電容器模型-2024年高三物理二輪常見模型含答案

電容器模型-2024年高三物理二輪常見模型

電容器模型

特訓(xùn)目標(biāo)特訓(xùn)內(nèi)容

目標(biāo)1高考真題（IT—4T）

目標(biāo)2電場中的電容器模型（5T-8T）

目標(biāo)3電路中的電容器模型（9T-12T）

目標(biāo)4磁場中的電容器模型（13T—16T）

【特訓(xùn)典例】

一、高考真題

［題目切如圖所示電路，已知電源電動(dòng)勢為E,內(nèi)阻不計(jì)，電容器電容為。，閉合開關(guān)K，待電路穩(wěn)定后，電容

器上電荷量為（）

題目團(tuán)利用如圖所示電路觀察電容器的充、放電現(xiàn)象，其中E為電源，R為定值電阻，。為電容器，A為電

流表，V為電壓表。下列說法正確的是（）

?

A.充電過程中，電流表的示數(shù)逐漸增大后趨于穩(wěn)定

B.充電過程中，電壓表的示數(shù)逐漸增大后趨于穩(wěn)定

C.放電過程中，電流表的示數(shù)均勻減小至零

D.放電過程中，電壓表的示數(shù)均勻減小至零

題目回如圖所示，固定在水平面上的半徑為r的金屬圓環(huán)內(nèi)存在方向豎直向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻

強(qiáng)磁場。長為Z的金屬棒，一端與圓環(huán)接觸良好,另一端固定在豎直導(dǎo)電轉(zhuǎn)軸OO'上,隨軸以角速度。勻速

轉(zhuǎn)動(dòng)。在圓環(huán)的人點(diǎn)和電刷間接有阻值為A的電阻和電容為C、板間距為d的平行板電容器，有一帶電微

粒在電容器極板間處于靜止?fàn)顟B(tài)。已知重力加速度為g,不計(jì)其它電阻和摩擦，下列說法正確的是（)

B.微粒的電荷量與質(zhì)量之比為蔻

c.電阻消耗的電功率為三蹙如

D.電容器所帶的電荷量為您產(chǎn)。

題目目某同學(xué)用圖（a）所示的電路觀察矩形波頻率對(duì)電容器充放電的影響。所用器材有：電源、電壓傳感

器、電解電容器。（4.7〃F,10V）,定值電阻&（阻值2.0%。）、開關(guān)S、導(dǎo)線若干。

（1）電解電容器有正、負(fù)電極的區(qū)別。根據(jù)圖（a）,將圖（b）中的實(shí)物連線補(bǔ)充完整

R

圖（a）圖（b）

（2）設(shè)置電源,讓電源輸出圖（c）所示的矩形波，該矩形波的頻率為Hz；

UNUN

5.0——；；-------；；------；—5.0-

2-5Z\^\/X/

2.5-

0|~10203040506070z/xl0*3s0|~10203040506070z/xl0*3s

圖⑹圖(d)

（3）閉合開關(guān)S,一段時(shí)間后，通過電壓傳感器可觀測到電容器兩端的電壓”隨時(shí)間周期性變化，結(jié)果如圖

（d）所示，4、8為實(shí)驗(yàn)圖線上的兩個(gè)點(diǎn)。在B點(diǎn)時(shí)，電容器處于狀態(tài)（填“充電”或“放電”）在

點(diǎn)時(shí)（填“4’或"B”）,通過電阻R的電流更大；

（4）保持矩形波的峰值電壓不變,調(diào)節(jié)其頻率,測得不同頻率下電容器兩端的電壓隨時(shí)間變化的情況，并在

坐標(biāo)紙上作出電容器上最大電壓/與頻率/關(guān)系圖像，如圖（e）所示。當(dāng)/=45Hz時(shí)電容器所帶電荷量的

最大值Q“=。（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）；

圖（e）

（5）根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，電容器在充放電過程中，其所帶的最大電荷量在頻率較低時(shí)基本不變，而后隨著頻

率的增大逐漸減小。

二、電場中的電容器模型

題目回如圖所示，當(dāng)K］、爸均閉合時(shí)，一質(zhì)量為小、帶電荷量為q的液滴，靜止在電容器的兩平行金屬

板AB間，現(xiàn)保持Ki閉合，將為斷開，然后將B板向下平移一段距離，則下列說法正確的是（）

A.電容器的電容變小B.A板的電勢比電路中Q點(diǎn)的電勢高

C.液滴將向上運(yùn)動(dòng)D.液滴的電勢能增大

題目回如圖所示,平行板電容器A、B兩極板與直流電源E、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(fù)極接地在，初始時(shí)電容器不帶電，閉合開關(guān)穩(wěn)定后，一帶電油滴

在電容器中的P點(diǎn)處于靜止?fàn)顟B(tài)，下列說法正確的是（）

-------------L----------

D\L

A.將極板A向下平移后,油滴在P點(diǎn)的電勢能瑪增大

B.將極板B向上平移后,油滴在P點(diǎn)的電勢能可減小

C.將極板A向上平移后，帶電油滴靜止不動(dòng)

D.將極板B向下平移后，極板B的電勢降低

題目［7J電容式傳感器以其優(yōu)越的性能在汽車中有著廣泛的應(yīng)用，某物理興趣小組研究一電容傳感器的性

能，圖甲為用傳感器在計(jì)算機(jī)上觀察電容器充、放電現(xiàn)象的電路圖，E為電動(dòng)勢恒定的電源（內(nèi)阻忽略不

計(jì)），R為阻值可調(diào)的電阻，。為電容器，將單刀雙挪開關(guān)S分別撥到a、b,得到充、放電過程電路中的電流

/與時(shí)間1的關(guān)系圖像,如圖乙所示。下列說法正確的是（）

A.開關(guān)接a時(shí)，電容器充電，上極板帶正電，且電荷量逐漸增大

B.開關(guān)接a后的短暫過程中，有電子從下極板穿過虛線到達(dá)上極板

C.僅增大電阻R的阻值，電流圖線與土軸在友?與時(shí)間內(nèi)所圍圖形的面積將變大

D.僅將電容器上下極板水平錯(cuò)開些，電流圖線與1軸在力3?右時(shí)間內(nèi)所圍圖形的面積將變小

題目回如圖所示為某款手機(jī)內(nèi)部加速度傳感器的俯視圖，M、N為電容器的兩極板，加■板固定在手機(jī)上，

N板通過兩完全相同的水平彈簧與手機(jī)相連，電容器充電后與電源斷開，河、~間距離為詼，電壓傳感器

示數(shù)為仇，已知彈簧的勁度系數(shù)為k,N板質(zhì)量為小,不計(jì)摩擦，當(dāng)手機(jī)在水平面內(nèi)以加速度a沿NM

方向運(yùn)動(dòng)時(shí)（）

a

L電壓口

傳感器

A.電容器的電容變大B.A/、N板間的電場強(qiáng)度不變

C.電壓傳感器示數(shù)為伍（1+罟M）D.電壓傳感器示數(shù)為伍（1-罟朱）

三、電路中的電容器模型

題目回如圖所示的電路中，電源電動(dòng)勢為E,內(nèi)阻為「，凡、凡為定值電阻，R1為滑動(dòng)變阻器，入=凡=「，

變阻器品的總阻值為3r,。為下極板接地的平行板電容器，電表均為理想電表，G為靈敏電流計(jì)。初始狀

態(tài)8和S2均閉合,滑片P位于最右端，此時(shí)兩極板之間的帶電油滴Q恰好處于平衡狀態(tài),則下列說法正確

的是（）

A.將滑動(dòng)變阻器用的滑動(dòng)頭向左移動(dòng),油滴在運(yùn)動(dòng)過程中的電勢能和動(dòng)能都增大

B.將滑動(dòng)變阻器此的滑動(dòng)頭向左移動(dòng)，電壓表的示數(shù)增大，變阻器用上的功率先增大后減小

C.將兩極板的正對(duì)面積減小，電流計(jì)中有向下的電流

D.斷開開關(guān)S2,將電容器上極板向上平移一小段距離，帶電油滴Q的電勢能不變

、題目叵如圖所示，理想變壓器的原線圈匝數(shù)為%=100,副線圈匝數(shù)的=20,正弦式交流電源的電壓有效值

為E=170V,電源內(nèi)阻不計(jì)。開關(guān)S斷開，小燈泡L(20K40W)、〃(30V,30W)均恰好正常發(fā)光，乙2與〃

相同，電容器。極板間有一質(zhì)量為m=0.01kg的帶電小球處于靜止?fàn)顟B(tài)，極板間距為d=3V5cm。重力加

速度g取lOm/s?,下列說法正確的是()

A.小球帶負(fù)電,電荷量為1x10~4C

B.7?尸100。

C.開關(guān)S閉合后，要使小球保持靜止,需左移滑動(dòng)變阻器R的滑片

D.開關(guān)S閉合后，要使小球保持靜止,需右移滑動(dòng)變阻器R的滑片

［題旦］亙?cè)谌鐖D所示的電路中，定值電阻R產(chǎn)3。、&=2。、凡=1。、凡=3。,電容器的電容C=40F,電源

的電動(dòng)勢石=10憶內(nèi)阻不計(jì)。閉合開關(guān)Si、S2,電路穩(wěn)定后，則()

RiR?

R3bR4

A.a、b兩點(diǎn)的電勢差■尸3.5?

B.電容器所帶電荷量為1.4x10-6。

C.斷開開關(guān)Sz，穩(wěn)定后流過電阻凡的電流與斷開前相比將不發(fā)生變化

D.斷開開關(guān)S2，穩(wěn)定后電容器上極板所帶電荷量與斷開前相比的變化量為2.4x10-5。

題目①如圖所示的電路中，電源E的內(nèi)阻忽略不計(jì)，定值電阻風(fēng)、顯的阻值相等，兩電容器G、G的電容

大小相同。初始時(shí)開關(guān)S斷開，下列說法正確的是（）

A.開關(guān)S斷開時(shí)，電容器G、G的帶電荷量之比為1:1

B.開關(guān)S斷開時(shí)，電容器G、G的帶電荷量之比為1:2

C.閉合開關(guān)S瞬間，電容器G將會(huì)充電，電容器G將會(huì)放電

D.閉合開關(guān)S,電流再次穩(wěn)定后，電容器所帶的電荷量比初始時(shí)多

四、磁場中的電容騫模型

題耳叵如圖所示，豎直方向兩光滑平行金屬導(dǎo)軌間距為力,處于垂直紙面的勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為

桿的質(zhì)量為小，定值電阻為R，其余電阻不計(jì)，電容器電容為。（未充電），金屬桿與導(dǎo)軌接觸良好，開關(guān)K與

觸點(diǎn)I或H接通，現(xiàn)讓金屬桿沿導(dǎo)軌無初速度下滑，在金屬桿下滑距離為九的過程中，對(duì)該過程下列說法正

A.若開關(guān)K與觸點(diǎn)I接通，電阻R產(chǎn)生的焦耳熱為m■殖

B.若開關(guān)K與觸點(diǎn)I接通，通過電阻五的電荷量為粵

C.若開關(guān)K與觸點(diǎn)II接通,桿的重力對(duì)桿的沖量為J2m虱m+將I?C）h

D.若開關(guān)K與觸點(diǎn)H接通，電容器所充的電能為

B2l}C+m

［題目正如圖，空間中存在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為3、方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，磁場中水平放置兩根足夠

長的光滑金屬導(dǎo)軌，導(dǎo)軌間距為d。一質(zhì)量為小，電阻不計(jì)的導(dǎo)體棒MN垂直橫跨在導(dǎo)軌上,與導(dǎo)軌接觸良

好。導(dǎo)軌一端分別與電源、電容器和定值電阻通過開關(guān)連接，電源的電動(dòng)勢為H,內(nèi)阻不計(jì)，電容器電容為

。，定值電阻為R。首先將開關(guān)S2與d接通，待電路穩(wěn)定后再將開關(guān)Si與b點(diǎn)相接、開關(guān)S2與c點(diǎn)相接，當(dāng)

導(dǎo)體棒勻速時(shí)，將開關(guān)S2與C點(diǎn)斷開、開關(guān)Si與a接通,導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)一段距禺后速度為零。下列說法正確

的是（）

XX~~X

F

XXXX

d

XXXX-

N

A.導(dǎo)體棒勻速時(shí)速度。=等

Ba

B.當(dāng)Si與a剛接通瞬間導(dǎo)體棒的加速度a=-CB?/

mR（CB2d2+m）

C.從Si與a接通至導(dǎo)體棒速度為零用時(shí)±=舞

D.若導(dǎo)體棒勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)速度為0,&與a接通后導(dǎo)體棒位移工=卷工

題目也如圖所示,兩電阻為零的光滑導(dǎo)軌水平放置在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,

導(dǎo)軌間距最窄處為一狹縫（狹縫寬度不計(jì)），取狹縫所在處。點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，狹縫右側(cè)兩導(dǎo)軌與，軸夾角均

為。，導(dǎo)軌左端通過單刀雙擲開關(guān)S可以與電容?；螂娮鑂相連，導(dǎo)軌上有一足夠長且不計(jì)電阻的金屬棒

與立軸垂直,在外力F（大小未知）的作用下從。點(diǎn)開始以速度。向右勻速運(yùn)動(dòng)，若某時(shí)刻開關(guān)S接1,外力

用后表示,通過金屬棒電流的大小用乙表示;若某時(shí)刻開關(guān)S接2，外力用后表示,通過金屬棒電流的大小

用A表示。關(guān)于外力、電流大小隨時(shí)間變化的圖象關(guān)系正確的是（）

???

c.D.

題目叵如圖甲所示，光滑足夠長平行金屬導(dǎo)軌而、cd與水平面的夾角為。=37。,間距刀=0.5館,金屬導(dǎo)軌

處于垂直于導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場中，導(dǎo)軌b、d端并聯(lián)接入電阻箱和電容C=1F的電容器，電容器不帶

電。質(zhì)量為m=0.5kg、電阻不計(jì)的導(dǎo)體棒AW垂直于導(dǎo)軌放置,僅閉合開關(guān)Si,同時(shí)由靜止釋放導(dǎo)體棒，

記錄導(dǎo)體棒的最大速度vm和電阻箱接入電路的阻值為R,j隨R變化的關(guān)系圖像如圖乙所示。重力

加速度為g=10m/s2,不計(jì)金屬導(dǎo)軌的電阻，導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)過程中，電容器的兩端電壓未超出其擊穿電壓，

A.勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為2T

2

B.僅閉合開關(guān)S2，導(dǎo)體棒MN運(yùn)動(dòng)的加速度大小恒為2m/s

C.僅閉合開關(guān)S2，導(dǎo)體棒TW高度下降97n的過程中通過導(dǎo)體棒的電荷量為6C

D.僅閉合開關(guān)S2,導(dǎo)體棒沿導(dǎo)軌方向運(yùn)動(dòng)9m的過程中電容器儲(chǔ)存的電場能為18J

電卷暮版型

特訓(xùn)目標(biāo)特訓(xùn)內(nèi)容

目標(biāo)1高考真題(1T-4T)

目標(biāo)2電場中的電容卷模型(5T-8T)

目標(biāo)3電路中的電容器模型(9T-12T)

目標(biāo)4W中的電型(13T-16T)

【特訓(xùn)典例】

一、高考真題

〔題目工如圖所示電路，已知電源電動(dòng)勢為E,內(nèi)阻不計(jì)，電容器電容為。，閉合開關(guān)K，待電路穩(wěn)定后，電容

器上電荷量為()

【答案】。

【詳解】電路穩(wěn)定后，由于電源內(nèi)阻不計(jì)，則整個(gè)回路可看成3R、27?的串聯(lián)部分與72、4R的串聯(lián)部分并聯(lián)，

若取電源負(fù)極為零電勢點(diǎn)，則電容器上極板的電勢為0上=與-27?=華電容器下極板的電勢為「下=上

5R55/t

?47?=華則電容兩端的電壓/上=箸則電容器上的電荷量為Q=CU上產(chǎn)故選C。

000

題目句利用如圖所示電路觀察電容器的充、放電現(xiàn)象，其中E為電源，R為定值電阻，。為電容器，A為電

流表，V為電壓表。下列說法正確的是()

R

A.充電過程中，電流表的示數(shù)逐漸增大后趨于穩(wěn)定

B.充電過程中，電壓表的示數(shù)逐漸增大后趨于穩(wěn)定

C.放電過程中，電流表的示數(shù)均勻減小至零

D.放電過程中，電壓表的示數(shù)均勻減小至零

【答案】B

1

【詳解】充電過程中，隨著電容器。兩極板電荷量的積累，電路中的電流逐漸減小，電容器充電結(jié)束后，

電流表示數(shù)為零，A錯(cuò)誤；

B.充電過程中，隨著電容器。兩極板電荷量的積累，電壓表測量電容器兩端的電壓，電容器兩端的電壓迅

速增大，電容器充電結(jié)束后，最后趨于穩(wěn)定，B正確；

CD.電容器放電的/-力圖像如圖所示

可知電流表和電壓表的示數(shù)不是均勻減小至0的，CD錯(cuò)誤。故選

題目⑶如圖所示，固定在水平面上的半徑為T的金屬圓環(huán)內(nèi)存在方向豎直向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻

強(qiáng)磁場。長為Z的金屬棒，一端與圓環(huán)接觸良好,另一端固定在豎直導(dǎo)電轉(zhuǎn)軸。。上，隨軸以角速度0勻速

轉(zhuǎn)動(dòng)。在圓環(huán)的A點(diǎn)和電刷間接有阻值為五的電阻和電容為。、板間距為d的平行板電容器，有一帶電微

粒在電容器極板間處于靜止?fàn)顟B(tài)。已知重力加速度為g,不計(jì)其它電阻和摩擦，下列說法正確的是（）

A.棒產(chǎn)生的電動(dòng)勢為《B/sB.微粒的電荷量與質(zhì)量之比為理-

2歷％

C.電阻消耗的電功率為噂輿D.電容器所帶的電荷量為困

【答案】B

【詳解】A.如圖所示，金屬棒繞軸切割磁感線轉(zhuǎn)動(dòng)，棒產(chǎn)生的電動(dòng)勢￡=歷??詈=A錯(cuò)誤;

B.電容器兩極板間電壓等于電源電動(dòng)勢E,帶電微粒在兩極板間處于靜止?fàn)顟B(tài)，則q與=mg即

a

&T=4=T,B正確;

mE專BABr2a）

C.電阻消耗的功率P=第=旦？/，C錯(cuò)誤；

D.電容器所帶的電荷量Q=CE=9（包，。錯(cuò)誤。故選B。

題目@某同學(xué)用圖（a）所示的電路觀察矩形波頻率對(duì)電容器充放電的影響。所用器材有：電源、電壓傳感

器、電解電容器C（4.7/zF,10V），定值電阻A（阻值2.0%。）、開關(guān)S、導(dǎo)線若干。

（1）電解電容器有正、負(fù)電極的區(qū)別。根據(jù)圖伍）,將圖（b）中的實(shí)物連線補(bǔ)充完整

（2）設(shè)置電源,讓電源輸出圖（c）所示的矩形波，該矩形波的頻率為Hz；

"IN

5.0----：----：；----；；—5.0-

2.5-

0|10203040506070z/xl0*3s°I_l'o203040506070z/xlO*3s

圖⑹圖(d)

（3）閉合開關(guān)S,一段時(shí)間后，通過電壓傳感器可觀測到電容器兩端的電壓”隨時(shí)間周期性變化，結(jié)果如圖

（d）所示，4、B為實(shí)驗(yàn)圖線上的兩個(gè)點(diǎn)。在B點(diǎn)時(shí)，電容器處于狀態(tài)（填“充電”或“放電”）在

點(diǎn)時(shí)（填"4’或"B”），通過電阻R的電流更大；

（4）保持矩形波的峰值電壓不變，調(diào)節(jié)其頻率,測得不同頻率下電容器兩端的電壓隨時(shí)間變化的情況，并在

坐標(biāo)紙上作出電容器上最大電壓外與頻率/關(guān)系圖像，如圖（e）所示。當(dāng)/=45Hz時(shí)電容器所帶電荷量的

圖(e)

（5）根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，電容器在充放電過程中，其所帶的最大電荷量在頻率較低時(shí)基本不變，而后隨著頻

率的增大逐漸減小。

【答案】40充電B1.8x10-5

【詳解】（1）[1]根據(jù)電路圖連接實(shí)物圖，如圖所示

（2）［2］由圖（c）可知周期7=25x10-35,所以該矩形波的頻率為/=A=40HZ

（3）［3］［4］由圖（d）可知，B點(diǎn)后電容器兩端的電壓慢慢增大，即電容器處于充電狀態(tài)；從圖中可得出，人點(diǎn)

為放電快結(jié)束階段，B點(diǎn)為充電開始階段，所以在B點(diǎn)時(shí)通過電阻R的電流更大。

（4）［5］由圖（e）可知當(dāng)/=45Hz時(shí)，電容器此時(shí)兩端的電壓最大值約為4=3.75V

-6

根據(jù)電容的定義式。=盤■得此時(shí)電容器所帶電荷量的最大值為Qm=CUm=4.7x10x3.75C^1.8x

獷。

二、電場中的電容騫模型

題目回如圖所示，當(dāng)?shù)选?均閉合時(shí)，一質(zhì)量為小、帶電荷量為q的液滴，靜止在電容器的兩平行金屬

板間，現(xiàn)保持為閉合，將先斷開，然后將B板向下平移一段距離，則下列說法正確的是（）

A.電容器的電容變小B.A板的電勢比電路中Q點(diǎn)的電勢高

C.液滴將向上運(yùn)動(dòng)D.液滴的電勢能增大

【答案】AB

【詳解】4將B板向下平移一段距離，則兩板間距變大，根據(jù)。=若7可知，電容器的電容變小，選項(xiàng)人

正確；

B.將爸?jǐn)嚅_之前，4板的電勢等于電路中Q點(diǎn)的電勢，及斷開之后，電容器帶電量不變，根據(jù)Q=CV

可知，C減小，U變大，則A板電勢升高，而電路中的Q點(diǎn)電勢沒變，則此時(shí)A板的電勢比電路中Q點(diǎn)的電

勢高，選項(xiàng)B正確；

C.根據(jù)E=與；。=冬；。=棄7可得七=小挈可知電容器兩板場強(qiáng)不變，則液滴仍靜止不動(dòng)，選項(xiàng)

dUeS

。錯(cuò)誤；

D.根據(jù)U=Ed可知，當(dāng)下極板B下移時(shí)，液滴所在位置與下極板的電勢差變大，則電勢升高，因液滴帶負(fù)

電，可知液滴的電勢能減小，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。故選AB.

題目回如圖所示,平行板電容器A、B兩極板與直流電源E、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(fù)極接地在,初始時(shí)電容器不帶電，閉合開關(guān)穩(wěn)定后，一帶電油滴

在電容器中的P點(diǎn)處于靜止?fàn)顟B(tài)，下列說法正確的是（）

-----------------

D\L

A.將極板A向下平移后,油滴在P點(diǎn)的電勢能為增大

B.將極板B向上平移后,油滴在P點(diǎn)的電勢能及減小

C.將極板人向上平移后，帶電油滴靜止不動(dòng)

D.將極板B向下平移后，極板B的電勢降低

【答案】CD

【詳解】4將極板4向下平移，根據(jù)C=等與可知電容。增大，根據(jù)C=冬，E=與可知極板間電勢差

Ud

不變，電荷量增大，電場強(qiáng)度增大；根據(jù)%B=注一%=0P=EdpB可知P點(diǎn)電勢升高，由受力可知，油滴帶負(fù)

電,則油滴在P點(diǎn)的電勢能珞減小，故A錯(cuò)誤；

B.極板B向上平移，根據(jù)。=可知電容。增大，根據(jù)。=2，5=.可知極板間電勢差不變，電荷

4兀府dUa

量增大，電場強(qiáng)度增大；根據(jù)UAP=04-沐=及?。┯捎陔娫簇?fù)極接地，電勢一直為0,則入板電勢等于電源

電動(dòng)勢大小，即人板電勢不變?？芍狿點(diǎn)電勢降低，帶負(fù)電油滴在P點(diǎn)的電勢能珞增大，故B錯(cuò)誤；

C.極板力向上平移，根據(jù)。=乎與，。=冬可知電容。減小，由于二極管的單向?qū)щ娦裕娙萜鞑荒芊?/p>

4兀kdU

電，電容器的帶電荷量Q不變，則電場強(qiáng)度E=￥=￡=則孕可知電場強(qiáng)度不變，油滴所受靜電力不

aCd,8上

變，帶電油滴靜止不動(dòng)，故。正確；

D.極板B向下平移，根據(jù)。=一孚y,。=冬可知電容。減小，由于二極管的單向?qū)щ娦裕娙萜鞑荒芊?/p>

4欣dU

電，電容器的帶電荷量Q不變，則極板A、B間的電勢差增大；由于電源負(fù)極接地，電勢一直為0,則A板電

勢等于電源電動(dòng)勢大小，即4板電勢不變，可知B板電勢降低，故。正確。故選CD。

OJ電容式傳感器以其優(yōu)越的性能在汽車中有著廣泛的應(yīng)用，某物理興趣小組研究一電容傳感器的性

能，圖甲為用傳感器在計(jì)算機(jī)上觀察電容器充、放電現(xiàn)象的電路圖，E為電動(dòng)勢恒定的電源（內(nèi)阻忽略不

計(jì)），R為阻值可調(diào)的電阻，。為電容器,將單刀雙挪開關(guān)S分別撥到a、b,得到充、放電過程電路中的電流

/與時(shí)間力的關(guān)系圖像,如圖乙所示。下列說法正確的是（）

A.開關(guān)接a時(shí)，電容器充電，上極板帶正電，且電荷量逐漸增大

B.開關(guān)接a后的短暫過程中，有電子從下極板穿過虛線到達(dá)上極板

C.僅增大電阻R的阻值，電流圖線與t軸在力1?右時(shí)間內(nèi)所圍圖形的面積將變大

D.僅將電容器上下極板水平錯(cuò)開些，電流圖線與t軸在右?上時(shí)間內(nèi)所圍圖形的面積將變小

【答案】AD

【詳解】4當(dāng)開關(guān)接a時(shí)電容器充電，上極板接電源的正極，所以上極板帶正電,隨著兩極板間電壓的增

加，電容器極板上的電荷量也逐漸增加,故A正確；

B.在電容器充電的過程中，上極板上電子在電源的作用下經(jīng)過電源到達(dá)下極板從而給電容器充電，并沒

有電子穿過虛線，故B錯(cuò)誤；

C.根據(jù)電流的定義式有/=多解得q=It可知，/-t圖像中，圖像與時(shí)間軸所圍幾何圖形的面積表示電

容器極板所帶的電荷量，由于僅增大電阻7?沒有影響電容器的電容，也沒有影響電容器兩端的電壓，根據(jù)

電容的定義式有C=￥解得Q=CU所以電容器極板的帶電量不變，即電流圖線與力軸在打?t2時(shí)間內(nèi)所

圍圖形的面積不變，故。錯(cuò)誤；

D.僅將電容器上下極板水平錯(cuò)開些，電容器極板的正對(duì)面積變小，結(jié)合電容器的電容決定式有。=若7

所以在電容器充電過程中極板的帶電量Q=。7=警4可知，電容器極板所帶電荷量變小，在放電過程中

4兀/以

釋放的電荷量減小，即電流圖線與右軸在右?右時(shí)間內(nèi)所圍圖形的面積將變小，故。正確。故選AD。

題目回如圖所示為某款手機(jī)內(nèi)部加速度傳感器的俯視圖，M、N為電容器的兩極板，河板固定在手機(jī)上，

N板通過兩完全相同的水平彈簧與手機(jī)相連，電容器充電后與電源斷開，M、N間距離為詼，電壓傳感器

示數(shù)為仇，已知彈簧的勁度系數(shù)為k,N板質(zhì)量為rn,不計(jì)摩擦，當(dāng)手機(jī)在水平面內(nèi)以加速度a沿NM

方向運(yùn)動(dòng)時(shí)（）

a

_電壓—

傳感器

A.電容器的電容變大B.M、N板間的電場強(qiáng)度不變

C.電壓傳感器示數(shù)為伍（1+罟D.電壓傳感器示數(shù)為伍（1-親亨）

【答案】BC

【詳解】當(dāng)手機(jī)在水平面內(nèi)以加速度a沿NM方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，N板所受合力方向向右，N板將壓縮彈簧，

兩極板間距增大，令極板間距為d,根據(jù)。=二苧二可知，電容器的電容變變小，故4錯(cuò)誤；

B.電容器充電后與電源斷開，極板所帶電荷量一定，根據(jù)。=孕，E=與解得石=坐￡■可知，河、N板

UaeS

間的電場強(qiáng)度不變，故B正確；

CD.沒有加速運(yùn)動(dòng)前有。=:學(xué)丁，C=冬加速運(yùn)動(dòng)之后有。=廠》，C=g,N板所受外力的合力

47T/VO?OUO4nkodU

等于彈簧壓縮后的彈力，則有2%（d—d0）=ma解得U=”（1+1等）故。正確，。錯(cuò)誤。故選

V2kdo/

三、電路中的電容卷模型

［醺］9］如圖所示的電路中，電源電動(dòng)勢為E,內(nèi)阻為r,凡、晶為定值電阻，R1為滑動(dòng)變阻器，入=凡=T,

變阻器品的總阻值為3r,。為下極板接地的平行板電容器，電表均為理想電表，G為靈敏電流計(jì)。初始狀

態(tài)Si和S2均閉合，滑片P位于最右端，此時(shí)兩極板之間的帶電油滴Q恰好處于平衡狀態(tài)，則下列說法正確

A.將滑動(dòng)變阻器后的滑動(dòng)頭向左移動(dòng)，油滴在運(yùn)動(dòng)過程中的電勢能和動(dòng)能都增大

B.將滑動(dòng)變阻器B的滑動(dòng)頭向左移動(dòng)，電壓表的示數(shù)增大，變阻器B上的功率先增大后減小

C.將兩極板的正對(duì)面積減小，電流計(jì)中有向下的電流

D.斷開開關(guān)52,將電容器上極板向上平移一小段距離，帶電油滴Q的電勢能不變

【答案】BD

【詳解】A.將滑動(dòng)變阻器&的滑動(dòng)頭向左移動(dòng)，凡上的電壓增大，電容器上的電壓增大，電壓表的示數(shù)增

大，油滴受到的電場力增大，油滴向上運(yùn)動(dòng)，電場力做正功，電勢能減小，故A錯(cuò)誤；

B.將滑動(dòng)變阻器用的滑動(dòng)頭向左移動(dòng)，接入電路的電阻減小，電路中電流增大，則電壓表示數(shù)為U=IR2

增大，變阻器R1上的功率為P=（cEc?凡=........-------不由數(shù)學(xué)知識(shí)可知，當(dāng)R產(chǎn)R,+r=

凡，3+度+凡+”5無

%

2T

時(shí)，功率最大，則變阻器用上的功率先增大后減小，故B正確；

C.將兩極板的正對(duì)面積減小，電容器的電容減小，根據(jù)Q=CU,電容器上的電量減小，電流計(jì)中有向上的

電流，故。錯(cuò)誤；

D.斷開開關(guān)S2,將電容器上極板向上平移一小段距離，電容器上電量不變，電場強(qiáng)度不變，根據(jù)

則。的電勢不變，帶電油滴Q的電勢能不變，故。正確。故選BO。

題目?如圖所示,理想變壓器的原線圈匝數(shù)為為=100,副線圈匝數(shù)九2=20,正弦式交流電源的電壓有效值

為E=170V,電源內(nèi)阻不計(jì)。開關(guān)S斷開，小燈泡刀（20匕40卬）、〃（30叱,30印）均恰好正常發(fā)光，乙2與乙1

相同，電容器。極板間有一質(zhì)量為館=0.01kg的帶電小球處于靜止?fàn)顟B(tài)，極板間距為d=3，^cm。重力加

速度g取lOm/s?,下列說法正確的是（）

A.小球帶負(fù)電,電荷量為1x10-4C

B.Ri=100。

C.開關(guān)S閉合后，要使小球保持靜止,需左移滑動(dòng)變阻器R的滑片

7

D.開關(guān)S閉合后,要使小球保持靜止,需右移滑動(dòng)變阻器72的滑片

【答案】AB

【詳解】A.〃正常發(fā)光，所以電電壓為d=30/，電流；3=L4,由于二極管的單向?qū)щ娦裕娙萜魃蠘O板帶

正電，小球帶負(fù)電，且mg=解得q=1xICT’c故A正確；

B.L正常發(fā)光，出兩端電壓5=20V,電流h=2A,根據(jù)當(dāng)■=也解得5=100V由能量守恒UgU2I2

U2n2

+U3I3

解得《=0.7A,R尸一—1=100。故B正確；

A

CD.開關(guān)S閉合后，電容器所帶電荷量不變，場強(qiáng)不變，不需要移動(dòng)滑動(dòng)變阻器，小球就能保持靜止，移動(dòng)

滑動(dòng)變阻器不影響電容器，故CD錯(cuò)誤。故選4B。

題目①在如圖所示的電路中，定值電阻△產(chǎn)3Q、見=2Q、凡=1。、用=3Q,電容器的電容C=%F,電源

的電動(dòng)勢E=10V,內(nèi)阻不計(jì)。閉合開關(guān)S、52,電路穩(wěn)定后，則()

Ri

R3

E

A.&、6兩點(diǎn)的電勢差%=3.5?

B.電容器所帶電荷量為1.4x10-6。

C.斷開開關(guān)S2,穩(wěn)定后流過電阻凡的電流與斷開前相比將不發(fā)生變化

D.斷開開關(guān)S2,穩(wěn)定后電容器上極板所帶電荷量與斷開前相比的變化量為2.4x10-5。

【答案】CD

【詳解】4設(shè)電源負(fù)極的電勢為零，則a點(diǎn)的電勢為%=—晶=4V,b點(diǎn)的電勢為3產(chǎn)—&=

7.5V;

a、b兩點(diǎn)的電勢差Uab=(pa—(pb=—3.5V故4錯(cuò)誤；

-6

B.電容器所帶電荷量為Q=CUba=4x10x3.5C=1.4x10-5。故石錯(cuò)誤；

C.斷開開關(guān)S2,穩(wěn)定后流過電阻用的電流與斷開前相比將不發(fā)生變化，故。正確；

D.斷開開關(guān)$2,穩(wěn)定后a點(diǎn)的電勢為Q=10V,b點(diǎn)的電勢為也=一凡=7.5V,a、b兩點(diǎn)的電勢差

IL31Rq

為以產(chǎn)血一血=2.5V此時(shí)電容器上極板帶正電，上極板所帶電荷量與斷開前相比的變化量為

6

^Q=Cg-UQ=4xWx(2.5+3.5)C=2.4x10-5。故D正確。故選CDo

意目3如圖所示的電路中，電源石的內(nèi)阻忽略不計(jì)，定值電阻扁、此的阻值相等，兩電容器G、a的電容

大小相同。初始時(shí)開關(guān)s斷開，下列說法正確的是()

A.開關(guān)S斷開時(shí)，電容器G、G的帶電荷量之比為1:1

B.開關(guān)S斷開時(shí)，電容器G、G的帶電荷量之比為1:2

C.閉合開關(guān)S瞬間，電容器G將會(huì)充電，電容器G將會(huì)放電

D.閉合開關(guān)S,電流再次穩(wěn)定后，電容器C?所帶的電荷量比初始時(shí)多

【答案】AD

【詳解】。.在直流電路中，電容器所在支路相當(dāng)于斷路，其極板兩端電勢差相當(dāng)于與之并聯(lián)電阻的電壓，

開關(guān)S斷開時(shí)，R1、反串聯(lián)在電路中，阻值相等，電容器G與。2兩端的電勢差相等，根據(jù)Q=可知,它

們的帶電量相等，故比值為1:1,故A正確，B錯(cuò)誤；

D閉合開關(guān)S后，用被短路，電容器G兩端電壓將減小為0匕它將會(huì)放電，幾分壓會(huì)增大，電容器G將

會(huì)充電，所帶的電荷量將會(huì)增多，故。錯(cuò)誤，。正確。故選ADo

四、磁場中的電容卷模型

：題目國］如圖所示,豎直方向兩光滑平行金屬導(dǎo)軌間距為L，處于垂直紙面的勻強(qiáng)磁場中,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,

桿的質(zhì)量為小，定值電阻為用其余電阻不計(jì)，電容器電容為。（未充電），金屬桿與導(dǎo)軌接觸良好，開關(guān)K與

觸點(diǎn)I或H接通，現(xiàn)讓金屬桿沿導(dǎo)軌無初速度下滑，在金屬桿下滑距離為拉的過程中，對(duì)該過程下列說法正

A.若開關(guān)K與觸點(diǎn)I接通，電阻R產(chǎn)生的焦耳熱為m啦

B.若開關(guān)K與觸點(diǎn)I接通，通過電阻R的電荷量為^

C.若開關(guān)K與觸點(diǎn)II接通，桿的重力對(duì)桿的沖量為J2mgm+B217cg

D.若開關(guān)K與觸點(diǎn)H接通，電容器所充的電能為:2gh

B2I?C+m

【答案】BC

【詳解】A若開關(guān)K與觸點(diǎn)I接通，由能量關(guān)系可知小9/1=:館/+。則電阻五產(chǎn)生的焦耳熱小于佻丸

選項(xiàng)4錯(cuò)誤；

B.若開關(guān)K與觸點(diǎn)I接通，通過電阻A的電荷量為q=孰力=等=旦絲選項(xiàng)B正確；

RIL1L

C.若開關(guān)K與觸點(diǎn)11接通，則回路電流/==-△<0—BLRG=BLCa由牛頓第二定律mg—

Z.ALti_JkL>4-XU

BIL—ma

解得a=----一可知導(dǎo)體棒做勻加速運(yùn)動(dòng)，下落九時(shí)無=重力的沖量IG—mgt解得

m+BEC2

2

IG=y/2mgh{m+Bl3C)選項(xiàng)C正確；

D.若開關(guān)K與觸點(diǎn)II接通，根據(jù)動(dòng)能定理可知H庫=—(rng/z—mzzA)=—電容器所充的電能

為E=—收=慧華L0選項(xiàng)。錯(cuò)誤。故選B。。

E^lJC+m

If■如圖，空間中存在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，磁場中水平放置兩根足夠

長的光滑金屬導(dǎo)軌，導(dǎo)軌間距為原一質(zhì)量為機(jī),電阻不計(jì)的導(dǎo)體棒垂直橫跨在導(dǎo)軌上，與導(dǎo)軌接觸良

好。導(dǎo)軌一端分別與電源、電容器和定值電阻通過開關(guān)連接，電源的電動(dòng)勢為E,內(nèi)阻不計(jì)，電容器電容為

。，定值電阻為R。首先將開關(guān)52與d接通，待電路穩(wěn)定后再將開關(guān)&與b點(diǎn)相接、開關(guān)$2與c點(diǎn)相接,當(dāng)

導(dǎo)體棒勻速時(shí)，將開關(guān)S2與c點(diǎn)斷開、開關(guān)&與a接通,導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)一段距離后速度為零。下列說法正確

C.從Si與a接通至導(dǎo)體棒速度為零用時(shí)1=厘

Bd

7TUVR

D.若導(dǎo)體棒勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)速度為明&與a接通后導(dǎo)體棒位移力

【答案】BD

【詳解】將開關(guān)Si與b點(diǎn)相接、開關(guān)S2與c點(diǎn)相接，導(dǎo)體棒與電容器連成閉合回路，電容器放電，導(dǎo)體棒

受安培力作用做加速運(yùn)動(dòng)，開始時(shí)電容器兩板間電壓為E,則隨時(shí)間增加，電容器兩板間電壓減小，當(dāng)導(dǎo)體

棒中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢等于電容器兩板間電壓時(shí)，導(dǎo)體棒勻速運(yùn)動(dòng)，則U=Bdv對(duì)導(dǎo)體棒由動(dòng)量定理

Bldt—mv其中=C{E—U)解得v=―C'gE_選項(xiàng)人錯(cuò)誤：

CB^+m

B.當(dāng)$與a剛接通瞬間對(duì)導(dǎo)體棒=/=g?解得導(dǎo)體棒的加速度a=——組萼——選項(xiàng)B正

RmR(CB2#+m)

確；

CD.從Si與a接通至導(dǎo)體棒速度為零時(shí)，由動(dòng)量定理BZ'd￡=?7w其中/'￡=q==旦薯■解得力=

RR

mvR?fl

因此過程中導(dǎo)體棒做變減速運(yùn)動(dòng)，則運(yùn)動(dòng)時(shí)間a#—=烏與選項(xiàng)C錯(cuò)誤，。正確。故選BDo

VB2d2

題目也如圖所示,兩電阻為零的光滑導(dǎo)軌水平放置在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,

導(dǎo)軌間距最窄處為一狹縫（狹縫寬度不計(jì)），取狹縫所在處O