高考物理模型專練與解析模型22電容器的動態(tài)分析（教師版含解析）

22電容器的動態(tài)分析如圖所示，平行板電容器的兩極板接于電池兩極，一帶電小球懸掛在電容器內部，閉合電鍵k，電容器充電，這時懸線偏離豎直方向的夾角為θ，則下述說法正確的是()A．電鍵k斷開，A板向B板靠近，則θ增大B．電鍵k斷開，A板向上移動，則θ增大C．保持電鍵k閉合，A板向B板靠近，則θ變小D．保持電鍵k閉合，A板向上移動，則θ變小【答案】B【詳解】A．若斷開K，電容器帶電量保持不變，由和以及可得由于Q、S不變，A板向B板靠近，雖然d變小，但電場強度不變，故電場力不變，則不變，故A錯誤；B．若斷開K，由得，Q不變，A板向上移動，S變小，E變大，則變大，故B正確；C．若保持K閉合，則電容器兩極板之間的電壓保持不變，因此根據可知，當將A板向B板靠近時，d變小，電場強度增大，則電場力增大，將增大，故C錯誤；D．若保持K閉合，則電容器兩極板之間的電壓保持不變，因此根據可知，A板向上移動，d不變，電場強度不變，則電場力不變，將不變，故D錯誤。故選B。2．如圖所示，電容器與一穩(wěn)定的電源連接后，保持兩極板間距不變而將極板相互錯開一些，關于極板錯開前后，下列判斷中正確的是()A．電容器的電容增大 B．電容器兩極板的電場強度變大C．電容器兩極板間的電勢差不變 D．電容器儲存的電荷量不變【答案】C【詳解】A、根據電容器的決定式可知保持兩板間距不變，相互錯開，極板正對面積減小，電容減小，故A錯誤；BC、合上開關S后，電容器與電源保持相連，板間的電勢差仍等于電源電動勢，保持不變。由于板間距d不變，根據可知板間的電場強度不變，B錯誤，C正確；D、因電容減小，電壓不變，則由Q＝UC可知，電容器儲存的電荷量減小，D錯誤。故選C。3．如圖所示，設兩極板正對面積為S，極板間的距離為d，靜電計指針偏角為θ。實驗中，極板所帶電荷量不變，若()A．保持S不變，增大d，則θ不變B．保持S不變，增大d，則θ變小C．保持d不變，減小S，則θ變大D．保持d不變，減小S，則θ不變【答案】C【詳解】由電容公式解得AB.極板所帶電荷量不變，保持S不變，增大d，U增大，則θ增大，AB錯誤；CD.極板所帶電荷量不變，保持d不變，減小S，U增大，則θ變大，C正確，D錯誤。故選C。4．如圖所示,平行板電容器通過一滑動變阻器R與直流電源連接,G為一零刻度在表盤中央的靈敏電流計,閉合開關S后,下列說法正確的是(?)A．若只在兩板間插入電介質，電容器的兩板間電壓將增大B．若只在兩板間插入電介質，電容器的電容將保持不變C．若只將滑動變阻器滑片P向上移動，電容器儲存的電量將增加D．若只將電容器下極板向下移動一小段距離，此過程電流計中有從a到b方向的電流【答案】C【分析】閉合開關S后，電容器板間電壓等于變阻器下部分電阻的電壓，保持不變．將開關S斷開，電容器放電，知電量的變化．若只將電容器下極板向下移動一小段距離，分析電容的變化，判斷電量的變化，分析電路中電流的方向．若只將滑動變阻器滑片P向上移動，電壓增大．【詳解】A、B項：閉合開關S后，電容器板間電壓等于變阻器下部分電阻的電壓，保持不變，若只在兩板間插入電介質，電容器的電容將增大．故A、B錯誤；C項：若只將滑動變阻器滑片P向上移動，電容器極板間電壓增大，則電容器所帶電荷增多，故C正確；D項：若只將電容器下極板向下移動一小段距離，板間距離增大，電容減小，而電壓不變，則電容器所帶電量減小，電容器放電．由于上極板帶正電，所以此過程電流計中有從b到a方向的電流，故D錯誤．故應選：C．【點睛】本題電容器動態(tài)變化分析問題，關鍵是確定電容器的電壓．電路穩(wěn)定時，電容器所帶電路無電流，只有在充電或放電過程中電容器所在電路有電流．5．如圖，水平放置的平行板電容器上極板帶正電，所帶電荷量為Q，板間距離為d，上極板與靜電計相連，靜電計金屬外殼和電容器下極板都接地。在兩極板正中間P點有一個靜止的帶電油滴，所帶電荷量絕對值為q。靜電力常量為k，下列說法正確的是()A．油滴帶正電B．油滴受到的電場力大小為C．若僅將上極板平移到圖中虛線位置，則油滴將加速向上運動D．若僅將上極板平移到圖中虛線位置，則靜電計指針張角減小【答案】D【詳解】A．根據受力分析知，油滴受重力和電場力，因為油滴受力平衡，因此可判斷油滴帶負電，所受電場力豎直向上，故A錯誤；B．因為油滴處于勻強電場中，因此只能用勻強電場公式，根據平行板電容器公式可得可得故B錯誤；C．電場力可知電場力與兩極板距離d無關，若僅將上極板平移到圖中虛線位置，所受電場力不變，因此油滴仍靜止不動，故C錯誤。D．平行板電容器電荷量不變，根據公式因此將上極板平移到圖中虛線位置，間距變小，電容變大，電壓變小，靜電計指針張角變小，故D正確；故選D。6．如圖所示，平行板電容器與直流電源、理想二極管(正向電阻為零可以視為短路，反向電阻無窮大可以視為斷路)連接，電源負極接地．初始電容器不帶電，閉合開關穩(wěn)定后，一帶電油滴位于容器中的P點且處于靜止狀態(tài)．下列說法正確的是()A．將下極板下移，則P點的電勢升高B．將上極板下移，則P點的電勢不變C．減小極板間的正對面積，帶電油滴保持靜止，但P點的電勢會降低D．減小極板間的正對面積，帶電油滴將向上運動【答案】D【詳解】二極管具有單向導電性，閉合開關后電容器充電，電容器的電容，，極板間的場強，整理可得A．將下極板下移，d變大，由可知C變小，由于二極管具有單向導電性，電容器不能放電，由可知電容器兩極板間的電場強度不變，上極板與P點之間距離不變，根據，可知上極板與P點電勢差不變，再由，其中上極板電勢不變，則可知P點電勢不變，故A錯誤；B．將上極板下移，d變小，由可知C變大，兩極板電勢差不變，根據知兩板間電場強度變大，P點與下極板之間距離不變，根據，可知上極板與P點電勢差變大，再由，其中下極板電勢不變，則可知P點電勢升高，故B錯誤；CD．根據，減小極板間的正對面積，電容C減小，由于二極管具有單向導電性，而圖中電容器只能充電不能放電，由可知電容器兩極板間的電場強度變大，油滴所受電場力變大，帶電油滴將向上運動，上極板與P點之間距離不變，根據，可知上極板與P點電勢差變大，再由，其中上極板電勢不變，則可知P點電勢會降低，故C錯誤，D正確。故選D。7．如圖所示，豎直放置的帶電平行板電容器與一靜電計相連，一帶電小球用絕緣細線懸掛于平行板間處于靜止狀態(tài)，小球與豎直方向的夾角為θ，此時A極板帶負電，B極板帶正電。則下列判斷正確的是()A．輕輕將細線剪斷，小球將做斜拋運動B．若將A極板向左平移稍許，電容器的電容將增大C．若將A極板向上平移稍許，夾角θ將變小D．若將A極板向下平移稍許，靜電計指針偏角增大【答案】D【詳解】A．輕輕將細線剪斷，小球將沿重力與電場力的合力方向做初速度為零的勻加速直線運動，故A錯誤；B．充電后與電源斷開，電荷量不變，由公式可知，若將A極板向左平移稍許，即增大，則電容器的電容將減小，故B錯誤；C．充電后與電源斷開，電荷量不變，由公式可知，若將A極板向上平移稍許，即S減小，則電容減小，由可知，則電勢差增大，由公式可知，場強增大，小球受到的電場力增大，則夾角θ將變大，故C錯誤；D．充電后與電源斷開，電荷量不變，由公式可知，若將A極板下平移稍許，即S減小，則電容減小，由可知，則電勢差增大即靜電計指針偏角增大，故D正確。故選D。8．如圖所示，三塊平行放置的帶電金屬薄板A、B、C中央各有一小孔，小孔分別位于O、M、P點，由O點靜止釋放的電子恰好能運動到P點，現將C板向右平移到P′點，則由O點靜止釋放的電子A．運動到P點返回B．運動到P和P′點之間返回C．運動到P′點返回D．穿過P′點【答案】A【詳解】設A、B板間的電勢差為U1，B、C板間的電勢差為U2，板間距為d，電場強度為E，第一次由O點靜止釋放的電子恰好能運動到P點，根據動能定理得：qU1=qU2=qEd，將C板向右移動，B、C板間的電場強度，E不變，所以電子還是運動到P點速度減小為零，然后返回，故A正確；BCD錯誤．9．電容器是一種重要的電學元件，它能夠儲存電荷。電容器儲存電荷的特性用電容表征。如圖所示，在研究電容器充、放電的實驗中，使開關S擲向1端，電源E對電容器C充電。關于電容器，下列說法正確的是()A．電容器所帶的電荷量越多，電容就越大B．電容器所帶電荷量為0時，電容就為0C．電容器所帶電荷量減小為原來一半時，兩極板間的電壓就變?yōu)樵瓉淼?倍D．電容器的電容在數值上等于兩極板間的電壓為1V時電容器需要帶的電荷量【答案】D【詳解】AB．電容器的電容是由電容器本身的內部結構決定的，與電容器帶電量無關，選項AB錯誤；C．根據可知，電容器電容不變，當電容器所帶電荷量減小為原來一半時，兩極板間的電壓就變?yōu)樵瓉淼囊话?，選項C錯誤；D．根據可知，電容器的電容在數值上等于兩極板間的電壓為1V時電容器需要帶的電荷量，選項D正確。故選D。10．電容器是一種重要的電學元件，它能夠儲存電荷。電容器儲存電荷的特性用電容表征。如圖所示，在研究電容器充、放電的實驗中，使開關S擲向1端，電源E對電容器C充電。下列圖像中，能正確反映電容器充電過程中電流與時間、電荷量與電壓關系的是()A． B． C． D．【答案】A【詳解】AB．充電過程中隨著電容器電荷量的增加，充電電流越來越小，充滿以后電流為零，故A正確，B錯誤；CD．根據可知，電容器的電容大小不變，則圖象是一條過原點的直線，故CD錯誤。故選A。11．如圖所示，一平行板電容器與電源E和電流表相連接，接通開關S，電源即給電容器充電，下列說法中不正確的是()A．保持S接通，使兩極板的面積錯開一些(仍平行)，則兩極板間的電場強度減小B．保持S接通，減小兩極板間的距離，則電流表中有從左到右的電流流過C．斷開S，增大兩極板間的距離，則兩極板間的電壓增大D．斷開S，在兩極板間插入一塊電介質板，則兩極板間的電勢差減小【答案】A【詳解】A．保持開關S接通，電容器上電壓U保持不變，正對面積S減小時，由可知U和d都不變，則場強E不變，A錯誤，符合題意；B．減小距離d時，由可知電容C增大，因為開關S接通U不變，由Q＝CU得電荷量Q將增大，故電容器充電，電路中有充電電流，電流表中有從左到右的電流流過，B正確，不符合題意；C．斷開開關S后，電容器的電荷量Q保持不變，當d增大時，由可知電容C減小，由可得電壓U將增大，C正確，不符合題意；D．插入電介質，ε增大，由可知電容C增大，因為斷開S后Q不變，由知電壓U將減小，D正確，不符合題意。故選A。12．電源、開關、平行板電容器連成如圖所示電路，上極板接地。閉合開關S，電源對電容器充電后，電容器帶電量為Q，兩極板間電壓為U，板間電場強度大小為，電容器中的P點電勢為，則下列說法正確的是()A．若將上板下移少許，Q增大，U減小，不變，變大B．若將上板下移少許，Q不變，U減小，減小，變小C．若斷開開關S，將上板下移少許，Q增大，U不變，增大，變小D．若斷開開關S，將上板下移少許，Q不變，U減小，不變，變大【答案】D【詳解】AB．電容器與電源保持連接時電容器兩極板間的電壓U不變，上板下移(板間距d減小)。由公式，可知電容C將增大；由公式可知電容器帶電量Q將增大；由公式可知兩極板間的場強增大；P點電勢為為負值，設P點到上板的距離為x，則x減小，所以變大，選項A、B錯誤；CD．斷開電源后電容器帶電量Q不變，上板下移(兩極板間距d減小)。由公式，可知，電容C將增大；由公式可知電容器兩極板間電壓U將減??；由，，，三式可解得由此可知兩極板間的場強不變，由可知變大，選項C錯誤、D正確。故選D。13．如圖所示為一種電容傳聲器。b是固定不動的金屬板，a是能在聲波驅動下沿水平方向振動的金屬膜片，a、b構成一個電容器。其工作原理是當聲波作用于金屬膜片時，金屬膜片發(fā)生相應的振動，于是就改變了它與固定極板b間的距離，從而使電容發(fā)生變化，而電容的變化可以轉化為電路中電信號的變化。閉合開關K，若聲源S發(fā)出聲波使a向右運動時()A．電容器的電容減小 B．a、b板之間的電場強度減小C．流過電流表的電流方向為自左向右 D．電容器兩板間的電壓會増大【答案】C【詳解】A．由電容的決定式可知，a向右運動時，極板間的距離d減小，所以電容增大，選項A錯誤；BD．閉合開關K，電壓U保持不變，距離減小，由可知電場強度增大，選項BD錯誤；C．由電容定義式可知，電容增大，電壓不變，所以電荷量增大，電容器充電，流過電流表的電流方向為自左向右，選項C正確。故選C。14．平行板電容器與電動勢為E的直流電源、電阻R和開關S連接成如圖所示的電路，下極板接地。當開關S閉合時，一帶電油滴位于電容器中的P點且恰好處于靜止狀態(tài)。現斷開開關S，將下極板豎直向上移動一小段距離，則()A．油滴保持靜止B．油滴的電勢能減小C．P點的電勢將降低D．電容器極板帶電荷量增大【答案】AC【詳解】AD．油滴恰好處于靜止狀態(tài)，此時油滴受到的重力與電場力平衡。斷開開關S后，電容器極板帶電量不變，將下極板豎直向上移動一小段距離，板間距d減小，由聯立解得場強大小為即場強大小與d無關，故此時電場力不變，油滴仍然保持靜止，故A正確，D錯誤；BC．上極板與電源正極相連，故電場方向豎直向下，下極板接地，電勢為0，下極板上移一小段距離后，P點到下極板的距離減小，又因為場強E不變，由可知，P點與下極板間的電勢差減小，故P點電勢降低，而油滴受到的電場力向上，故油滴帶負電，由可知，油滴的電勢能將增大，故B錯誤，C正確。故選AC。如圖所示，兩板間距為d的平行板電容器與電源連接，電鍵K閉合。電容器兩板正中間有一質量為m、帶電荷量為q的微粒靜止不動。下列各敘述中正確的是()A．微粒帶的是負電B．電源電動勢大小為C．電鍵K斷開，把電容器兩板距離增大，微粒將向下做加速運動D．電鍵K斷開，把電容器兩板距離增大，微粒保持靜止不動【答案】AD【詳解】A．根據題意可知，帶電荷量為q的微粒靜止不動，則微粒受到豎直向上的電場力作用，而平行板電容器板間場強方向豎直向下，則微粒帶負電，故A正確；B．由平衡條件得可得電源電動勢的大小為故B錯誤；CD．斷開開關S，電容器所帶電量不變，由可得電容器板間場強為當把電容器兩極板間距離增大，場強不變，微粒所受的電場力不變，則微粒仍靜止不動，故C錯誤，D正確；故選AD。16．一平行板電容器充電后與電源斷開，負極板接地，在兩極板間有一正電荷(電荷量很小)固定在P點，如圖所示，以E表示兩極板間的場強，U表示電容器的電壓，EP表示正電荷在P點的電勢能，若保持負極板不動，將正極板移到圖中虛線所示的位置，則下列說法正確的是()A．U變小，E變小 B．E不變，EP不變C．U變小，EP不變 D．U不變，EP不變【答案】BC【詳解】平行板電容器充電后與電源斷開后，電量不變．將正極板移到圖中虛線所示的位置時，d減小，根據知電容增大，根據則電勢差U變??；由知電場強度不變，則P與負極板間的電勢差不變，P點的電勢不變，正電荷在P點的電勢能EP不變；故選BC。17.如圖所示，由M、N兩塊相互靠近的平行金屬板組成的平行板電容器，極板N與靜電計的金屬球相接，極板M與靜電計的外殼均接地。給電容器充電，靜電計指針張開一定角度。以下實驗過程中電容器所帶電荷量可認為不變。下面操作能使靜電計指針張開角度變小的是()A．將M板沿水平向右方向靠近N板B．在M、N之間插入有機玻璃板C．將M板向上平移D．在M、N之間插入金屬板，且不和M、N接觸【答案】ABD【詳解】ABD．由題意，電容器所帶電量Q保持不變，靜電計指針張角變小，板間電勢差U變小，由分析可知，電容C應變大，根據分析可知，應增大正對面積，減小板間距離、或增大電介質，插入金屬板，相當于減小d，故ABD正確。C．將M板向上平移，正對面積減小，電容減小，則電壓U增大，指針張開角度變大，故C錯誤。故選ABD。18．圖示是電子束加工工件的示意圖，電子槍產生熱電子后被高壓電源加速，經聚焦系統(tǒng)會聚成很細的電子束，打在工件上產生高壓力和強能量，對工件進行加工。現將電子加速系統(tǒng)簡化為如圖所示電路，平行板電容器與直流電源相連接，保持電鍵閉合，電子由靜止開始從板向板運動，當到達板時速度為，則下列說法正確的是()A．若增大兩極板間距離，則電容器電量變大，也增大B．若板向上移動少許，則電容器電量變小，保持不變C．若斷開電鍵后增大兩極板間距離，則電容器電量不變，也不變D．若斷開電鍵后將板向上移動少許，則電容器電量不變，增大【答案】BD【詳解】根據電容公式

可知

d增大C減小，S減小C減小。

A.電鍵保持閉合，U不變，d增大C減小Q=UC因此Q減小。根據動能定理電場力做功eU=

mv2

可知v不變，故A錯誤。

B.電鍵保持閉合，U不變，若B板向上移，S變小，C減小Q=UC因此Q減小。根據動能定理電場力做功eU=mv2可知，v不變，故B正確。

C.電鍵斷開，Q不變。d增大C減小

C減小

U增大。根據動能定理電場力做功eU=mv2可知，v變大，故C錯誤。

D.電鍵斷開，Q不變。若B板向上移，S變小，C減小C減小U增大。根據動能定理電場力做功eU=mv2可知，v變大，故D正確。

故選BD。19．如圖所示，平行板電容器與直流電源相連，下極板接地，一帶電油滴位于容器中的p點恰好處于靜止狀態(tài)現將平行板電容器的上極板上移一小段位移，則()A．電容器的電容減小，極板帶電量將減小B．帶電油滴將沿豎直方向向上運動C．P點的電勢將降低D．帶電油滴在P點的電勢能將減小【答案】AC【詳解】A．由于電容器和電源相連，電勢差不變；將平行板電容器的上極板豎直向上移動一小段距離，則d變大，則根據可知電容C變小，根據Q=UC可知，極板的帶電量變小，故A正確；B．將平行板電容器的上極板豎直向上移動一小段距離，由于電容器兩板間電壓不變，板間距離變大，根據得知板間場強減小，油滴所受的電場力減小，則油滴將向下運動．故B錯誤；C．場強E減小，而P點與下極板間的距離不變，則由公式U=Ed分析可知，P點與下極板間電勢差將減小，故P點電勢降低；故C正確；D．由帶電油滴原來處于平衡狀態(tài)可知，油滴應帶負電，由于P點的電勢降低，則油滴的電勢能將增加，故D錯誤。故選AC。20．如圖所示為某同學利用傳感器研究電容器放電過程的實驗電路，電源電動勢E=3V。實驗時先使開關S與l端相連，電源向電容器C充電，待電路穩(wěn)定后把開關S擲向2端，電容器通過電阻R放電，傳感器將電流信息傳入計算機，屏幕上顯示出電流隨時間變化的I-t曲線，則()A．如果僅將R的阻值調大，則I-t曲線與兩坐標軸圍成的面積增大B．如果僅將R的阻值調大，則電容器放電更快C．如果僅將電源電動勢E調大，則t=0時刻的放電電流更大D．電容器的電容約為【答案】CD【詳解】A．由可知，圖像圍成的面積表示通過R的電荷量，通過R的電荷量為電容器兩極板上的電荷，由于電壓未變，故電容器極板上的電荷量不變，故圖像與兩坐標軸圍成的面積不變，故A錯誤；B．增大電阻的阻值，電容器放電變慢，故B錯誤；C．僅將電源電動勢增大，則電容器兩極板間的電壓變大，故0時刻的放電電流更大，故C正確；D．由圖像可知，其其圍成的總格數約為75格，故電容器極板上的電荷量約為故電容為故D正確。故選CD。21．如圖所示電路中電源電動勢為E內阻為r，電流表和電壓表均為理想電表，、為定值電阻，為滑動變阻器，C為平行板電容器。開關S閉合后兩極板間的帶電液滴處于靜止狀態(tài)，當滑動變阻器滑片P向a端滑動過程中，下列說法正確的是()A．的功率變大B．電壓表、電流表示數都變大C．在滑動變阻器片P向a端滑動時，若同時增大平行板間距，則液滴可能保持不動D．電容器C所帶電荷量減少，液滴向下加速運動【答案】AC【詳解】AB．當滑動變阻器滑片P向a端滑動時，接入電路的電阻增大，R2與R3并聯的電阻增大，則