第10章 10.4 课时1 电容器的电容（分层评价）（Word版）-【未来密码】2026-2027学年高中物理必修第三册关键能力提升同步学案（人教版）

**基本信息** 本同步练按基础巩固（8题）、综合运用（4题）、拓广探索（1题）分层，梯度递进覆盖电容器电容核心知识，强化物理观念与科学思维，适配新授课巩固需求。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基础巩固|电容概念、影响因素、参数辨析|单考点选择题为主，如电容公式应用、静电计原理| |综合运用|电容与电路、传感器应用|结合生活情境（如口罩厚度检测、麦克风），考查科学推理| |拓广探索|电容能量计算、U-Q图像分析|综合能量观念与图像法，提升科学探究能力|

4. 电容器的电容 课时 1 电容器的电容 基础巩固 1. a、b 两个电容器如图甲所示，图乙是它们的部分参数. 由此可知，a、b 两个电容器的电容之比为 ( ) 第 1 题 A. 1 : 10 B. C. D. 64 : 1 2. 以下措施, 可以增大平行板电容器电容的是 ( ) A. 增大两板带电荷量 B. 增大两板间电压 C. 增大两板间的距离 D. 增大两板正对面积 3. 以下关于教材插图的说法正确的是( ) 甲 乙 第 3 题 A. 图甲中左为验电器, 右为静电计, 静电计不能检验物体是否带电 B. 利用图乙仪器探究带电小球间库仑力大小相关因素时需要测出小球电荷量 C. 图丙中高压设备间发生了尖端放电, 为避免此现象则设备表面应尽量光滑 D. 图丁中的器材为电容器,其电容为 , 击穿电压为 4. 下列描述对给定的电容器充电时电荷量 、电压 、电容 之间相互关系图像中,错误的是 ( ) A. B. C. D. 5. 如图所示是“研究电容器两极板间距对电容大小的影响”实验, 保持电荷量不变, 当极板间距增大时, 静电计指针张角增大, 则 ( ) 第 5 题 A. 极板间电势差减小 B. 电容器的电容增大 C. 极板间电场强度增大 D. 电容器储存能量增大 6. 如图甲所示为一可变电容器, 如图乙所示两个完全相同的半圆形平行金属板接在电路中，开始时两金属板正对，保持开关 闭合， 将上侧金属板转过 ，同时将两板之间的距离增大到原来的 ，则调整前、后 ( ) 第 6 题 A. 两极板间的电场强度之比为 B. 两极板间的电场强度之比为 C. 电容器的电容之比为 D. 电容器的电容之比为 7. 医用口罩是目前大众生活的必需品，而熔喷布是医用口罩的最核心的材料. 如图所示，工厂在生产熔喷布时为了实时监控其厚度, 通常要在生产流水线上设置传感器, 其中 A、B 为平行板电容器的上、下两个极板, 上下位置均固定，且分别接在恒压直流电源的两极上 (B 接正极, A 接负极), G 是灵敏电流计. 熔喷布变厚会导致电介质相对介电常数增大, 当熔喷布匀速从两极板间穿过时, 下列说法正确的是 ( ) 第 7 题 A. 熔喷布突然变厚时，A、B 两板上的电荷量减少 B. 熔喷布突然变厚时，A、B 两板间的电场强度增强 C. 熔喷布突然变厚时,有自 向 的电流流过灵敏电流计 D. 熔喷布的厚度未发生变化时, 灵敏电流计读数不为 0 8.(教材改编题)如图所示是某次心脏除颤器的模拟治疗，该心脏除颤器的电容器电容为 ,充电至 电压. 下列说法正确的是 ( ) 第 8 题 A. 电容器的额定电压就是击穿电压 B. 充电完毕后,电容器存储的电荷量为 C. 该电容器的电容与两板间的电势差成正比 D. 放电之后，该电容器的两极板电荷量为 0 ， 电容也为 0 综合运用 9. 通过手机内电容式加速度传感器可以实现运动步数的测量, 传感器原理如图所示, 电容器的 M 极板固定，与弹簧相连的 N 极板只能按图中标识的“前后”方向运动，则当手机( ) 第 9 题 A. 匀速运动时，电流表示数为 0，电容器 极板带负电 B. 由静止突然向前加速时，电容器的电容增大 C. 由静止突然向前加速时，流过电流表的电流由 向 D. 保持向前匀减速运动时，电流表示数变小 10. 传感器是自动控制设备中不可缺少的元件, 已经渗透到宇宙开发、环境保护、交通运输以及家庭生活等各个领域. 下列几种电容式传感器中, 通过改变电容器两极板间的距离而引起电容变化的是 ( ) 11. 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的，其工作原理如图所示， 振动膜与基板构成电容器，并与电阻、电池构成闭合回路，两极板间电压不变. 振动膜向右振动, 两极板间的距离减小, 则 ( ) 第 11 题 A. 振动膜带正电 B. 电容器电容减小 C. 电容器带的电荷量增加 D. 电容器两极板间的电场强度减小 12. 如图所示, 平行板电容器通过理想二极管与电压恒定的电源保持相连, 电容器的下极板 B 接地, 为电容器两板间的一点,现仅将 B 板下移一小段距离，下列说法正确的是_____( ) 第 12 题 A. 平行板电容器两极板间的电场强度的大小会发生改变 B. 平行板电容器的电容增大 C. 平行板电容器的电压保持不变 D. 点的电势升高 拓广探索 13. 电容器充、放电的电路图如图甲所示, 已知电容为 的电容器的最大带电荷量为 ,两平行板的间距为 ,电容器储存电能的表达式为 . 画出电容器的电压与带电荷量之间的关系图像如图乙所示, 下列说法正确的是 ( ) 第 13 题 A. 两极板间的电场强度最大为 B. 图乙中图像的斜率为 C. 对图乙，图像与横轴所围成的面积等于电容器所储存电能的一半 D. 电容器所储存的最大电能为 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 答案 学科网（北京）股份有限公司 $ 4. 电容器的电容 课时 1 电容器的电容 基础巩固 1. a、b 两个电容器如图甲所示，图乙是它们的部分参数. 由此可知，a、b 两个电容器的电容之比为 ( ) 第 1 题 A. 1 : 10 B. C. D. 64 : 1 【答案】A 【解析】由题图乙可知电容之比为 : . 故选 A. 2. 以下措施, 可以增大平行板电容器电容的是 ( ) A. 增大两板带电荷量 B. 增大两板间电压 C. 增大两板间的距离 D. 增大两板正对面积 【答案】D 【解析】平行板电容器电容与电荷量和板间电压无关, 根据 可知,要增大电容,可减小两板间的距离或增大两板正对面积, 或在两板间插入电介质. 故选 D. 3. 以下关于教材插图的说法正确的是( ) 甲 乙 第 3 题 A. 图甲中左为验电器, 右为静电计, 静电计不能检验物体是否带电 B. 利用图乙仪器探究带电小球间库仑力大小相关因素时需要测出小球电荷量 C. 图丙中高压设备间发生了尖端放电, 为避免此现象则设备表面应尽量光滑 D. 图丁中的器材为电容器,其电容为 , 击穿电压为 【答案】C 【解析】题图甲中左为验电器, 右为静电计, 静电计也能检验物体是否带电, A 错误; 利用题图乙仪器探究带电小球间库仑力大小相关因素时只需要知道小球带电荷量的关系, 不需要测出小球电荷量, B 错误; 高压电气设备的金属元件, 表面有静电，尖锐的地方更容易积累更多的电荷，金属元件表面要很光滑，这样做的目的是避免尖端放电，故 C 正确；题图丁所示的器材为电容器,其电容为 ,额定电压为 5.5 V, D 错误. 故选 C. 4. 下列描述对给定的电容器充电时电荷量 、电压 、电容 之间相互关系图像中,错误的是 ( ) A. B. C. D. 【答案】A 【解析】电容与两极板电荷量无关,与两极板的电压无关, 错误, 正确; 根据 ,电容不变, 与 成正比. 故 C 正确. 故选 A. 5. 如图所示是“研究电容器两极板间距对电容大小的影响”实验, 保持电荷量不变, 当极板间距增大时, 静电计指针张角增大, 则 ( ) 第 5 题 A. 极板间电势差减小 B. 电容器的电容增大 C. 极板间电场强度增大 D. 电容器储存能量增大 【答案】 【解析】根据 ,可得当极板间距增大时电容减小, 由于电容器的带电荷量不变, 故极板间电势差增大,故 A、B 错误; 根据 得 ,则电场强度不变, 故 C 错误; 移动极板的过程中要克服静电力做功, 则电容器储存能量增大, 故 D 正确. 故选 D. 6. 如图甲所示为一可变电容器, 如图乙所示两个完全相同的半圆形平行金属板接在电路中，开始时两金属板正对，保持开关 闭合， 将上侧金属板转过 ，同时将两板之间的距离增大到原来的 ，则调整前、后 ( ) 第 6 题 A. 两极板间的电场强度之比为 B. 两极板间的电场强度之比为 C. 电容器的电容之比为 D. 电容器的电容之比为 【答案】B 【解析】保持开关 闭合,电容器两端的电压保持不变, 对电容器 ,故 ,故 A 错误, B 正确; 电容器的电容 ,又 , ,联立解得 ,故 C、D 错误. 故选 B. 7. 医用口罩是目前大众生活的必需品，而熔喷布是医用口罩的最核心的材料. 如图所示，工厂在生产熔喷布时为了实时监控其厚度, 通常要在生产流水线上设置传感器, 其中 A、B 为平行板电容器的上、下两个极板, 上下位置均固定，且分别接在恒压直流电源的两极上 (B 接正极, A 接负极), G 是灵敏电流计. 熔喷布变厚会导致电介质相对介电常数增大, 当熔喷布匀速从两极板间穿过时, 下列说法正确的是 ( ) 第 7 题 A. 熔喷布突然变厚时，A、B 两板上的电荷量减少 B. 熔喷布突然变厚时，A、B 两板间的电场强度增强 C. 熔喷布突然变厚时,有自 向 的电流流过灵敏电流计 D. 熔喷布的厚度未发生变化时, 灵敏电流计读数不为 0 【答案】C 【解析】熔喷布变厚会导致电介质相对介电常数增大, 由电容器电容的定义式 和决定式 可知,电容器的电容增大, 不发生变化,上下极板位置均固定,即两板间距离 不发生变化,所以 两板上的电荷量增加,电场强度不变,是一个充电过程,有自 向 的电流流过灵敏电流计，故 A、B 错误，C 正确；熔喷布的厚度未发生变化时，电容器既不充电也不放电，灵敏电流计读数为 0，故 D 错误. 8.(教材改编题)如图所示是某次心脏除颤器的模拟治疗，该心脏除颤器的电容器电容为 ,充电至 电压. 下列说法正确的是 ( ) 第 8 题 A. 电容器的额定电压就是击穿电压 B. 充电完毕后,电容器存储的电荷量为 C. 该电容器的电容与两板间的电势差成正比 D. 放电之后，该电容器的两极板电荷量为 0 ， 电容也为 0 【答案】B 【解析】电容器的额定电压不是击穿电压, 额定电压小于击穿电压, 故 A 错误; 充电完毕后, 电容器存储的电荷量为 ,故 B 正确; 电容器的电容只有电容器自身决定, 与所带电荷量和两板间的电势差均无关, 故 C、D 错误. 故选 B. 综合运用 9. 通过手机内电容式加速度传感器可以实现运动步数的测量, 传感器原理如图所示, 电容器的 M 极板固定，与弹簧相连的 N 极板只能按图中标识的“前后”方向运动，则当手机( ) 第 9 题 A. 匀速运动时，电流表示数为 0，电容器 极板带负电 B. 由静止突然向前加速时，电容器的电容增大 C. 由静止突然向前加速时，流过电流表的电流由 向 D. 保持向前匀减速运动时，电流表示数变小 【答案】C 【解析】匀速运动时, N 板处于平衡状态, 两极板之间的距离 不变,根据 ,则电容器的 不变,电压不变, 根据 ,知电容器的电荷不会发生变化,故电流表示数为 0, M 板与电源正极相连, 故 M 板带正电, 故 A 错误; 由静止向前加速，加速度向前，弹簧的弹力增大，M、N 之间的距离 增大,根据 ,故电容器电容 减小,根据 ,可知电容器的电荷量减小,下极板与电源负极相连,故其带负电,电荷量减小时,负电荷由 极板流向电源负极, 故电流由 到 流过电流表,则 错误, 正确; 保持向前匀减速运动时，加速度不变，则 板在某位置静止不动，电容器电荷量不变, 电路中无电流, 故 D 错误. 故选 C. 10. 传感器是自动控制设备中不可缺少的元件, 已经渗透到宇宙开发、环境保护、交通运输以及家庭生活等各个领域. 下列几种电容式传感器中, 通过改变电容器两极板间的距离而引起电容变化的是 ( ) 【答案】C 【解析】A 是通过改变电介质板在电容器两极板间的深度引起电容变化的, A 错误; B 中电容器的一个极板是金属芯线,一个极板是导电液体,是通过改变电容器两极板间正对面积引起电容变化的, B 错误; 是通过改变两极板间的距离引起电容变化的, 正确; 是通过改变动片与定片间的正对面积,引起电容变化的, 错误. 11. 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的，其工作原理如图所示， 振动膜与基板构成电容器，并与电阻、电池构成闭合回路，两极板间电压不变. 振动膜向右振动, 两极板间的距离减小, 则 ( ) 第 11 题 A. 振动膜带正电 B. 电容器电容减小 C. 电容器带的电荷量增加 D. 电容器两极板间的电场强度减小 【答案】C 【解析】由题图可知,振动膜与电源负极相连,故振动膜带负电, 故 A 错误; 振动膜向右振动的过程中, 电容器两极板间的距离 减小,根据 可知,电容增大,故 错误; 电容器两极板间的电压 不变,根据 可知,电容器带的电荷量增加,故 正确; 不变, 减小,根据 可知,电容器两极板间的电场强度增大,故 错误. 故选 . 12. 如图所示, 平行板电容器通过理想二极管与电压恒定的电源保持相连, 电容器的下极板 B 接地, 为电容器两板间的一点,现仅将 B 板下移一小段距离，下列说法正确的是_____( ) 第 12 题 A. 平行板电容器两极板间的电场强度的大小会发生改变 B. 平行板电容器的电容增大 C. 平行板电容器的电压保持不变 D. 点的电势升高 【答案】D 【解析】当 B 板下移一小段距离,两板间距 增大,根据 可知 减小, B 错误; 与电源相连接,若 不变,则 ,电容器电荷量要减小,要放电,但由于二极管的单向导电导致电容器不能放电,故电容器电荷量 保持不变, 减小所以 增大, 错误; 根据 可知,因为 保持不变,所以当 变化时 不变, 错误; 增大,故 点的电势升高, 正确. 拓广探索 13. 电容器充、放电的电路图如图甲所示, 已知电容为 的电容器的最大带电荷量为 ,两平行板的间距为 ,电容器储存电能的表达式为 . 画出电容器的电压与带电荷量之间的关系图像如图乙所示, 下列说法正确的是 ( ) 第 13 题 A. 两极板间的电场强度最大为 B. 图乙中图像的斜率为 C. 对图乙，图像与横轴所围成的面积等于电容器所储存电能的一半 D. 电容器所储存的最大电能为 【答案】 【解析】由电容的定义式 ,可得 ,两极板间最大的电场强度 ,故 A 错误; 由上可知题图乙的斜率 ,故 错误; 电容器所储存的最大电能 ,故 D 正确; 对题图乙,图线与横轴所围成的面积 ,即等于储存的电能,故 错误. 故选 D. 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 答案 学科网（北京）股份有限公司 $