專題18-電容器模型(原卷版)

2023年高三物理二輪常見模型與方法強化專訓專練專題18電容器模型特訓目標特訓內容目標1高考真題（1T—4T）目標2電場中的電容器模型（5T—8T）目標3電路中的電容器模型（9T—12T）目標4磁場中的電容器模型（13T—16T）【特訓典例】高考真題1．如圖為某同學采用平行板電容器測量材料豎直方向尺度隨溫度變化的裝置示意圖，電容器上極板固定，下極板可隨材料尺度的變化上下移動，兩極板間電壓不變。若材料溫度降低時，極板上所帶電荷量變少，則（）A．材料豎直方向尺度減小 B．極板間電場強度不變C．極板間電場強度變大 D．電容器電容變大2．電容式加速傳感器常用于觸發(fā)汽車安全氣囊等系統(tǒng)，如圖所示。極板M、N組成的電容器視為平行板電容器，M固定，N可左右運動，通過測量電容器板間的電壓的變化來確定汽車的加速度。當汽車減速時，極板M、N間的距離減小，若極板上的電荷量不變，則該電容器（）A．電容變小 B．極板間電壓變大C．極板間電場強度不變 D．極板間的電場強度變小3．圖（a）所示的電路中，K與L間接一智能電源，用以控制電容器C兩端的電壓UC。如果UC隨時間t的變化如圖（b）所示，則下列描述電阻R兩端電壓UR隨時間t變化的圖像中，正確的是（）A． B．C． D．4．如圖，兩根相互平行的光滑長直金屬導軌固定在水平絕緣桌面上，在導軌的左端接入電容為C的電容器和阻值為R的電阻。質量為m、阻值也為R的導體棒MN靜止于導軌上，與導軌垂直，且接觸良好，導軌電阻忽略不計，整個系統(tǒng)處于方向豎直向下的勻強磁場中。開始時，電容器所帶的電荷量為Q，合上開關S后，（）A．通過導體棒電流的最大值為B．導體棒MN向右先加速、后勻速運動C．導體棒速度最大時所受的安培力也最大D．電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱大于導體棒上產(chǎn)生的焦耳熱電場中的電容器模型5．如圖所示，兩塊較大的金屬板A、B平行水平放置并與一電源相連，開關S閉合后，兩板間有一質量為m、帶電量為q的油滴恰好在P點處于靜止狀態(tài)。則下列說法正確的是（）A．在S仍閉合的情況下，若將A板向下平移一小段位移，則油滴向上加速運動，G中有方向為的電流B．在S仍閉合的情況下，若將A板向右平移一小段位移，則油滴向上加速運動，G中有方向為的電流C．若將S斷開，再將A板向下平移一小段位移，P點電勢不變D．若將S斷開，且將A板向左平移一小段位移，P點電勢升高6．如圖，高一學生在學考報名時進行了指紋采集。電容式指紋識馴的原理是手指與傳感器表面接觸時，皮膚表面會和傳感器上許許多多相同面積的小極板一一匹配成電容不同的平行板電容器，從而識別出指紋的紋路。下列說法正確的是（）A．極板與指紋溝（凹的部分）構成的電容器電容大B．極板與指紋嵴（凸的部分）構成的電容器電容大C．若增大電容器的電壓，電容器電容也增大D．若電容器的電壓保持不變，手指擠壓絕緣表面，電容器兩極間的距離減小，電容器帶電量減小7．如圖所示電路，由定值電阻，可變電阻、，理想二極管，水平金屬板M、N，電源及開關組成。閉合開關，電路穩(wěn)定后，質量為的帶正電荷的微粒從點以水平速度射入金屬板間，沿曲線打在N板上的點。若經(jīng)下列調整后，微粒仍從點以水平速度射入，則關于微粒打在板上的位置說法正確的是（）A．保持開關閉合，增大，粒子打在點左側B．保持開關閉合，減小，粒子打在點C．斷開開關，M極板稍微上移，粒子打在點右側D．斷開開關，N極板稍微下移，粒子打在點右側8．如圖所示，水平正對的金屬板A、B與干電池連接，B板接地，靜電計的電荷量導線以及電池的內阻均不計。開關S閉合，一帶負電的油滴靜止于兩板間的P點。下列說法正確的是（）A．若僅將A板上移一些，則靜電計指針的張角減小B．若僅將B板下移一些，則油滴向下運動C．若斷開S，且僅將B板下移一些，則油滴的電勢能減小D．若斷開S，且僅在A、P間插入玻璃板，則油滴向上運動電路中的電容器模型9．如圖，電源電動勢為E，內阻為r，滑動變阻器總電阻為R，所有電表均為理想表。閉合開關S后，當滑片P由a端向b端緩慢滑動的過程中（）A．電流表A1的示數(shù)逐漸增大 B．電流表A2的示數(shù)先減小再增大C．電容器C的電荷量保持不變 D．電壓表V的示數(shù)逐漸增大10．如圖所示，電源內阻不可忽略且電源電動勢和內阻保持不變，電阻、、燈泡L兩端的電壓和通過它們的電流分別用、、和、、表示，各用電器兩端的電壓和通過的電流變化量的大小分別用、、和、、表示，電容器所帶的電荷量用Q表示，當滑動變阻器的滑動片向下移動時，下列說法正確的是（）A．L變暗，Q減小 B．不變，不變C．變小，不變 D．變小，變小11．如圖所示，電源電動勢E=12V，內阻不計，定值電阻R1=2Ω，R2=4Ω，R3=6Ω。M點和N點之間接有定值電阻R5和水平放置的理想平行板電容器，電容器的電容C=0.5F。第一次將電阻箱的阻值調為R4=2Ω，第二次將電阻箱的阻值調為。下列說法正確的是（）A．第一次，M點的電勢低于N點的電勢B．第二次，電阻箱兩端的電壓為4.5VC．電阻箱的阻值改變的過程中，通過電阻R5的電荷量為2.25CD．電阻箱的阻值改變前后，電路消耗的電功率之比為11:1412．如圖所示，C為電容器，D為理想二極管（具有單向導通作用），電流表、電壓表均為理想電表，閉合開關S至電路穩(wěn)定后，調節(jié)滑動變阻器滑片P向左移動一小段距離，結果發(fā)現(xiàn)電壓表V1的示數(shù)改變量大小為，電壓表V2的示數(shù)改變量大小為，電流表A的示數(shù)改變量大小為，則下列判斷正確的有（）A．的值不變，B．的值變小C．的值不變D．滑片向左移動的過程中，電容器所帶的電荷量要不斷減少磁場中的電容器模型13．如圖甲、乙、丙中，除導體棒ab可動外，其余部分均固定不動，甲圖中的電容器C原來不帶電。設導體棒、導軌和直流電源的電阻均可忽略，導體棒和導軌間的摩擦也不計，圖中裝置均在水平面內，且都處于方向垂直水平面（即紙面）向里的勻強磁場中，導軌足夠長?，F(xiàn)給導體棒ab一個向右的初速度v0，在圖甲、乙、丙三種情形下關于導體棒ab的運動狀態(tài)，下列說法正確的是（）A．圖甲中，ab棒先做勻減速運動，最終做勻速運動B．圖乙中，ab棒先做加速度越來越大的減速運動，最終靜止C．圖丙中，ab棒先做初速度為v0變減速運動，然后做變加速運動，最終做勻速運動D．三種情形下導體棒ab最終都勻速14．電磁軌道炮是利用電流和磁場的作用使炮彈獲得超高速度，原理如圖，圖中直流電源電動勢為，電容器的電容為C，兩根固定于水平面內的光滑平面金屬導軌間距為L，電阻不計．炮彈可視為一質量為m、電阻為R的金屬棒MN，垂直放在兩導軌間處于靜止狀態(tài)，并與導軌良好接觸，首先開關S接1，使電容器完全充電，然后將S接至2，導軌間存在垂直于導軌平面，磁感應強度大小為B的勻強磁場（圖中未畫出），MN開始向右加速運動，當MN上的感應電動勢為時，此時與電容器兩極板間的電壓相等，回路中電流為零，MN達到最大速度，之后離開導軌，下列說法正確的是A．勻強磁場的方向垂直導軌平面向下B．MN剛開始運動時的加速度C．MN離開導軌后的最大速度為D．MN離開導軌后的最大速度為15．如圖所示，AB、CD組成一個平行軌道，導軌間距為L，軌道平面的傾角θ=30°，軌道與導軌EF、GH由兩小段光滑的圓弧BE、DG相連（小圓弧絕緣且長度可忽略），傾斜導軌部分處于垂直導軌平面向下的勻強磁場當中，磁感應強度大小為B。水平導軌部分（足夠長）處于豎直向上的勻強磁場中，磁感應強度大小為2B，質量為m、電阻為的導體棒Q靜止于水平導軌上。傾斜導軌AC端接一個電容器，電容器的電容為，質量為m、電阻忽略不計的導體棒P與導軌垂直放置，從靠近AC端的位置由靜止釋放，導體棒P初始時離水平軌道的高度為h。已知重力加速度為g，不考慮導體棒P與導軌間的摩擦力，不計導軌的電阻，整個過程中Q始終靜止不動且PQ沒有發(fā)生碰撞。則下列說法中正確的是（）A．導體棒P在傾斜導軌上做勻加速運動，加速度大小為B．導體棒P在傾斜導軌上做勻加速運動，加速度大小為C．導體棒P進入水平導軌時的速度為D．導體棒Q在此過程中受到的最大摩擦力為16．航空母艦上的彈射器能將質量為M的飛機在極短的時間內加速到起飛速度v0，起飛前飛機緊貼在彈射滑塊上，當彈射滑塊與飛機一起速度達到v0時飛機被放飛（如圖1）。某型彈射器利用超級電容的大電流放電使動力桿獲得動力，動力桿與彈射滑塊為一整體，其工作原理可用圖2加以說明：光滑導軌AG、BH相距為L，在C、D處各被一小段正對絕緣材料隔開，金屬部分導軌電阻不計，左端接有電動勢為E的電源、單刀雙擲開關S1和電容量為C的超級電容；右端接有單刀雙擲開關S2和穩(wěn)定輸出電流I0的恒流源。整個裝置處于豎直向下磁感應強度為B的勻強磁場中。開始時動力桿a（連帶滑塊質量為m）靜止于AB處，質量為4m的阻尼桿b置于貼近CD的右側；S1置于“1”處，S2置于“3”處；當電源給超級電容器C充滿電后，將S1撥到“2”電容器放電，動力桿驅動飛機向右