10-5電容和電容器(原卷版)-2024高考一輪復(fù)習(xí)100考點(diǎn)100講

2024年高考一輪復(fù)習(xí)100考點(diǎn)100講第10章靜電場(chǎng)第10.5講電容和電容器【知識(shí)點(diǎn)精講】1．常見(jiàn)電容器(1)組成：由兩個(gè)彼此絕緣又相互靠近的導(dǎo)體組成。(2)帶電荷量：一個(gè)極板所帶電荷量的絕對(duì)值。(3)電容器的充、放電充電：使電容器帶電的過(guò)程，充電后電容器兩板帶上等量的異種電荷，電容器中儲(chǔ)存電場(chǎng)能。放電：使充電后的電容器失去電荷的過(guò)程，放電過(guò)程中電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為其他形式的能。2．電容(1)定義：電容器所帶的電荷量Q與電容器兩極板間的電勢(shì)差U的比值。(2)定義式：C＝eq\f(Q,U)。(3)物理意義：表示電容器容納電荷本領(lǐng)大小的物理量。(4)單位：法拉(F)1F＝106μF＝1012pF3．平行板電容器(1)影響因素：平行板電容器的電容與極板的正對(duì)面積成正比，與電介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)成正比，與極板間距離成反比。(2)決定式：C＝eq\f(εrS,4πkd)，k為靜電力常量?！痉椒w納】1．平行板電容器動(dòng)態(tài)變化的兩種情況(1)電容器始終與電源相連時(shí)，兩極板間的電勢(shì)差U保持不變。(2)充電后與電源斷開(kāi)時(shí)，電容器所帶的電荷量Q保持不變。2．平行板電容器動(dòng)態(tài)問(wèn)題的分析思路(1)確定不變量，分析是電壓不變還是所帶電荷量不變。(2)用決定式C＝eq\f(εrS,4πkd)分析平行板電容器電容的變化。(3)用定義式C＝eq\f(Q,U)分析電容器所帶電荷量或兩極板間電壓的變化?！咀钚赂呖碱}精練】1．（18分）（2019高考北京理綜卷23）電容器作為儲(chǔ)能器件，在生產(chǎn)生活中有廣泛的應(yīng)用。對(duì)給定電容值為C的電容器充電，無(wú)論采用何種充電方式，其兩極間的電勢(shì)差u隨電荷量q的變化圖像都相同。（1）請(qǐng)?jiān)趫D1中畫(huà)出上述u–q圖像。類比直線運(yùn)動(dòng)中由v–t圖像求位移的方法，求兩極間電壓為U時(shí)電容器所儲(chǔ)存的電能Ep。（2）在如圖2所示的充電電路中，R表示電阻，E表示電源（忽略內(nèi)阻）。通過(guò)改變電路中元件的參數(shù)對(duì)同一電容器進(jìn)行兩次充電，對(duì)應(yīng)的q–t曲線如圖3中①②所示。a．①②兩條曲線不同是______（選填E或R）的改變?cè)斐傻?；b．電容器有時(shí)需要快速充電，有時(shí)需要均勻充電。依據(jù)a中的結(jié)論，說(shuō)明實(shí)現(xiàn)這兩種充電方式的途徑。（3）設(shè)想使用理想的“恒流源”替換（2）中電源對(duì)電容器充電，可實(shí)現(xiàn)電容器電荷量隨時(shí)間均勻增加。請(qǐng)思考使用“恒流源”和（2）中電源對(duì)電容器的充電過(guò)程，填寫(xiě)下表（選填“增大”、“減小”或“不變”）?！昂懔髟础保?）中電源電源兩端電壓通過(guò)電源的電流2．（2018高考全國(guó)理綜III）如圖，一平行板電容器連接在直流電源上，電容器的極板水平，兩微粒a、b所帶電荷量大小相等、符號(hào)相反，使它們分別靜止于電容器的上、下極板附近，與極板距離相等。現(xiàn)同時(shí)釋放a、b，它們由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，在隨后的某時(shí)刻t，a、b經(jīng)過(guò)電容器兩極板間下半?yún)^(qū)域的同一水平面，a、b間的相互作用和重力可忽略。下列說(shuō)法正確的是A．a(chǎn)的質(zhì)量比b的大B．在t時(shí)刻，a的動(dòng)能比b的大C．在t時(shí)刻，a和b的電勢(shì)能相等D．在t時(shí)刻，a和b的動(dòng)量大小相等3．（2018北京理綜）研究與平行板電容器電容有關(guān)因素的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，下列說(shuō)法正確的是A．實(shí)驗(yàn)前，只用帶電玻璃棒與電容器a板接觸，能使電容器帶電B．實(shí)驗(yàn)中，只將電容器b板向上平移，靜電計(jì)指針的張角變小C．實(shí)驗(yàn)中，只在極板間插入有機(jī)玻璃板，靜電計(jì)指針的張角變大D．實(shí)驗(yàn)中，只增加極板帶電量，靜電計(jì)指針的張角變大，表明電容增大4.（2017海南高考）如圖，平行板電容器的兩極板豎直放置并分別與電源的正負(fù)極相連，一帶電小球經(jīng)絕緣輕繩懸掛于兩極板之間，處于靜止?fàn)顟B(tài)?，F(xiàn)保持右極板不動(dòng)，將左極板向左緩慢移動(dòng)。關(guān)于小球所受的電場(chǎng)力大小F和繩子的拉力大小T，下列判斷正確的是（）A．F逐漸減小，T逐漸減小B．F逐漸增大，T逐漸減小C．F逐漸減小，T逐漸增大D．F逐漸增大，T逐漸增大5.【2017·江蘇卷】如圖所示，三塊平行放置的帶電金屬薄板、、中央各有一小孔，小孔分別位于、、點(diǎn)．由點(diǎn)靜止釋放的電子恰好能運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)．現(xiàn)將板向右平移到點(diǎn)，則由點(diǎn)靜止釋放的電子（A）運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)返回（B）運(yùn)動(dòng)到和點(diǎn)之間返回（C）運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)返回（D）穿過(guò)點(diǎn)6.（2016高考全國(guó)理綜乙）一平行電容器兩極板之間充滿云母介質(zhì)，接在恒壓直流電源上，若將云母介質(zhì)移出，則電容器A.極板上的電荷量變大，極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度變大B.極板上的電荷量變小，極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度變大C.極板上的電荷量變大，極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度不變D.極板上的電荷量變小，極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度不變7、（2016高考天津理綜物理）如圖所示，平行板電容器帶有等量異種電荷，與靜電計(jì)相連，靜電計(jì)金屬外殼和電容器下極板都接地，在兩極板間有一個(gè)固定在P點(diǎn)的點(diǎn)電荷，以E表示兩板間的電場(chǎng)強(qiáng)度，Ep表示點(diǎn)電荷在P點(diǎn)的電勢(shì)能，θ表示靜電計(jì)指針的偏角。若保持下極板不動(dòng)，將上極板向下移動(dòng)一小段距離至圖中虛線位置，則A、θ增大，E增大B、θ增大，Ep不變C、θ減小，Ep增大D、θ減小，E不變8．(2014·浙江1月學(xué)考)如圖為可變電容器，由一組動(dòng)片和一組定片組成，這兩組金屬片之間是互相絕緣的，動(dòng)片旋人得越多，則()A．正對(duì)面積越大，電容越大B．正對(duì)面積越大，電容越小C．動(dòng)片、定片間距越小，電容越大D．動(dòng)片、定片間距離越小，電容越小【最新模擬題精練】1.（2023湖北荊門三校5月聯(lián)考）一平行板電容器保持與電源連接，正極板接地，兩板間有一個(gè)負(fù)試探電荷固定在P點(diǎn)，如圖所示，用Ep表示試探電荷在P點(diǎn)的電勢(shì)能，若正極板保持不動(dòng)，將負(fù)極板緩慢向下移動(dòng)一小段距離x，則此過(guò)程中Ep與x的關(guān)系合理的是圖中的（）A．圖線aB．圖線bC．圖線cD．圖線d2.（2023浙江溫州重點(diǎn)高中期中聯(lián)考）最近中國(guó)自主研制的新一代大功率石墨烯超級(jí)電容器問(wèn)世。超級(jí)電容器它不同于傳統(tǒng)的化學(xué)電源，是一種介于傳統(tǒng)電容器與電池之間具有特殊性能的電源。如圖所示的超級(jí)電容標(biāo)有“3.0V，12000F”，該超級(jí)電容器（）A.正常工作最大容納電荷量為36000CB.電容隨電壓的增大而增大C.在充電過(guò)程中電流恒定D.電容器放完電時(shí)，電容為03.（2023遼寧本溪期中）如圖所示，直流電路中，、是定值電阻，是光敏電阻，其阻值隨光照增強(qiáng)而減小。當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合時(shí)，處在電容器兩板間M點(diǎn)的帶電液滴恰好能保持靜止?，F(xiàn)用強(qiáng)光照射電阻時(shí)（）A.電源的輸出功率減小 B.A板的電勢(shì)降低C.液滴向上運(yùn)動(dòng) D.中有向右的瞬間電流通過(guò)4.（2023湖南名校質(zhì)檢）如圖所示，光滑的水平面上靜止著一輛小車（用絕緣材料制成），小車上固定一對(duì)豎直放置的帶電金屬板，在右金屬板的同一條豎直線上有兩個(gè)小孔a、b。一個(gè)質(zhì)量為m、帶電量為－q的小球從小孔a無(wú)初速度進(jìn)入金屬板，小球與左金屬板相碰時(shí)間極短，碰撞時(shí)小球的電量不變且系統(tǒng)機(jī)械能沒(méi)有損失，小球恰好從小孔b出金屬板，則（）A．小車（含金屬板）和球組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒但該系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能不守恒B．小車（含金屬板）和球組成的系統(tǒng)動(dòng)量不守恒但該系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能守恒C．當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)到小孔b時(shí)，小球速度一定豎直向下，且小車剛好回到初始位置D．以上答案都不正確5.(多選)(2022·河南模擬)利用一電動(dòng)勢(shì)為E的電源對(duì)一電容器(電容為C)充電，充電過(guò)程中，電容器兩端的電壓U和電容器所帶電荷量Q的函數(shù)關(guān)系如圖所示，若圖中ΔQ取得盡可能小，則陰影部分的面積可以表示對(duì)電荷量為ΔQ的電荷所做的功，即電容器所帶電荷量增加ΔQ時(shí)儲(chǔ)存的能量，則()A．圖象的斜率等于電容C的大小B．圖象斜率的倒數(shù)等于電容C的大小C．充電完畢電容器儲(chǔ)存的能量為CE2D．充電完畢電容器儲(chǔ)存的能量為eq\f(1,2)CE26.（2021四川成都一模）如圖，絕緣座放在光滑水平面上，間距為d的平行板電容器豎直固定在絕緣座上，A板有小孔O，,水平絕緣光滑桿穿過(guò)O固定在B板上，電容器、底座和絕緣桿的總質(zhì)量為M。.給電容器充電后，一質(zhì)量為m的帶正電環(huán)P套在桿上以某一速度v.對(duì)準(zhǔn)O向左運(yùn)動(dòng)，在電容器中P距B板最近的位置為S.，OS=。若A、B板外側(cè)無(wú)電場(chǎng)，P過(guò)孔O時(shí)與板無(wú)接觸，不計(jì)P對(duì)A、B板間電場(chǎng)的影響。則A.P在S處的速度為0B.P從O至S的過(guò)程中，絕緣座的位移大小為C.P從O至S的過(guò)程中，絕緣座的位移大小為D.P從O至S的過(guò)程中，整個(gè)系統(tǒng)電勢(shì)能的增加量為7.（2023浙江蕭山名校聯(lián)考）如圖所示，一平行板電容器充電后與電源斷開(kāi)，此時(shí)兩板間的電勢(shì)差為U，板間距離為d，A板帶正電，B板中央有一小孔。一帶正電的微粒，電荷量為q，質(zhì)量為m，自孔的正上方距板高h(yuǎn)處自由下落，若微粒恰能落至A、B板的正中央C點(diǎn)，不計(jì)空氣阻力，重力加速度為g，則下列說(shuō)法正確的是（）A.微粒在下落過(guò)程中動(dòng)能逐漸增加，重力勢(shì)能逐漸減小B.微粒落入電場(chǎng)中，電勢(shì)能逐漸減小，其減小量為C.若微粒從距B板高2h處自由下落，則恰好能到達(dá)A板D.若保持A板不動(dòng)，B板上平移一小段距離（小于h），則由可知，電場(chǎng)強(qiáng)度將減小8.(2021黑龍江大慶三校清北班質(zhì)檢).如圖甲所示是電容器充、放電電路。配合電流傳感器，可以捕捉瞬間的電流變化，并通過(guò)計(jì)算機(jī)畫(huà)出電流隨時(shí)間變化的圖像。實(shí)驗(yàn)中選用直流8V電壓，電容器選用電解電容器。圖甲圖乙先使單刀雙擲開(kāi)關(guān)S與1端相連，電源向電容器充電，這個(gè)過(guò)程可瞬間完成。然后把單刀雙擲開(kāi)關(guān)S擲向2端，電容器通過(guò)電阻R放電，傳感器將電流傳入計(jì)算機(jī)，圖像上顯示出放電電流隨時(shí)間變化的I－t曲線，如圖乙所示。以下說(shuō)法正確的是()A．電解電容器用氧化膜做電介質(zhì)，由于氧化膜很薄，所以電容較小B．隨著放電過(guò)程的進(jìn)行，該電容器兩極板間電壓逐漸減小C．由傳感器所記錄的該放電電流圖像可以估算出該過(guò)程中電容器的放電電荷量D．通過(guò)本實(shí)驗(yàn)可以估算出該電容器的電容值9.（2020江蘇模擬2）如圖所示，一平行板電容器的電容為C，所接電源的電動(dòng)勢(shì)為E，兩板間a、b、c三點(diǎn)的連線構(gòu)成一等腰直角三角形．三角形的兩直角邊長(zhǎng)均為L(zhǎng)，其中ab邊與兩板平行，當(dāng)一個(gè)－q的檢驗(yàn)電荷從無(wú)限遠(yuǎn)處被移到極板間的a點(diǎn)時(shí)，電場(chǎng)力做的功為W.下列說(shuō)法中正確的是()A.電容器所帶電荷量為CEB.檢驗(yàn)電荷在a點(diǎn)的電勢(shì)能WC.檢驗(yàn)電荷在a點(diǎn)的電勢(shì)為eq\f(W,q)D.若增大兩板間距離時(shí)，a、c兩點(diǎn)間電勢(shì)差不變10、（2020高考精優(yōu)預(yù)測(cè)卷）如圖所示的電路中，和為兩個(gè)水平放置的平行板電容器，板間有一點(diǎn)，閉合開(kāi)關(guān)，待電路穩(wěn)定后將開(kāi)關(guān)斷開(kāi)?，F(xiàn)將一有機(jī)玻璃板(圖中未畫(huà)出)插入板間，則下列說(shuō)法正確的是()A、平行板電容器的電容減小 B.點(diǎn)電勢(shì)降低

C.兩板間的電場(chǎng)強(qiáng)度增大 D.電阻中有向右的電流11、(2023·四川名校聯(lián)考)如圖所示，平行板電容器與電動(dòng)勢(shì)為E的直流電源(內(nèi)阻不計(jì))連接，下極板接地，靜電計(jì)所帶電荷量很少，可被忽略，一帶負(fù)電的油滴被固定于電容器中的P點(diǎn)，現(xiàn)將平行板電