电容器动态分析问题 专项练习 -2026-2027学年高二上学期物理人教版必修第三册

**基本信息** 聚焦电容器动态分析，以20道题构建“公式应用-电路状态-实际情境”三维训练体系，强化科学推理与模型建构。 **专项设计** |模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |电容器动态分析|20题（含触摸屏、指纹识别等实例）|电容决定式与定义式结合电路状态（电压/电荷量不变）分析；场强E=U/d或E=4πkQ/(εS)推导应用|从电容概念出发，通过C=εS/(4πkd)、Q=CU建立与场强、电势的关联，结合电路状态形成“C→Q/U→E/电势”分析链|

电容器动态分析问题（含答案） 一、单选题 1．手机电容式触摸屏的核心部件可简化为平行板电容器。手指按压触摸屏，两极板与手指间电场线如图所示。若维持电容器工作电压恒定，下列说法正确的是（     ） A．点的电场强度比点大 B．点的电势比点高 C．手指按压触摸屏时，电容器处于充电状态 D．手指按压触摸屏时，等效电容器电容变小 2．电容式触摸屏其原理可简化为如图所示的电路。平行板电容器的上极板A为可动电极，下极板B为固定电极，为两板间一固定点。当用手指触压屏幕上某个部位时，可动电极的极板会发生形变，形变过程中，电流表G中有从到的电流，则下列判断正确的是（　　） A．直流电源的端为电源负极 B．形变过程中，电容器放电 C．形变过程中，B板和点间的电势差减小 D．形变过程中，两板间的电压不断增大 3．如图所示，平行板电容器与理想电流表、定值电阻与电源连接，下列操作过程中产生的现象正确的是（　　） A．把上极板下移少许，极板带电荷量Q增大 B．把上极板左移少许，极板间电场强度E增大 C．把上极板上移少许，电容器的电容C增大 D．无论怎么移动极板，电容器的电容C保持不变 4．目前许多国产手机都有指纹解锁功能，用的指纹识别传感器是电容式传感器，如图所示。指纹的凸起部分叫做“嵴”，凹下部分叫做“峪”。传感器上有大量面积相同的小极板。当手指贴在传感器上时，这些小极板与正对的皮肤表面形成大量的小电容器，这样在“嵴”和“峪”处形成的电容器的电容大小不同，此时传感器给所有的电容器充电后达到同一电压值，然后电容器放电，电容小的电容器放电较快，根据放电快慢的不同，就可以探测到“嵴”和“峪”的位置，从而形成指纹图像数据。下列说法正确的是（     ） A．充电后在“嵴”处的电容器放电所需的时间短 B．沾水潮湿的手指头对指纹识别没有影响 C．若在手机屏上增贴了一层厚度均匀的玻璃膜，则指纹识别解锁功能无法使用 D．若手指上油脂较多，则会导致电容器放电时间延长 5．电容传声器是一种依靠电容量变化而起换能作用的传声器，也是目前运用最广、性能较好的传声器之一。如图所示为某电容传声器结构示意图，当人对着传声器讲话，膜片会振动。若某次膜片振动时，膜片与极板间的距离增大，则在此过程中（　　） A．膜片与极板间的电容减小 B．极板所带电荷量增大 C．膜片与极板间的电场强度增大 D．电阻R中有从下到上的电流通过 6．如图是测量运动步数的电容式传感器工作原理图，极板M固定、极板N可动。人在运动的过程中，若M、N两极板距离减小，则（     ） A．两极板间的电压增大 B．电流由经电流表流向 C．电容器的电容减小 D．两极板间的电场强度增大 7．如图，电源、开关S、定值电阻、、光敏电阻和电容器连接成电路，电容器的两平行板水平放置。当开关S闭合，有强光照射光敏电阻时，一带电液滴恰好静止在电容器两板间的点，当无光照射光敏电阻时（光敏电阻的阻值变大），以下说法正确的是（　　） A．液滴仍保持静止 B．液滴向上运动 C．电容器所带电荷量减少 D．点电势变高 8．如图所示，平行板电容器与理想电流表、滑动变阻器R与电源连接，下列操作过程中产生的现象正确的是（　　） A．把上极板下移少许，有电流由a向b流过电流表 B．将滑片向右移，有电流由b向a流过电流表 C．在两极板间插入电介质，有电流由向流过电流表 D．把上极板左移少许，有电流由向流过电流表 9．如图所示，两块较大的金属板A、B平行水平放置并与一电源相连。开关S闭合后，两板间有一质量为m、电荷量为q的油滴恰好在P点处于静止状态。则下列说法正确的是（　　） A．在S仍闭合的情况下，若将A板向下平移一小段距离，则油滴向下加速运动，G中有b→a的电流 B．在S仍闭合的情况下，若将A板向右平移一小段距离，则油滴保持静止不动，G中有a→b的电流 C．若将S断开，且将A板向下平移一小段距离，P点电势变小 D．若将S断开，再将B板向下平移一小段距离，P点电势变小 10．如图所示，平行板电容器与电源连接，下极板B接地，开关S闭合，电容器两极板间P点处有一带电油滴处于静止状态。下列说法正确的是（　　） A．带电油滴带负电 B．上极板A竖直下移一小段距离，电容器的电容变小 C．断开开关，A板竖直下移一小段距离，带电油滴仍然保持静止 D．保持开关闭合，A板水平左移一小段距离过程中，电流表中有从a向b的电流通过 11．如图所示，平行金属板与电源连接。一点电荷由a点移动到b点的过程中，电场力做功为W。现将上、下两板分别向上、向下移动，使两板间距离增大为原来的2倍，再将该电荷由a移动到b的过程中，电场力做功为（     ） A．0.5W B．1W C．2W D．4W 12．如图所示，在平行板电容器中固定一个带负电质点P，电容器下极板接地。电源电动势和内阻分别为E和r，电流表和电压表均视为理想电表，电压表和电流表示数为U和I。当滑动变阻器R4的滑片向b端移动时，下列说法正确的是（　　） A．电压表示数U增大、电流表示数I减小 B．R3消耗的电功率变大 C．P质点的电势能增加 D．电压表的示数U与电流表的示数I的比值不变 二、多选题 13．教室的一体机屏幕多为电容屏，具有灵敏度高的特点。电容式触摸屏其原理可简化为如图所示的电路，其直流电源的电压保持稳定。平行板电容器的上极板为可动电极，下极板为固定电极，为两板间一定点。当用手指触压屏幕上某个部位时，可动电极的极板会发生形变，同时也相当于将板接地，形变过程中，电流表G中有从到的电流，则下列判断正确的是（     ） A．触压过程中，电容器电容变小 B．触压过程中，电容器的带电量增大 C．直流电源的端为电源负极 D．触压过程中，点电势升高 14．如图所示，平行板电容器B极板接地，在两极板间的处固定一负点电荷，开关闭合，电路稳定后，下列说法正确的是（　　） A．若保持开关闭合，将A板向上平移少许，则极板间场强减小 B．若保持开关闭合，将B板向下平移少许，则极板电荷量减少 C．若断开开关，将B极板向下平移少许，则极板间场强不变，处电势降低 D．若断开开关，将A板向左平移少许，则极板间场强变大 15．电容传声器是一种依靠电容量变化而起换能作用的传声器，也是目前运用最广、性能较好的传声器之一。如图所示为某电容传声器结构示意图，当人对着传声器讲话，膜片会振动。若某次膜片振动时，膜片与极板间的距离减小，则在此过程中（     ） A．膜片与极板间的电容减小 B．膜片与极板间的电压减小 C．极板所带电荷量增大 D．膜片与极板间的电场强度增大 16．如图所示为一款医用输液自动报警装置。一段输液管夹在平行板电容器间，输液时电路闭合，当所夹输液管中液面在电容器中逐渐下降时，报警器开始报警，则报警时，下列说法正确的是（    ） A．电容器的电容变大 B．电容器的电容变小 C．电阻中有从到的电流 D．电阻中有从到的电流 17．如图所示，电路中a、b两点之间接有一灵敏电流计，电容器两极板间有一电荷q处于静止状态。若将两极板的间距变小，则（　　） A．电荷将向上加速运动 B．电荷将向下加速运动 C．电容器充电，灵敏电流计中将有从a到b的电流 D．电容器放电，灵敏电流计中将有从b到a的电流 18．如图所示，平行板电容器两极板与直流电源、定值电阻连接，电容器下板接地，两板间点有一带电油滴恰好处于静止状态，现将上极板向上移动，则下列说法正确的是（     ） A．中有从到的电流 B．两极板间电场强度减小 C．油滴的电势能不变 D．油滴将向下运动 19．如图所示，两块较大的金属板、平行水平放置并与一电源相连，闭合后，两板间有一质量为、电荷量为的油滴恰好在点处于静止状态。则下列说法正确的是（　　） A．在仍闭合的情况下，若将板向右平移一小段距离，则油滴向下加速运动 B．在仍闭合的情况下，若将板向右平移一小段距离，则油滴保持静止不动 C．若将断开，且将板向左平移一小段距离，点电势降低 D．若将断开，再将板向左平移一小段距离，点电势升高 20．如图所示，A、B为两块水平放置的金属板，通过闭合的开关S分别与电源两极相连，两板中央各有一个小孔a和b。在a孔正上方某处有一带电质点由静止开始下落，若不计空气阻力，该质点到达b孔时速度恰为零，然后返回，下列说法正确的是（     ） A．保持S闭合，将A板适当右移，质点能穿过b孔 B．保持S闭合，将B板适当下移，质点不能穿过b孔 C．先断开S，再将A板适当上移，质点不能穿过b孔 D．先断开S，再将B板适当左移，质点不能穿过b孔 第1页（共4页） ◎ 第2页（共4页） 第1页（共4页） ◎ 第2页（共4页） 学科网（北京）股份有限公司 《电容器动态分析问题》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 C A A D A D C D D C 题号 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 答案 A C BC ABD CD BC AC BD BC CD 1．C 【详解】A．电场线越密的地方场强越大，电场线越疏的地方场强越小，由图可知，M点的电场强度小于N点的电场强度，故A错误； B．顺着电场线电势逐渐降低，则N点的电势大于M点的电势，故B错误； CD．手指按压触摸屏时，电容器两极板间距d减小，根据可知，电容C增大，又因为U不变，根据Q=CU可知，Q增大，即电容器处于充电状态，故C正确，D错误。 故选C。 2．A 【详解】B．当用手指触压屏幕时，极板间距离减小，根据电容决定式，可知电容器的电容增大。根据可知电容器电荷量增加，处于充电状态，故B错误； A．电流表G中有从到的电流，同时电流要从电源正极流出，可知直流电源的端为电源负极。故A正确； C．电容器两板间电压不变，距离d减小，根据，可知板间电场强度增大。B板和P点间的距离不变，根据 可知B板和P点间的电势差增大，故C错误； D．电容器始终与直流电源相连，两板间的电压保持不变，故D错误。 故选A。 3．A 【详解】A．上极板下移，极板间距减小，由得电容增大；不变，由，得极板带电量增大，故A正确； B．上极板左移，正对面积减小，极板间距不变，不变，由得极板间电场强度不变，故B错误； C．上极板上移，增大，由得电容减小，故C错误； D．移动极板改变极板间距或正对面积，由电容决定式可知，电容会发生变化，故D错误。 故选A。 4．D 【详解】A．根据可知，电容器两极板间距越小，电容越大，放电所需时间越大。故A错误； B．沾水潮湿会使指纹凸起与凹下部分模糊，因此对指纹识别有影响。故B错误； C．若在手机屏上增贴了一层厚度均匀的玻璃膜，对指纹本身凸起凹下没有影响，指纹识别功能可以正常使用。故C错误； D．若手上油脂较多，根据可知极板间介质的介电常数变大，电容变大，放电时间变大。故D正确。 故选D。 5．A 【详解】A．振动膜片振动时，膜片与极板距离增大，电容器两极板的距离d增大，根据 可知电容减小，故A正确； BD．题图可知电容器两端电压U不变，由公式可知，U不变的情况下，电容减小，电容器极板所带电荷量Q减少，电容器放电，故电阻R中有从上到下的电流通过，故BD错误； C．因为电容器两端电压U不变，电容器两极板的距离d增大，根据可知，场强E减小，故C错误。 故选A。 6．D 【详解】A．电容器保持与电源连接，两极板间的电压保持不变，故A错误； BC．两极板间距减小，则根据知电容器的电容增大；根据，电容器带电量增大，则电容器充电，电流由a向b流过电流表，故BC错误； D．根据可知电压不变，电容器两极板间距变小，则电场强度增大，故D正确。 故选D。 7．C 【详解】AB．当有强光照射时，带电液滴恰好静止，则说明此时液滴所受的重力和电场力等大反向；当无光照射光敏电阻时，光敏电阻的阻值变大，则根据闭合电路欧姆定律可知，电路中的电流减小，所以两端的电压减小。由于电容器并联在两端，所以电容器两板间的电压减小。由可知，电容器两板间的场强减小，所以液滴所受的电场力减小，液滴将向下运动，故AB错误； C．电容器两板间的电压减小，而电容不变，则由可知，电容器所带的电荷量减小，故C正确； D．电容器的下极板接地，则下极板的电势始终为0，则有 由于电容器两板间的场强减小，而M点与下极板的距离不变，所以M点与下极板的电势差减小，则M点的电势会降低，故D错误。 故选C。 8．D 【详解】A．把上极板下移少许，根据电容公式可知，减小，增大。 由于电容连接电源，故电容两极电压不变，由知电容器电量增加，电容器充电，电流由向流过电流表，故A错误； B．将滑片向右移，不改变电容器电压，电容器带电量不变，没有电流，故B错误； C．在两极板间插入电介质，电容增大，故电容器充电，电流由向流过电流表，故C错误； D．把上极板左移少许，S减小，则电容减小，故电容器放电，电流由向流过电流表，故D正确； 故选D。 9．D 【详解】A．在S仍闭合的情况下，依题意电容器与电源保持连通状态，极板间电压不变，根据 若将A板向下平移一小段位移，减小，可知极板间匀强电场的场强变大，受力变大，油滴向上加速运动；根据 可知电容器电容增大，由 可知极板上电荷量增加，电容器处于充电状态，G中有a→b的电流，故A错误； B．同理可知，在S仍闭合的情况下，极板间电压不变，根据 可知若将A板向右平移一小段位移，极板间匀强电场的场强不变，受力不变，油滴仍然静止；根据 若将A板向右平移一小段位移，极板的正对面积减小，电容器电容减小，极板上电荷量减小，电容器处于放电状态，G中有b→a的电流，故B错误； C．若将S断开，则极板上电荷量不变，将A板向下平移一小段位移，减小，根据，， 可得 则匀强电场的场强不变，根据 因为P点到B板的距离不变，P、B间电势差不变，B板接地，P点电势不变，故C错误； D．与C选项同理可知，将B板向下平移一小段位移，则匀强电场的场强不变，根据 因为P点到B板的距离增大，P、B间电势差变大，B板接地，P点电势变小，故D正确。 故选D。 10．C 【详解】A．由于下极板B与电源相连，上极板与电源负极相连，所以两极板间电场强度方向向上，油滴处于静止状态，则油滴受到竖直向下的重力和竖直向上的电场力。电场力与电场强度方向相同，则油滴带正电，故A错误； BD．保持开关闭合，电容器两极板的电压保持不变，A板竖直下移一小段距离，则板间距d变小，根据可知，电容器的电容变大，同理，若A板水平左移一小段距离过程中，两极板正对面积S减小，则电容C减小，根据可知，电容器所带电荷量变小，则电容器放电，所以流过电流表的电流方向从b到a，故BD错误； C．断开开关，电荷量Q不变，根据，和可知，电场强度不变，即电场力不变，故油滴仍处于静止状态，故C正确。 故选C。 11．A 【详解】电容器始终与电源连接，两极板间的电压保持不变，由匀强电场的场强公式可知，当两板间距离增大为原来的2倍时，板间电场强度变为原来的 电场力做功（为、两点沿电场线方向的距离） 由于、两点位置固定，沿电场线方向距离不变，故电场力做功变为原来的，即。 故选A。 12．C 【详解】AB．当滑动变阻器的滑片向端移动时，滑动变阻器阻值减小，外电路总电阻减小，根据欧姆定律可知电路干路的电流增大，和、并联电路两端的电压 可知和、并联电路两端的电压变小，根据欧姆定律可知流过的电流变小，根据可知消耗的电功率变小，由于总电流减大，则流过、的电流变大，即电流表示数变大，根据 可知电压表示数变小，故AB错误； C．根据可知电容器极板间的电场强度减小，根据根据可知质点所在位置的电势降低，质点带负电，根据可知质点的电势能增加，故C正确； D．电压表的示数U与电流表的示数I的比值为接入电路的的阻值，由于减小，则比值减小，D错误。 故选C。 13．BC 【详解】A．平行板电容器电容决定式为，触压时可动电极A形变，极板间距减小，其余量不变，因此电容变大，故A错误； B．电容器始终与直流电源相连，极板间电压等于电源电压保持稳定，根据，增大时，电容器带电量增大，故B正确； C．电容器带电量增大，对应电容器的充电过程。电流表中电流从到，说明正电荷从流向可知c为电源负极，故C正确； D ．由于电容器两端电压U不变，根据，由于d减小，可知极板间电场强度E增大，A板接地，A板电势为0，由于AB板间电压U不变，所以极板B的电势不变，设P点与极板B的距离为，则有 不变，E增大，可知减小，即点P电势降低，故D错误。 故选BC。 14．ABD 【详解】A．若保持开关闭合，极板电压不变，将A板向上平移少许，间距增大，由知减小，故A正确； B．若保持开关闭合，极板电压U不变，根据，可知将B板向下平移少许，间距增大，导致电容C减小；根据可知，电容器的带电量减小，故B正确； C．若断开开关，电容器的带电量不变。根据电容的定义式，电容器的决定式，电场强度为 可得 即与无关，所以将B极板向下平移少许，两极板间的电场强度不变，导致C点与B板的电势差增大，因B板接地，电势为零，即C点电势增大，故C错误； D．若断开开关，电容器的带电量不变。根据电容的定义式、电容器的决定式和公式可得，将A板向左平移少许，则极板间场强变大，故D正确。 故选ABD。 15．CD 【详解】A．根据平行板电容器的电容决定式 由题意有膜片与极板间的距离减小，所以电容增大，故A错误； B．根据结构图，由于膜片和极板分别与电源的正负极相连，所以其之间的电压，故B错误； C．根据公式 由选项A可知增大，所以极板所带电荷量增大，故C正确； D．根据公式 由选项B得不变，由题意有膜片与极板间的距离减小，所以电场强度增大，故D正确。 故选CD。 16．BC 【详解】AB．报警时电容器中的介电常数减小，由可知，电容器的电容减小，A错误，B正确； CD．电容器放电，电阻中有从到的放电电流，C正确，D错误。 故选BC。 17．AC 【详解】AB．由于两极板间的电势差不变，根据 可知，两极板间的距离减小时，极板间的电场强度增大，电荷受到的电场力增大，因此电荷向上做加速运动，故A正确，B错误； CD．根据 可知将两极板的间距变小，电容器的电容增大，而电容器两极板间的电势差不变，结合 可知极板上的电荷量增大，电容器充电，而电容器上极板带正电，则灵敏电流计中将有从a到b的电流，故C正确，D错误。 故选AC。 18．BD 【详解】A．将上极板A向上移动，板间距离增大，根据可知，电容器电容变小，由于电容器一直与电源相连，电容器电压不变，根据可知，电容器所带电荷量减小，则R中有从a到b的电流，故A错误； BCD．根据，由于不变，增大，则两极板间电场强度变小，油滴受到的电场力变小，油滴将向下运动，电场力对油滴做负功，所以油滴的电势能增大，故C错误，BD正确。 故选BD。 19．BC 【详解】AB．在S仍闭合的情况下，依题意电容器与电源保持连通状态，极板间电压不变，根据可知，若将A板向右平移一小段位移，d不变，可知极板间匀强电场的场强不变，液滴受到的电场力不变，因此油滴依然保持静止状态，故A错误，B正确； CD．若将S断开，则极板上电荷量不变，将A板向左平移一小段位移，极板的正对面积S减小，根据可知，可知电容器电容减小，结合可知，可知极板间电势差增大，由可知，极板间的电场强度增大，P、B间电势差增大，B板接地，P点电势低于B点，可知P电势降低，故C正确，D错误。 故选BC。 20．CD 【详解】A．设质点出发点距a孔高度为，原板间距为，电源电动势为，质点初末速度均为0，因此得 A板右移仅改变正对面积，板间距不变，仍满足 质点到达孔速度仍为0，不能穿过孔，故A错误； B．B板下移，新板间距，总功 说明质点到达孔速度大于0，能穿过孔，故B错误； C．平行板电容器断开后，电场强度 A板适当上移，板间距 正对面积不变，因此不变。总下落距离仍为，总功 说明质点到达孔前速度已减为0，不能穿过孔，故C正确； D．B板适当左移，板间距不变，正对面积减小，因此增大，即 总功 说明质点到达孔前速度已减为0，不能穿过孔，故D正确。 故选CD。 答案第1页（共2页） 答案第1页（共2页） 学科网（北京）股份有限公司 $