为电容器储存的电能，故电容器放电时释放的电能为： 知识点03 平行板电容器 1.结构：由两块彼此绝缘、互相靠近的平行金属板组成，是最简单的，也是最基本的电容器。 2.决定因素：平行板电容器的电容与两平行极板正对面积S成正比，与电介质的相对介电常数εr成正比，与极板间距离d成反比。 εr是一个常数，与电介质的性质有关，称为电介质的相对介电常数。 真空的相对介电常数为1，空气的相对介电常数与1十分接近。一般大于1。 3.表达式：C＝。式中k为静电力常量。 知识点04 静电平衡状态、导体上电荷的分布 1.静电平衡状态：导体中（包括表面）自由电子不再发生定向移动，称导体达到了静电平衡状态。 2.静电平衡状态下导体的特点： (1)内部电场强度处处为零（外部场强和感应场强叠加为0）； (2)表面处的电场强度不为零，方向跟导体表面垂直； (3)因为导体内部场强为0，表面场强与表面垂直，在导体内移动电荷电场力不做功。 也就是说，静电平衡的导体是一个等势体，表面是一个等势面。 3.导体上电荷的分布 (1)处于静电平衡状态的导体，内部没有净电荷，电荷只分布在导体的外表面。 (2)在导体表面，越尖锐的位置，电荷的密度（单位面积上的电荷量）越大，凹陷的位置几乎没有电荷。如下图： 知识点05 静电防止 1.空气的电离：导体尖端电荷密度很大，附近的电场很强，强电场作用下的带电粒子剧烈运动，使分子中的正负电荷分离的现象。 2.尖端放电：与导体尖端异号的粒子，由于被吸引，而与尖端上电荷中和，相当于导体从尖端失去电荷的现象。尖端放电的应用与防止： (1)应用：避雷针是利用尖端放电避免雷击的一种设施。 (2)防止：高压设备中导体的表面尽量光滑会减少电能的损失。 3.静电的危害 静电在印刷厂里，纸张之间摩擦带电，会使纸张粘在一起，难以分开； 在印染厂里，棉纱、毛绒、人造纤维上的静电会吸引空气中的尘埃，使印染质量下降。 静电对现代高精密度、高灵敏度电子设备影响很大，大量的静电不但会妨碍电子设备的正常运行，甚至会因火花放电而击穿电子仪器的某些器件。 4.防止静电危害的主要方法 (1)尽量减少静电的产生，常用方法是增大空气的湿度。 (2)尽快把静电导走，常用办法是接地。 实例：地毯中植入金属丝，就是为了将摩擦产生的电荷及时导走。 5.静电屏蔽：金属壳(网)内电场强度保持为0，外电场对壳(网)内的仪器不会产生影响，叫作静电屏蔽。 应用实例：电学仪器外面有金属壳、野外高压线上方还有两条导线与大地相连。 知识点06 静电利用 1.静电的应用 静电的应用十分广泛，如激光打印、静电喷漆、静电除尘、静电处理种子、静电处理水、静电放电产生臭氧、静电植绒、静电复印、喷墨打印、静电净化空气、静电选矿等。 2.静电吸附 在电场中，带电粒子受到静电力的作用，向着电极运动，最后会被吸附在电极上。这一原理在生产技术上被广泛应用。应用实例：静电除尘、静电喷漆、静电复印、静电植绒等。 考●向●破●译 考向01 电容的概念理解 例1. （25-26高二上·上海·课前预习）如图所示为一电解电容器，根据图中的标示，判断下列说法正确的是（　　） A．该电容器的电路符号为 B．该电容器的击穿电压为 C．该电容器的电容为 D．该电容器两极间电势差为时，电容器带电荷量为 【变式训练1】（25-26高二上·上海·课前预习）电容器显像管要能正常工作，还需要许多其它元件进行配合，电容器就是其中之一。对电容，下列说法中正确的是（　　） A．电容器放电完毕后，电容变小 B．电容器充的电荷量越多，电容就越大 C．如果一个电容器没有电压，就没有充电的电荷量，也就没有电容 D．对于固定的电容器，它所充电荷量跟它两极板间所加电压的比值保持不变 考向02 电容的计算 例1. 有一充电的电容器，两板间的电压为3 V，所带电荷量为4.5×10－4 C，此电容器的电容是多少？将电容器的电压降为2 V，电容器的电容是多少？所带电荷量是多少？ 【变式训练1】一个平行板电容器，使它每板电荷量从Q1＝3.0×10－5 C增加到Q2＝3.6×10－5 C时，两板间的电势差从U1＝10 V增加到U2，求： (1)这个电容器的电容多大？ (2)U2为多少？ (3)如要使两极板电势差从10 V降为U2′＝6 V，则每板需减少多少电荷量？ 考向03 平行板电容器的动态分析 例1. （25-26高三上·上海宝山·期中）如图有一平行板电容器，极板间距为d，正对面积为S，极板间有一静止带电液滴，下列说法正确的是（     ） A．液滴带负电 B．闭合开关K，增大极板间距d，液滴向上移动 C．断开开关K，减小正对面积S，液滴向下移动 D．闭合开关K，A板下移，液滴电势能减小 【变式训练1】（25-26高二上·上海·课前预习）平行板电容器利用电场储能实现电荷调控，其电容由极板面积等几何参数共同决定。如图的电路中，是两金属板构成的平行板电容器，B板接地。先将电键K闭合，等电路稳定后再将K断开，然后将B板向下平移一小段距离，并且保持两板间的某点与A板的距离不变。则下列说法错误的是（　　） A．电容器的电容变小 B．电容器内部电场强度大小变大 C．两板之间电压变大 D．点电势升高 考向04 电容的充放电实验 例1. 41．（25-26高二上·上海徐汇·期中）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。 【变式训练1】在做“观察电容器的充、放电现象”实验时，先将开关S拨到位置1，一段时间后再拨到位置2。在此过程中，根据电压传感器与电流传感器测量数据得到的和图线可能为________。 A. B. C. D. 考向05 静电的利用与防止 例1.（25-26高二上·上海徐汇·期中）下列有关静电现象的说法中正确的是（     ） A．静电除尘器的原理是带电体吸引轻小不带电物体 B．印染厂应保持空气干燥，避免静电积累带来的潜在危害 C．高压输电线上方有两根导线与大地相连是为了输电线免遭雷击 D．油罐车在运输过程中会带静电，为避免电荷越积越多，油罐车应与地面绝缘 【变式训练1】（2025奉贤一模）如图是静电除尘装置的示意图，烟气从管口M进入，从管口N排出，当金属丝A、B两端接直流高压电源后，可实现减少排放烟气中粉尘的目的。为提高除尘的效率，A端应接直流高压电源的 （选涂：A．正极  B．负极），在除尘过程中，粉尘吸附的是空气分子在强电场作用下电离生成的 （选涂：A．阳离子  B．电子）。 考向06 雷电与避雷针 例1.（25-26高二上·上海·课前预习）闪电是由云层所累积的电荷引起的，通常是云层底部带负电，顶部带正电，云层下的地面带正电。当电场强度增大到足以击穿空气时，云层与云层之间或云层与地面之间发生的短时放电现象就是闪电。如果云层的高度降低，闪电更_________发生；如果一片带电云层与另一片同高度的不带电云层合并成更大面积的云层，闪电更_________发生。（两空均选填“可能”或“难以”） 【变式训练1】（25-26高二上·上海·课前预习）云层底部与地面之间的距离，击穿空气所需的电场强度，闪电是由云层所累积的电荷引起的，通常是云层底部带负电，顶部带正电，云层下的地面带正电。当电场强度增大到足以击穿空气时，云层与云层之间或云层与地面之间发生的短时放电现象就是闪电。云层底面的电势比地面_________（填“低”或“高”） _________V。 【变式训练2】（25-26高二上·上海宝山·阶段检测）静电在喷墨打印机中发挥着重要作用。下列关于静电的说法正确的是___________。 A．静电实验比较安全是因为电压较低 B．避雷针的原理是尖端放电 C．摩擦起电创造了电荷 D．库仑通过扭秤实验测出了静电力常量 真题溯源·考向感知 ——溯源真题逻辑，感知高考考向 （25年上海高考真题）特雷门琴 特雷门琴是世界第一件电子乐器。特雷门琴生产于1919年，由前苏联物理学家利夫·特尔门（Lev Termen）教授发明，艺名雷奥·特雷门（Leon Theremin）。同年已经由一位女演奏家作出公开演奏，尤甚者连爱因斯坦都曾参观，依然是世上唯一不需要身体接触的电子乐器。 1. 人手与竖直天线构成可视为如下图所示的等效电容器，与自感线圈L构成振荡电路。 （1）当人手靠近天线时，电容变大______（选填“变大”、“不变”、“变小”）。 （2）（多选）在电容器电荷量为零的瞬间，（ ）达到最大值。 A．电场能 B．电流 C．磁场能 D．电压 2. 有一平行板电容器，按如下图接入电路中。 （1）减小两平行板间距d时，电容会变大______（选填“变大”、“变小”、“不变”）。 （2）已知电源电压为U，电容器电容为C，闭合开关，稳定时，电容器的电荷量为______ 3．（25-26高二上·上海徐汇·期末）如图，将电容器的极板与验电器相连，充电后断开电源。在保持极板上电荷量不变的情况下在两极板间插入一块有机玻璃，图中验电器指针的偏角会______，说明两板间的电势差______，此时电容器的电容______（均选填“增大”、“减小”或“不变”）。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $