【物理】2018届一轮复习人教版高考物理考点一遍过专题35电容器 16页

‎ ‎ ‎ ‎ 一、电容器的充、放电和电容的理解 ‎1．电容器的充、放电 ‎（1）充电：使电容器带电的过程，充电后电容器两极板带上等量的异种电荷，电容器中储存电场能。‎ ‎（2）放电：使充电后的电容器失去电荷的过程，放电过程中电场能转化为其他形式的能。‎ ‎2．电容 ‎（1）定义：电容器所带的电荷量Q与电容器两极板间的电势差U的比值。‎ ‎（2）定义式：。‎ ‎（3）物理意义：表示电容器容纳电荷本领大小的物理量。‎ ‎3．平行板电容器 ‎（1）影响因素：平行板电容器的电容与正对面积成正比，与介质的介电常数成正比，与两板间的距离成反比。‎ ‎（2）决定式：，k为静电力常量。‎ 特别提醒 适用于任何电容器，但仅适用于平行板电容器。‎ 二、平行板电容器的动态分析 ‎1．对公式的理解 电容，不能理解为电容C与Q成正比、与U成反比，一个电容器电容的大小是由电容器本身的因素决定的，与电容器是否带电及带电多少无关。‎ ‎2．运用电容的定义式和决定式分析电容器相关量变化的思路 ‎（1）确定不变量，分析是电压不变还是所带电荷量不变。‎ ‎（2）用决定式分析平行板电容器电容的变化。‎ ‎（3）用定义式分析电容器所带电荷量或两极板间电压的变化。‎ ‎（4）用分析电容器两极板间电场强度的变化。‎ ‎3．电容器两类问题的比较 分类 充电后与电池两极相连 充电后与电池两极断开 不变量 U Q d变大 C变小→Q变小、E变小 C变小→U变大、E不变 S变大 C变大→Q变大、E不变 C变大→U变小、E变小 εr变大 C变大→Q变大、E不变 C变大→U变小、E变小 ‎4．解电容器问题的常用技巧 ‎（1）在电荷量保持不变的情况下，电场强度与板间的距离无关。‎ ‎（2）对平行板电容器的有关物理量Q、E、U、C进行讨论时，关键在于弄清哪些是变量，哪些是不变量，在变量中哪些是自变量，哪些是因变量，抓住、Q＝CU和进行判定即可。‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ 如图所示，关于平行板电容器的充、放电，下列说法正确的是 A．开关接1时，平行板电容器充电，且上极板带正电 B．开关接1时，平行板电容器充电，且上极板带负电 C．开关接2时，平行板电容器放电，且上极板带正电 D．开关接2时，平行板电容器放电，且上极板带负电 ‎【参考答案】A ‎【详细解析】开关接1时，平行板电容器充电，上极板与电源的正极相连，所以带正电，故A对B错。开关接2时，平行板电容器被导线短接而放电，瞬间极板上的电荷中和，均不带电，故CD错。‎ ‎ ‎ ‎1．对一电容器充电时电容器的电容C，带电荷量Q，电压U之间的关系图象如下图所示，其中正确的是 ‎ ‎ ‎【答案】CD ‎ ‎【名师点睛】解决本题的关键是掌握电容的定义式，知道C与Q和U无关，根据，知Q与U成正比，同时理解电容器电容大小与哪些因素有关。‎ ‎2．两个较大的平行板A、B相距为d，分别接在电压为U的电源正负极上，开关S闭合时质量为m，带电量为–q的油滴恰好静止在两板之间，如图所示，在保持其他条件不变的情况下，将两板非常缓慢地水平错开一些，以下说法正确的是 A．油滴将向上运动，电流计中的电流从b流向a B．油滴将下运动，电流计中的电流从a流向b C．油滴静止不动，电流计中的电流从a流向b D．油滴静止不动，电流计中无电流流过 ‎【答案】C ‎【解析】将两板缓慢地错开一些，两板正对面积减小，根据电容的决定式 得知，电容减小，而电压不变，则由 知，电容器带电量减小，电容器处于放电状态，电路中产生顺时针方向的电流，则电流计中有a→b的电流。由于电容器板间电压和距离不变，则由，知板间场强不变，油滴所受电场力不变，仍处于静止状态。故C正确。ABD错误。故选：C。‎ ‎ ‎ ‎ ‎ 如图所示，先接通K使平行板电容器充电，然后断开K。再使电容器两板间距离增大，则电容器所带的电荷量Q、电容C、两板间电压U、板间场强E的变化情况是 ‎ ‎ A．C不变，Q变小，U不变，E变小 B．C变小，Q变小，U不变，E不变 C．C变小，Q不变，U变大，E变小 D．C变小，Q不变，U变大，E不变 ‎【参考答案】D ‎【详细解析】电容器与电源断开，电荷量保持不变，增大两极板间距离时，根据，知电容C变小，根据，知两极板间的电势差U变大，根据 ‎，知电场强度E不变，故D正确，ABC错误。‎ ‎【名师点睛】解决电容器的动态分析问题关键抓住不变量。若电容器与电源断开，电量保持不变；若电容器始终与电源相连，电容器两端间的电势差保持不变。‎ ‎ ‎ ‎1．如图所示，A、B是两块平行金属极板，充电后与电源断开。A板带正电，B板带负电并与地连接，有一带电微粒悬浮在两板间P点处静止不动。现将B板上移到虚线处，则下列说法正确的是 ‎ ‎ A．带电微粒的电性为正 B．平行板电容器电容增大 C．极板间P点的电势升高 D．带电微粒的电势能增大 ‎【答案】BD ‎ ‎2．如图所示，将一平行板电容器通过开关S与电源相连，极板A、B与水平面平行。闭合开关，待电路达到稳定后，将A板向下平移一小段距离（如图中虚线所示），这样会使 ‎ ‎ A．平行板电容器的电容变大 B．平行板电容器的电容变小 C．平行板AB间的电场强度变大 D．平行板AB间的电场强度变小 ‎【答案】AC ‎【解析】将A板向下平移一小段距离，板间距离d减小，根据电容的决定式分析得知，电容变大。故A正确；B 错误；平行板电容器与电源相连，板间电压不变，由E=U∕d得知，AB间的电场强度变大。故C正确，D错误。‎ ‎ ‎ ‎ ‎ 某电容式话筒的原理如图所示，E为电源，R为电阻，薄片P和Q为两金属极板，对着话筒说话时，P振动而Q可视为不动，当P、Q间距增大的过程中 ‎ ‎ A．P、Q构成的电容器的电容增大 B．P上电荷量保持不变 C．有电流自M经R流向N D．PQ间的电场强度不变 ‎【参考答案】C ‎【详细解析】电容式话筒与电源串联，电压保持不变。在P、Q间距增大过程中，根据电容决定式得电容减小，又根据电容定义式得电容器所带电量减小，电容器的放电电流通过R的方向由M到N，根据场强知场强变小，故C正确，ABD错误。‎ ‎ ‎ ‎1．如图所示，一水平放置的平行板电容器带上一定电荷量后，将下极板B接地，一带负电油滴静止于两极板间的P点。现将平行板电容器的上极板A竖直向下移动一小段距离，下列说法正确的是 ‎ ‎ A．P点的电势将增大，带电油滴将向上运动 B．P点的电势将增大，带电油滴将向下运动 C．P点的电势不变，带电油滴仍然静止 D．P点的电势不变，带电油滴将向上运动 ‎【答案】C ‎【解析】两极板间的电荷量恒定，、、，可得，即两极板间的电场强度，与两极板间的距离无关，电场强度不变，所以油滴受力不变，仍处于静止状态，因为P到下极板的距离不变，而B极板电势恒为零，根据，可得P点的电势不变，故C正确。‎ ‎【名师点睛】在分析电容器动态变化时，需要根据判断电容器的电容变化情况，然后结合， 等公式分析，需要注意的是，如果电容器和电源相连则电容器两极板间的电压恒定，如果电容器充电后与电源断开，则电容器两极板上的电荷量恒定不变。‎ ‎2．如图所示，M、N是两块水平放置的平行金属板，R0为定值电阻，R1和R2为可变电阻，开关S闭合。质量为m的带正电荷的微粒从P点以水平速度v0射入金属板间，沿曲线打在N板上的O点。若经下列调整后，微粒仍从P点以水平速度v0射入，则关于微粒打在N板上的位置说法正确的是 ‎ ‎ A．保持开关S闭合，增大R1，粒子打在O点左侧 B．保持开关S闭合，增大R2，粒子打在O点左侧 C．断开开关S，M极板稍微上移，粒子打在O点右侧 D．断开开关S，N极板稍微下移，粒子打在O点右侧 ‎【答案】A ‎【名师点睛】本题关键分析电容器的电压是否变化。当断开开关S，改变板间距离时，板间场强不变，油滴也保持不动。‎ ‎ ‎ ‎1．下列关于电容器和电容的说法中，错误的是 A．电容器A的体积比电容器B大，说明A的电容一定比B的大 B．电容器所带的电荷量是指每个极板所带电荷量的代数和 C．对于同一电容器，无论电容器的电压如何变化（小于击穿电压且不为零），它所带的电荷量与电压比值恒定不变 D．一固定电容器的电荷量增加1.0×10–6 C，两极板间电压升高10 V，则其电容为0.1 μF ‎2．某电容器的电容是30 μF，额定电压为200 V，击穿电压为400 V，对于该电容器，下列说法正确的是 A．为使它的两极板间的电压增加1 V，所需要的电荷量是3×10－5 C B．给电容器1 C的电荷量，两极板间的电压为3×10－5 V C．该电容器能容纳的电荷量最多为6×10－3 C D．该电容器能承受的最大电压为200 V ‎3．一个电容器所带电荷量增加4×10–7 C时，其电势差增加了20 V，则它的电容是 A．1×10–8 F B．2×10–8 F C．4×10–8 F D．8×10–8 F ‎4．对水平放置的平行板电容器，下列说法正确的是 A．将两极板平行错开，使正对面积减小，电容将减小 B．将两板间的距离增大，电容将增大 C．在下板的内表面上放置一面积和极板相等、厚度小于极板间距离的陶瓷板，电容将减小 D．在下板的内表面上放置一面积和极板相等、厚度小于极板间距离的铝板，电容将减小 ‎5．根据大量科学测试可知，地球本身是一个电容器，通常大地带有50万库左右的负电荷，而地球上空存在一个带正电的电离层，这两者之间便形成一个已充电的电容器，它们之间的电压为300 kV左右。地球的电容约为 A．0.17 F B．l.7 F C．17 F D．170 F ‎6．如图所示，电容器极板间有一可移动的电介质板，介质与被测物体相连，电容器接入电路后，通过极板上物理量的变化可确定被测物体的位置，则下列说法中正确的是 ‎ ‎ A．若电容器极板间的电压不变，x变大，电容器极板上带电荷量增加 B．若电容器极板上带电荷量不变，x变小，电容器极板间电压变大 C．若电容器极板间的电压不变，x变大，有电流流向电容器的正极板 D．若电容器极板间的电压不变，x变大，有电流流向电容器的负极板 ‎7．如图所示，两板间距为d的平行板电容器与一电源连接，开关K闭合，电容器两极板间有一质量为m，带电荷量为q的微粒静止不动，下列各叙述中正确的是 ‎ ‎ A．断开开关K，把电容器两极板距离增大，微粒仍能保持静止 B．断开开关K，把电容器两极板距离增大，微粒将向下做加速运动 C．保持开关K闭合，把电容器两极板距离增大，电容会增大 D．保持开关K闭合，把电容器两极板距离增大，两极板的带电荷量会增大 ‎8．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种领域中。如图所示为几种电容式传感器，其中通过改变电容器两板间的距离而引起电容变化的是 ‎9．如图所示为一测定液面高低的传感器示意图，A为固定的导体芯，B 为导体芯外面的一层绝缘物质，C为导电液体，把传感器接到图示电路中，已知灵敏电流表指针偏转方向与电流方向相同。如果发现指针正向右偏转，则导电液体的深度h变化为 ‎ ‎ A．h正在增大 B．h正在减小 C．h不变 D．无法确定 ‎10．如图所示是一种通过测量电容器电容的变化来检测液面高低的仪器原理图。电容器的两个电极分别用导线接到指示器上，指示器可显示出电容的大小，下列关于该仪器的说法正确的是 A．该仪器中电容器的电极分别是芯柱和导电液体 B．芯柱外套的绝缘层越厚，该电容器的电容越大 C．如果指示器显示出电容增大，则说明容器中液面升高 D．如果指示器显示出电容减小，则说明容器中液面升高 ‎11．如图所示，平行板电容器中悬浮一个带电微粒P，今把A、B两个半方形金属盒相对插入电容器两板间，当A、B合拢时，对微粒运动情况的判断正确的是 A．向上运动 B．向下运动 C．仍保持静止 D．条件不足，无法判断 ‎12．如图所示，将平行板电容器两极板分别与电池正、负极相接，两板间一带电液滴恰好处于静止状态。现贴着下板迅速插入一定厚度的金属板，则在插入过程中 ‎ ‎ A．电路将有逆时针方向的短暂电流 B．电容器的带电荷量减小 C．带电液滴仍将静止 D．带电液滴将向下做加速运动 ‎13．如图所示，两个水平放置的平行板电容器，A板与M板用导线连接，B板和N板都接地。让A板带电后，在两个电容器间分别有带电油滴O、P，且都处于静止状态。A、B间电容为C1，电压为U1，电荷量为Q1；M、N间电容为C2，电压为U2，电荷量为Q2。若将B板稍向下移，下列说法正确的是 ‎ ‎ A．O向下动，P向上动 B．U1减小，U2增大 C．Q1减小，Q2增大 D．C1减小，C2增大 ‎14．如图所示，两极板间距为d的平行板电容器与一电源连接，开关S闭合，电容器两极间有一质量为m、带电荷量为q的微粒静止不动，下列叙述正确的是 ‎ ‎ A．微粒带正电 B．电源电动势的大小为 C．断开开关S，微粒将向下做加速运动 D．保持开关S闭合，把电容器两极板距离增大，微粒将向下做加速运动 ‎15．如图所示，水平放置的平行板电容器，闭合开关与稳压直流电源连接，下板固定，当上板在AB位置时，一个带电油滴刚好静止在电容器的中点，现在断开开关，使上板在AB位置与A′B′位置之间上下往复移动，以下关于带电油滴的运动描述正确的是 ‎ ‎ A．油滴在电容器两极板间上下往复运动 B．油滴始终向下极板运动最后到达下极板 C．油滴始终处于静止状态 D．上板向上移动时，油滴做加速运动；上板向下移动时，油滴做减速运动 ‎16．如图所示，平行板电容器与电动势为E的直流电源连接，上极板A接地。一带负电油滴固定于电容器中的P点。现将平行板电容器的下极板B竖直向下移动一小段距离，则 ‎ ‎ A．P点的电势将升高 B．电容器的极板带电量将减少 C．带电油滴所受电场力不变 D．带电油滴的电势能将增大 ‎17．如图所示，D是一个具有单向导电性的理想二极管，水平放置的平行板电容器AB内部原有带电微粒P处于静止状态。下列措施下，关于P的运动情况的说法中正确的是 ‎ ‎ A．保持S闭合，增大A、B板间距离，P仍静止 B．保持S闭合，减小A、B板间距离，P向上运动 C．断开S后，增大A、B板间距离，P向下运动 D．若B板接地，断开S后，A板稍下移，P的电势能不变 ‎18．如图所示，一带电小球悬挂在平行板电容器内部，闭合开关S，电容器充电后，细线与竖直方向夹角为α，则下列说法正确的是 ‎ ‎ A．保持开关S闭合，使两极板稍靠近一些，α将增大 B．保持开关S闭合，将滑动变阻器滑片向右移动，α将不变 C．断开开关S，使两极板稍靠近一些，α将减小 D．断开开关S，若将细线烧断，小球将做曲线运动 ‎ ‎ ‎ ‎ ‎1．AB【解析】电容的决定式C=，与体积的大小无直接关系，A错误；电容器所带的电荷量是指单个极板上所带电量的绝对值，B错误；电容器所带的电荷量与电压的比值等于电容，电容与电荷量、电压无关，C正确；根据公式有C===0.1 μF，D正确。故选AB。‎ ‎【名师点睛】电容器断电时，电荷量不变；直连电源（固定）时，电压不变；垂直极板方向移动时，若电荷量不变则极板间电场的场强不变。 ‎ ‎3．B【解析】根据公式，可得电容。故选B。‎ ‎4．A【解析】根据 可知，将两极板平行错开，使正对面积S减小，电容C将减小，选项A正确； 将两板间的距离d增大，电容C将减小，选项B错误；在下板的内表面上放置一面积和极板相等、厚度小于极板间距离的陶瓷板，则ε变大，则电容将变大，选项C错误；在下板的内表面上放置一面积和极板相等、厚度小于极板间距离的铝板，则相当于d减小，则电容将变大，选项D错误；故选A。‎ ‎5．B【解析】根据题意可得，，根据 ‎，可得，B正确。‎ ‎6．D【解析】若x变大，则由可知电容器电容减小，在极板间的电压不变的情况下，由Q=CU知电容器带电荷量减少，此时带正电荷的极板得到电子，带负电荷的极板失去电子，所以有电流流向负极板，AC错误，D正确；若电容器极板上带电荷量不变，x变小，则电容器电容增大，由可知，电容器极板间电压减小，B错误；故选D。‎ ‎7．A【解析】断开K后，已充电的电容器两板仍有电荷，极板的电荷量不变，根据，与，推导出电场强度的公式，由此可知，电场强度与极板间距无关，因此粒子仍保持原来的静止状态，故A正确，B错误；保持K闭合，增大两板间距d，由，可知，电容减小，故C错误；保持K闭合，增大两板间距d，则两板间电压不变，由可知，带电荷量减小，故D错误。‎ ‎【名师点睛】本题整合了微粒的力平衡、电容器动态分析，由平衡条件判断微粒的电性，由，与，推导出电场强度的公式，分析板间场强如何变化，判断微粒是否运动。‎ 可知两极板上所带电荷量增大，应为充电，灵敏电流表应向左偏转，反之向右偏转，题中灵敏电流表向右偏转，说明液面降低，B正确。‎ ‎10．AC【解析】由电容器的定义可知，该仪器中的芯柱和导电液体相当于电容器的两个极板，故A正确；设芯柱的半径为r，芯柱外套的绝缘层厚度为d，则该装置的电容值为C=εrS/4πkd=εr·2πrh/4πkd∝h，C增大，液面升高，C正确。‎ ‎11．B【解析】带电微粒在匀强电场中悬浮，说明重力与静电力平衡，若两个半金属盒相对插入，当它们合拢时，金属盒有静电屏蔽作用，其内部场强将变为零，所以带电微粒将不受静电力作用，只在重力的作用下做自由落体运动，故B正确。‎ ‎12．A【解析】插入一金属板相当于极板间距离变小了，根据决定式，知电容增大，电势差不变，则由Q=CU知，电容器带电荷量增大，电路中有逆时针方向的短暂电流，故A正确，B错误；电势差不变，d减小，则电场强度增大，带电液滴所受的电场力增大，大于重力，将向上做加速运动，故CD错误。‎ ‎【名师点睛】电容器的分析有两种情况，与电源相连时，电容器的电压不变，当与电源断开时，电容器的电荷量不变，灵活应用电容器的定义式 、 和决定式。‎ ‎13．AC【解析】由C=，将B板下移时，C1将增小，C2不变，D错误；假设两极板所带电荷量Q均不变，则A、B板间的电压U1将增大，大于M、N板间的电压，故A、B板将向M、N板充电，Q1减小，Q2增大，C正确；充电完后，U1=U2=，均增大，B错误；两极板间的电场的场强E===，故A、B板间电场的场强减小，M、N板间电场的场强增大，则O向下动，P向上动，A正确。‎ 微粒仍静止不动，故C错误；保持开关S闭合，把电容器两极板距离s增大，板间场强减小，微粒所受电场力减小，则微粒将向下做加速运动。故D正确。‎ ‎15．C【解析】根据电容的决定式、电容的定义式和，可得板间场强，可知E与d无关，由题意可知，电容器所带电荷量Q不变，极板正对面积S不变，不变，得到板间场强E不变，则油滴所受的电场力不变，所以油滴始终处于静止状态，故ABD错误，C正确。‎ ‎【名师点睛】断开开关后，电容器带电荷量不变，根据、、结合可分析出板间场强不变，判断出油滴仍处于静止状态 ‎16．AB【解析】正极板与P点间电压U等于P点的电势的负数，即φP=–Ed'，E减小，d'不变，故P点的电势将升高，选项A正确；由，可知电容C减小，由得，带电荷量Q减小，选项B正确；由平衡条件知，油滴带负电。平行板电容器始终与电源连接，所以两板间电压不变，下极板竖直向下移动一小段距离，板间距离d 增大，由得，板间场强E减小，带电油滴所受电场力减小，选项C错误；带电油滴将沿竖直方向向上运动，电场力做正功，电势能减小，选项D错误。‎ ‎【名师点睛】本题是电容器动态变化分析问题，考查分析和判断能力。对于P点的电势，要明确零势面，通过研究P与零势面的电势差的变化来分析P的电势变化，这是常用的方法。电容器与直流电源（内阻不计）连接，电压不变。下极板竖直向下平移一小段距离，，电容减小，板间场强减小，P与上板的电势差增大，P与下板的电势差变大，分析P点电势变化和油滴的运动情况。‎ 度增大，所以P向上运动，故B对；当增大A、B板间距离，导致电容器的电容减小，由于断开开关S，则电容器的电量不变，所以极板间的电场强度不变，因此P仍处于静止，故C错；A板稍下移，导致电容器的电容增大，当断开S后，则电容器的电量不变，所以电场强度也不变，由于B板接地，则P点到B板的电势差不变，因此P点的电势能也不变，故D对。‎ ‎18．AB【解析】保持开关S闭合时，电容器板间电压不变，两板靠近时，板间距离d减小，由分析得知，板间场强增大，小球所受电场力增大，则α增大，A正确；保持开关S闭合，使滑动变阻器滑片向右移动时，不会改变电容器两端的电压，由分析得知，板间场强不变，小球所受电场力不变大，则α不变，B正确；断开开关S时，电容器之间的电场强度不变，故α不变，C错误；开关S断开，电容器两端的电荷量不变，由，和得，，两板间的场强不变，小球所受电场力不变，即所受合力不变，小球从静止开始运动，故做匀加速直线运动，D错误；故选AB。‎