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

**基本信息** 聚焦电容与静电核心考点，通过基础-重难-真题三级演练构建从概念理解到综合应用的递进式训练体系，强化物理观念与科学思维。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |基础演练|9题|选择/填空为主，覆盖静电屏蔽、平衡条件、电容动态分析等基础题型|从静电现象利用到导体平衡原理，再到电容定义式与决定式的应用，形成"现象-规律-应用"逻辑链| |重难创新|3题|情境化综合题，结合雷雨云电容模型、充放电实验分析|以实际问题为载体，整合电场强度、电势差、能量转化等跨知识点，体现科学探究素养| |真题实战|1题|实验探究题，含图像分析与电容计算|还原真实考试情境，考查电容充放电规律的定量分析能力，强化科学论证与质疑创新|

第31讲 电容和静电利用与防止 目录 模拟·基础演练 2 ⏳题型01 静电的利用与防止 2 ⏳题型02 静电平衡的理解与应用 2 ⏳题型03 电容动态分析 3 ⏳题型04 电容的充放电过程 5 重难·创新演练 7 真题·实战演练 9 模拟·基础演练 ⏳题型01 静电的利用与防止 1. 下列与静电屏蔽无关的是（ ） A.避雷针的顶端做得很尖细 B.用几万伏的高压电电击关在金属笼里的鸟，而鸟安然无恙 C.超高压带电作业的工作人员穿戴的工作服用包含金属丝的织物制成 D.电视闭路线芯外常包有一层金属网 【答案】 A 【解析】 避雷针是应用尖端放电的原理，其余三项均是利用了金属对内部的静电屏蔽作用。 2．（25-26高二上·上海杨浦·阶段检测）（多选）静电在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．静电复印利用了静电吸附的原理 B．超高压带电作业工人穿戴的工作服选用含金属的材料是为了静电屏蔽 C．某些小汽车顶上有一根露在外面的小天线是用来避免雷击 D．静电喷漆时金属件与油漆雾滴带异种电荷，在静电引力作用下喷涂更均匀 【答案】ABD 【详解】A．静电复印利用了静电吸附的原理，从而利用了静电，A正确； B．超高压带电作业工人穿戴的工作服选用含金属的材料构成金属网，起到静电屏蔽的作用，故B正确； C．某些小汽车顶上有一根露在外面的小天线是无线电接收天线，不是避雷针，故C错误； D．静电喷漆时金属件与油漆雾滴带异种电荷，两者在静电引力的作用下相互吸引，所以喷涂更均匀，故D正确。 故选ABD。 ⏳题型02 静电平衡的理解与应用 3. 处于静电平衡中的导体，内部电场强度处处为零的原因是（ ） A.导体内部无任何电场 B.外电场不能进入导体内部 C.所有感应电荷在导体内部产生的合电场强度为零 D.外电场和所有感应电荷的电场在导体内部叠加的结果为零 【答案】 D 【解析】 导体A在电荷q的电场中处于静电平衡状态时，在导体内部任意一点，感应电荷产生的附加电场的场强与电荷q产生的场强大小相等，方向相反，此时导体的内部场强处处为0，电荷只分布在导体的外表面，且整个导体是一个等势体，故ABC错误，D正确。 4.一金属球，原来不带电，现沿球直径的延长线放置一均匀带电的细杆MN，如图所示，金属球上感应电荷产生的电场在球内直径上a、b、c三点的场强大小分别为Ea、Eb、Ec，三者相比，则（ ） A.Ea最大 B.Eb最大 C.Ec最大 D.Ea＝Eb＝Ec 【答案】 C 【解析】 处于静电平衡状态的导体内部场强处处为零，故a、b、c三点的场强都为零。 比较a、b、c三点感应电场的场强，实质上是比较带电体MN在这三点的场强。 由于c点离MN最近，故MN在c点的场强最大，感应电荷在c点的场强也最大。正确选项为C。 5.长为L的导体棒原来不带电，现将一带电量为+q的点电荷放在距棒左端R处，如图所示。当棒达到静电平衡后，棒内部的电场强度为_________，棒上感应电荷在棒内中点P产生的场强大小等于__________。 【答案】 ①. 0 ②. 【详解】[1]当棒达到静电平衡后，棒内部的电场强度处处为0。 [2]棒上感应电荷在棒内中点P产生的场强大小为 ⏳题型03 电容动态分析 6．（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。 7. 如图所示是一个由电池、电阻R、开关S与平行板电容器组成的串联电路，开关S闭合。一带电液滴悬浮在两板间P点不动，下列说法正确的是（ ） A.带电液滴可能带正电 B.增大两极板间距离的过程中，电阻R中有从a到b的电流，电容器中负电荷从B运动到A C.断开S，减小两极板正对面积的过程中，液滴将加速下降 D.断开S，减小两极板距离的过程中，液滴静止不动 【答案】 D 【解析】 带电液滴处于平衡状态，静电力向上，电场方向下，故液滴带负电，A选项错误； 由C＝ 和Q＝CU可知，两极板间距离增大的过程中，C变小，Q变小，因此电容器放电，电流方向从a到b，负电荷由B板经电源和电阻R流向A板，不能直接通过电容器从B到A，选项B错误； 断开S，由C＝、Q＝CU和U＝Ed知E＝，Q不变，S减小，所以E增大，静电力大于重力，液滴将加速上升，选项C错误； 由E＝知，Q不变，d减小，E不变，液滴静止不动，选项D正确。 ⏳题型04 电容的充放电过程 8.（24-25高二上·上海·期中）如图所示，电源电动势，内阻不计。传感器可以记录电压、电流随时间变化关系，开始记录数据后闭合电键，待电容充电完毕后断开电键S。图中阴影部分面积为3。求： （1）电容C； （2）小灯泡电阻； （3）断开电键S后小灯泡的焦耳热Q。 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】（1）由图2可知，电路稳定时电容器两端电压为；由图3可知，电路断开时， 电容器放电电量为，由电容定义式 可得电容器的电容为 （2）由图3可知电路稳定时电路中的电流为，由欧姆定律 电路断开瞬间电流为，由欧姆定律 解得 （3）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 故断开电键S后小灯泡的焦耳热Q为 9．如图所示，将一标着“击穿电压30V，2025μF”的电容器接入电路中。 （1）充电时开关S在_________ A．位置1 B．位置2 （2）当电压传感器示数为4.0V时，电容器所带的电荷量为_________mC； （3）将开关从位置2拨到1后，稳定前 ①电容器两板间的电场强度_________ ②电压传感器和电流传感器示数的比值大小_________ ③电压传感器和电流传感器示数的乘积大小_________ A．一直减小　　B．一直增大　　C．先减小后增大　　 D．先增大后减小 【答案】（1）A （2）8.1 （3） B B D 【详解】（1）充电时电容器需要与电源相连，开关S接位置1时与电源组成充电回路，开关S接位置2时不能完成充电，故A正确，B错误。 故选A。 （2）电压，电容 由电容定义式有 代入数据得 （3）[1]将开关从位置2拨到1后，稳定前电容器所带的电荷量不断增加，两极板间的电压不断增大，由匀强电场场强公式可知，两极板间距不变，电场强度不断增大，故选B； [2]将开关从位置2拨到1后，稳定前电容器所带的电荷量不断增加，两极板间的电压不断增大，充电电流不断减小，电压传感器和电流传感器示数的比值一直增大，故选B； [3]电压传感器和电流传感器示数的乘积表示电容器充电的瞬时功率；开始充电瞬间，电容器的电压为零，电流最大，瞬时功率为零；随着电压上升，电流逐渐减小，当电容器电压接近电源电动势时，电流衰减到零，功率最终趋近于零，因此电压传感器和电流传感器示数的乘积大小先增大后减小，故选D。 重难·创新演练 （25-26高三上·上海·阶段检测）雷雨云产生电荷，底层带负电，顶层带正电，而且还在地面产生正电荷，此正电荷如影随形地跟着云移动。 1．天上的一片雷雨云底层带电量为Q。假设云与大地构成了一个大电容器，且该电容器可视为平行板电容器，电容为C，下列说法中正确的是（　　） A．这片云与地面间的电压为 B．电场方向由地面指向雷雨云 C．若云层带电量增大，则电容C保持不变 D．若这片云与大地之间的距离减小，则电容C保持不变 2．当雷暴云中正电荷区与负电荷区的电场强达到一定程度时，空气将被击穿，从而形成我们看到的闪电。在某次闪电中，云和大地间的电压为1×108V，则一个电子从云层运动到地面，其电势能变化量△Ep为______eV；若闪电持续1秒，通过云层和大地间空气层的电荷量约为5000C，则此次闪电消耗的功率约为_______kW。如果某户家庭每月平均消耗的电能为100kW·h，那么，该闪电1秒释放的能量可供这户家庭使用______年。（结果均保留一位有效数字） 3．某同学用如图所示的电路做“观察电容器的充、放电现象”的实验。 （1）当开关S接“1”并稳定后，电容器上极板带___电（选填“正”或“负”）； （2）当开关S接到“2”的瞬间，电容器进行的是_______（选填“充电”或“放电”）过程，流过R的电流方向_______（选填“向左”或“向右”）。 （3）用电流传感器研究电容器充放电现象，电路如图所示。电容器电容为C，电源电动势大小为E，不计内阻，闭合开关S1，待电流稳定后再闭合开关S2，通过传感器的电流随时间变化如图，图线与t轴围成的两部分面积之差为多大？ 【答案】 1．ABC 2． −1×108 5×108 1×102 3．正 放电 向左 【解析】1．A．平行板电容器的电压与电荷量、电容的关系为，因此云与地面间的电压为，A正确； B．云底层带负电，则电场方向应指向云层（从正指向负），即从地面指向雷雨云，B正确； C．电容C由电容器本身结构决定（如极板面积、距离、介质），与带电量 Q无关，因此云层带电量增大时电容 C不变，C正确； D．平行板电容器的电容，与极板距离d成反比。云与大地距离减小，则 C增大，D错误。 故选ABC。 2．[1] 电势能变化量，代入数据得 [2]功率，，代入数据可得 闪电消耗的功率约为 [3] 家庭月均耗电，年耗电。闪电释放的能量 使用时间 3．[1] 电容器上极板与电源正极相连，所以带正电 [2] [3]当开关S接到“2”的瞬间，电容器与电阻R连接，正电荷将从电容器上极板出发，向左经过电阻R，与下极板的负电荷中和，为放电过程。 [4] 图线与t轴围成的面积表示电荷量。 闭合开关，待电流稳定后，电路处于断路状态，电容器两端电压为电源电动势，所带电荷量为， 闭合开关，待电流稳定后再闭合开关，与串联，电容器两端电压与两端电压相同，稳定后，此时电容器还剩下的电荷量， 而t轴下方的图线与横轴围成的面积为电容器放出的电荷量Q3，则图线与t轴围成的两部分面积之差为剩下的电荷量Q2， 真题·实战演练 1．（25-26高二上·上海·期中）电容器 （1）电容器是存储______的装置，物理量______反映了存储本领的大小。 （2）如图甲所示。 ①先将开关S扳到a，待电容器充电结束后将开关扳到b，利用传感器记录电容器的放电过程，得到该电容器放电过程的图像如图乙所示，根据图像估算出电容器开始放电时所带的电荷量______C，已知电源电压保持为2V，则电容器的电容______F。 ②将开关S扳到a，待电容器充电结束后，再向电容器两板间插入一块有机玻璃板，则在插入玻璃板的过程中，电容器的电容会______（选填“变大”、“变小”或“不变”），电路中电流表A中的电流方向为______（选填“c→d”或“d→c”）。 ③关于电容器在整个充、放电过程中的图像和图像的大致形状，可能正确的有______（q为电容器极板所带的电荷量，为两板的电势差）。 【答案】（1） 电荷量 电容 （2） 变大 d→c AD 【详解】（1）[1][2]电容器是存储电荷量的装置，物理量电容反映了存储本领的大小； （2）①[1]电容器放电时，根据 可知图像中，图线与横轴围成的面积表示电荷量的多少，由图乙可知，图线与横轴围成的面积大约有40个小方格，则通过电荷量为 [2]电容器的电容为 ②[3]向电容器中间插入一块有机玻璃板时，根据 电容器的变大，电容器的电容C变大； [4]根据 可知电容器极板带电量增加，电容器继续充电，则电路中电流表A中的电流方向为d→c。 ③[5]AB．电源给电容器充电时，极板上的电荷从未到有，从少到多，需要一个过程，在开始充电的瞬间，由于极板上没有电荷，电容器极板两端电压为零，此时电容器相当于短路，极板上很容易充上电荷，所以电荷量变化率刚开始比较大，随着电容极板上电荷数量的增加，电荷量变化率减小，电容放电时，刚开始两极板间电势差较大，电荷量的变化率较大，随着放电进行，两极板间电势差减小，电荷量变化率也减小，故A正确，B错误； CD．根据且C不变，可知与的变化情况相同，故C错误，D正确。 故选AD。 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 模拟·基础演练 2 ⏳题型01 静电的利用与防止 2 ⏳题型02 静电平衡的理解与应用 2 ⏳题型03 电容动态分析 3 ⏳题型04 电容的充放电过程 3 重难·创新演练 4 真题·实战演练 6 模拟·基础演练 ⏳题型01 静电的利用与防止 1. 下列与静电屏蔽无关的是（ ） A.避雷针的顶端做得很尖细 B.用几万伏的高压电电击关在金属笼里的鸟，而鸟安然无恙 C.超高压带电作业的工作人员穿戴的工作服用包含金属丝的织物制成 D.电视闭路线芯外常包有一层金属网 2．（25-26高二上·上海杨浦·阶段检测）（多选）静电在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．静电复印利用了静电吸附的原理 B．超高压带电作业工人穿戴的工作服选用含金属的材料是为了静电屏蔽 C．某些小汽车顶上有一根露在外面的小天线是用来避免雷击 D．静电喷漆时金属件与油漆雾滴带异种电荷，在静电引力作用下喷涂更均匀 ⏳题型02 静电平衡的理解与应用 3. 处于静电平衡中的导体，内部电场强度处处为零的原因是（ ） A.导体内部无任何电场 B.外电场不能进入导体内部 C.所有感应电荷在导体内部产生的合电场强度为零 D.外电场和所有感应电荷的电场在导体内部叠加的结果为零 4.一金属球，原来不带电，现沿球直径的延长线放置一均匀带电的细杆MN，如图所示，金属球上感应电荷产生的电场在球内直径上a、b、c三点的场强大小分别为Ea、Eb、Ec，三者相比，则（ ） A.Ea最大 B.Eb最大 C.Ec最大 D.Ea＝Eb＝Ec 5.长为L的导体棒原来不带电，现将一带电量为+q的点电荷放在距棒左端R处，如图所示。当棒达到静电平衡后，棒内部的电场强度为_________，棒上感应电荷在棒内中点P产生的场强大小等于__________。 ⏳题型03 电容动态分析 6．（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”）。 7. 如图所示是一个由电池、电阻R、开关S与平行板电容器组成的串联电路，开关S闭合。一带电液滴悬浮在两板间P点不动，下列说法正确的是（ ） A.带电液滴可能带正电 B.增大两极板间距离的过程中，电阻R中有从a到b的电流，电容器中负电荷从B运动到A C.断开S，减小两极板正对面积的过程中，液滴将加速下降 D.断开S，减小两极板距离的过程中，液滴静止不动 ⏳题型04 电容的充放电过程 8.（24-25高二上·上海·期中）如图所示，电源电动势，内阻不计。传感器可以记录电压、电流随时间变化关系，开始记录数据后闭合电键，待电容充电完毕后断开电键S。图中阴影部分面积为3。求： （1）电容C； （2）小灯泡电阻； （3）断开电键S后小灯泡的焦耳热Q。 9．如图所示，将一标着“击穿电压30V，2025μF”的电容器接入电路中。 （1）充电时开关S在_________ A．位置1 B．位置2 （2）当电压传感器示数为4.0V时，电容器所带的电荷量为_________mC； （3）将开关从位置2拨到1后，稳定前 ①电容器两板间的电场强度_________ ②电压传感器和电流传感器示数的比值大小_________ ③电压传感器和电流传感器示数的乘积大小_________ A．一直减小　　B．一直增大　　C．先减小后增大　　 D．先增大后减小 重难·创新演练 （25-26高三上·上海·阶段检测）雷雨云产生电荷，底层带负电，顶层带正电，而且还在地面产生正电荷，此正电荷如影随形地跟着云移动。 1．天上的一片雷雨云底层带电量为Q。假设云与大地构成了一个大电容器，且该电容器可视为平行板电容器，电容为C，下列说法中正确的是（　　） A．这片云与地面间的电压为 B．电场方向由地面指向雷雨云 C．若云层带电量增大，则电容C保持不变 D．若这片云与大地之间的距离减小，则电容C保持不变 2．当雷暴云中正电荷区与负电荷区的电场强达到一定程度时，空气将被击穿，从而形成我们看到的闪电。在某次闪电中，云和大地间的电压为1×108V，则一个电子从云层运动到地面，其电势能变化量△Ep为______eV；若闪电持续1秒，通过云层和大地间空气层的电荷量约为5000C，则此次闪电消耗的功率约为_______kW。如果某户家庭每月平均消耗的电能为100kW·h，那么，该闪电1秒释放的能量可供这户家庭使用______年。（结果均保留一位有效数字） 3．某同学用如图所示的电路做“观察电容器的充、放电现象”的实验。 （1）当开关S接“1”并稳定后，电容器上极板带___电（选填“正”或“负”）； （2）当开关S接到“2”的瞬间，电容器进行的是_______（选填“充电”或“放电”）过程，流过R的电流方向_______（选填“向左”或“向右”）。 （3）用电流传感器研究电容器充放电现象，电路如图所示。电容器电容为C，电源电动势大小为E，不计内阻，闭合开关S1，待电流稳定后再闭合开关S2，通过传感器的电流随时间变化如图，图线与t轴围成的两部分面积之差为多大？ 真题·实战演练 1．（25-26高二上·上海·期中）电容器 （1）电容器是存储______的装置，物理量______反映了存储本领的大小。 （2）如图甲所示。 ①先将开关S扳到a，待电容器充电结束后将开关扳到b，利用传感器记录电容器的放电过程，得到该电容器放电过程的图像如图乙所示，根据图像估算出电容器开始放电时所带的电荷量______C，已知电源电压保持为2V，则电容器的电容______F。 ②将开关S扳到a，待电容器充电结束后，再向电容器两板间插入一块有机玻璃板，则在插入玻璃板的过程中，电容器的电容会______（选填“变大”、“变小”或“不变”），电路中电流表A中的电流方向为______（选填“c→d”或“d→c”）。 ③关于电容器在整个充、放电过程中的图像和图像的大致形状，可能正确的有______（q为电容器极板所带的电荷量，为两板的电势差）。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $