高考物理模型专练与解析模型22电容器的动态分析（教师版含解析）

22电容器的动态分析如图所示，平行板电容器的两极板接于电池两极，一带电小球悬挂在电容器内部，闭合电键k，电容器充电，这时悬线偏离竖直方向的夹角为θ，则下述说法正确的是()A．电键k断开，A板向B板靠近，则θ增大B．电键k断开，A板向上移动，则θ增大C．保持电键k闭合，A板向B板靠近，则θ变小D．保持电键k闭合，A板向上移动，则θ变小【答案】B【详解】A．若断开K，电容器带电量保持不变，由和以及可得由于Q、S不变，A板向B板靠近，虽然d变小，但电场强度不变，故电场力不变，则不变，故A错误；B．若断开K，由得，Q不变，A板向上移动，S变小，E变大，则变大，故B正确；C．若保持K闭合，则电容器两极板之间的电压保持不变，因此根据可知，当将A板向B板靠近时，d变小，电场强度增大，则电场力增大，将增大，故C错误；D．若保持K闭合，则电容器两极板之间的电压保持不变，因此根据可知，A板向上移动，d不变，电场强度不变，则电场力不变，将不变，故D错误。故选B。2．如图所示，电容器与一稳定的电源连接后，保持两极板间距不变而将极板相互错开一些，关于极板错开前后，下列判断中正确的是()A．电容器的电容增大 B．电容器两极板的电场强度变大C．电容器两极板间的电势差不变 D．电容器储存的电荷量不变【答案】C【详解】A、根据电容器的决定式可知保持两板间距不变，相互错开，极板正对面积减小，电容减小，故A错误；BC、合上开关S后，电容器与电源保持相连，板间的电势差仍等于电源电动势，保持不变。由于板间距d不变，根据可知板间的电场强度不变，B错误，C正确；D、因电容减小，电压不变，则由Q＝UC可知，电容器储存的电荷量减小，D错误。故选C。3．如图所示，设两极板正对面积为S，极板间的距离为d，静电计指针偏角为θ。实验中，极板所带电荷量不变，若()A．保持S不变，增大d，则θ不变B．保持S不变，增大d，则θ变小C．保持d不变，减小S，则θ变大D．保持d不变，减小S，则θ不变【答案】C【详解】由电容公式解得AB.极板所带电荷量不变，保持S不变，增大d，U增大，则θ增大，AB错误；CD.极板所带电荷量不变，保持d不变，减小S，U增大，则θ变大，C正确，D错误。故选C。4．如图所示,平行板电容器通过一滑动变阻器R与直流电源连接,G为一零刻度在表盘中央的灵敏电流计,闭合开关S后,下列说法正确的是( )A．若只在两板间插入电介质，电容器的两板间电压将增大B．若只在两板间插入电介质，电容器的电容将保持不变C．若只将滑动变阻器滑片P向上移动，电容器储存的电量将增加D．若只将电容器下极板向下移动一小段距离，此过程电流计中有从a到b方向的电流【答案】C【分析】闭合开关S后，电容器板间电压等于变阻器下部分电阻的电压，保持不变．将开关S断开，电容器放电，知电量的变化．若只将电容器下极板向下移动一小段距离，分析电容的变化，判断电量的变化，分析电路中电流的方向．若只将滑动变阻器滑片P向上移动，电压增大．【详解】A、B项：闭合开关S后，电容器板间电压等于变阻器下部分电阻的电压，保持不变，若只在两板间插入电介质，电容器的电容将增大．故A、B错误；C项：若只将滑动变阻器滑片P向上移动，电容器极板间电压增大，则电容器所带电荷增多，故C正确；D项：若只将电容器下极板向下移动一小段距离，板间距离增大，电容减小，而电压不变，则电容器所带电量减小，电容器放电．由于上极板带正电，所以此过程电流计中有从b到a方向的电流，故D错误．故应选：C．【点睛】本题电容器动态变化分析问题，关键是确定电容器的电压．电路稳定时，电容器所带电路无电流，只有在充电或放电过程中电容器所在电路有电流．5．如图，水平放置的平行板电容器上极板带正电，所带电荷量为Q，板间距离为d，上极板与静电计相连，静电计金属外壳和电容器下极板都接地。在两极板正中间P点有一个静止的带电油滴，所带电荷量绝对值为q。静电力常量为k，下列说法正确的是()A．油滴带正电B．油滴受到的电场力大小为C．若仅将上极板平移到图中虚线位置，则油滴将加速向上运动D．若仅将上极板平移到图中虚线位置，则静电计指针张角减小【答案】D【详解】A．根据受力分析知，油滴受重力和电场力，因为油滴受力平衡，因此可判断油滴带负电，所受电场力竖直向上，故A错误；B．因为油滴处于匀强电场中，因此只能用匀强电场公式，根据平行板电容器公式可得可得故B错误；C．电场力可知电场力与两极板距离d无关，若仅将上极板平移到图中虚线位置，所受电场力不变，因此油滴仍静止不动，故C错误。D．平行板电容器电荷量不变，根据公式因此将上极板平移到图中虚线位置，间距变小，电容变大，电压变小，静电计指针张角变小，故D正确；故选D。6．如图所示，平行板电容器与直流电源、理想二极管(正向电阻为零可以视为短路，反向电阻无穷大可以视为断路)连接，电源负极接地．初始电容器不带电，闭合开关稳定后，一带电油滴位于容器中的P点且处于静止状态．下列说法正确的是()A．将下极板下移，则P点的电势升高B．将上极板下移，则P点的电势不变C．减小极板间的正对面积，带电油滴保持静止，但P点的电势会降低D．减小极板间的正对面积，带电油滴将向上运动【答案】D【详解】二极管具有单向导电性，闭合开关后电容器充电，电容器的电容，，极板间的场强，整理可得A．将下极板下移，d变大，由可知C变小，由于二极管具有单向导电性，电容器不能放电，由可知电容器两极板间的电场强度不变，上极板与P点之间距离不变，根据，可知上极板与P点电势差不变，再由，其中上极板电势不变，则可知P点电势不变，故A错误；B．将上极板下移，d变小，由可知C变大，两极板电势差不变，根据知两板间电场强度变大，P点与下极板之间距离不变，根据，可知上极板与P点电势差变大，再由，其中下极板电势不变，则可知P点电势升高，故B错误；CD．根据，减小极板间的正对面积，电容C减小，由于二极管具有单向导电性，而图中电容器只能充电不能放电，由可知电容器两极板间的电场强度变大，油滴所受电场力变大，带电油滴将向上运动，上极板与P点之间距离不变，根据，可知上极板与P点电势差变大，再由，其中上极板电势不变，则可知P点电势会降低，故C错误，D正确。故选D。7．如图所示，竖直放置的带电平行板电容器与一静电计相连，一带电小球用绝缘细线悬挂于平行板间处于静止状态，小球与竖直方向的夹角为θ，此时A极板带负电，B极板带正电。则下列判断正确的是()A．轻轻将细线剪断，小球将做斜抛运动B．若将A极板向左平移稍许，电容器的电容将增大C．若将A极板向上平移稍许，夹角θ将变小D．若将A极板向下平移稍许，静电计指针偏角增大【答案】D【详解】A．轻轻将细线剪断，小球将沿重力与电场力的合力方向做初速度为零的匀加速直线运动，故A错误；B．充电后与电源断开，电荷量不变，由公式可知，若将A极板向左平移稍许，即增大，则电容器的电容将减小，故B错误；C．充电后与电源断开，电荷量不变，由公式可知，若将A极板向上平移稍许，即S减小，则电容减小，由可知，则电势差增大，由公式可知，场强增大，小球受到的电场力增大，则夹角θ将变大，故C错误；D．充电后与电源断开，电荷量不变，由公式可知，若将A极板下平移稍许，即S减小，则电容减小，由可知，则电势差增大即静电计指针偏角增大，故D正确。故选D。8．如图所示，三块平行放置的带电金属薄板A、B、C中央各有一小孔，小孔分别位于O、M、P点，由O点静止释放的电子恰好能运动到P点，现将C板向右平移到P′点，则由O点静止释放的电子A．运动到P点返回B．运动到P和P′点之间返回C．运动到P′点返回D．穿过P′点【答案】A【详解】设A、B板间的电势差为U1，B、C板间的电势差为U2，板间距为d，电场强度为E，第一次由O点静止释放的电子恰好能运动到P点，根据动能定理得：qU1=qU2=qEd，将C板向右移动，B、C板间的电场强度，E不变，所以电子还是运动到P点速度减小为零，然后返回，故A正确；BCD错误．9．电容器是一种重要的电学元件，它能够储存电荷。电容器储存电荷的特性用电容表征。如图所示，在研究电容器充、放电的实验中，使开关S掷向1端，电源E对电容器C充电。关于电容器，下列说法正确的是()A．电容器所带的电荷量越多，电容就越大B．电容器所带电荷量为0时，电容就为0C．电容器所带电荷量减小为原来一半时，两极板间的电压就变为原来的2倍D．电容器的电容在数值上等于两极板间的电压为1V时电容器需要带的电荷量【答案】D【详解】AB．电容器的电容是由电容器本身的内部结构决定的，与电容器带电量无关，选项AB错误；C．根据可知，电容器电容不变，当电容器所带电荷量减小为原来一半时，两极板间的电压就变为原来的一半，选项C错误；D．根据可知，电容器的电容在数值上等于两极板间的电压为1V时电容器需要带的电荷量，选项D正确。故选D。10．电容器是一种重要的电学元件，它能够储存电荷。电容器储存电荷的特性用电容表征。如图所示，在研究电容器充、放电的实验中，使开关S掷向1端，电源E对电容器C充电。下列图像中，能正确反映电容器充电过程中电流与时间、电荷量与电压关系的是()A． B． C． D．【答案】A【详解】AB．充电过程中随着电容器电荷量的增加，充电电流越来越小，充满以后电流为零，故A正确，B错误；CD．根据可知，电容器的电容大小不变，则图象是一条过原点的直线，故CD错误。故选A。11．如图所示，一平行板电容器与电源E和电流表相连接，接通开关S，电源即给电容器充电，下列说法中不正确的是()A．保持S接通，使两极板的面积错开一些(仍平行)，则两极板间的电场强度减小B．保持S接通，减小两极板间的距离，则电流表中有从左到右的电流流过C．断开S，增大两极板间的距离，则两极板间的电压增大D．断开S，在两极板间插入一块电介质板，则两极板间的电势差减小【答案】A【详解】A．保持开关S接通，电容器上电压U保持不变，正对面积S减小时，由可知U和d都不变，则场强E不变，A错误，符合题意；B．减小距离d时，由可知电容C增大，因为开关S接通U不变，由Q＝CU得电荷量Q将增大，故电容器充电，电路中有充电电流，电流表中有从左到右的电流流过，B正确，不符合题意；C．断开开关S后，电容器的电荷量Q保持不变，当d增大时，由可知电容C减小，由可得电压U将增大，C正确，不符合题意；D．插入电介质，ε增大，由可知电容C增大，因为断开S后Q不变，由知电压U将减小，D正确，不符合题意。故选A。12．电源、开关、平行板电容器连成如图所示电路，上极板接地。闭合开关S，电源对电容器充电后，电容器带电量为Q，两极板间电压为U，板间电场强度大小为，电容器中的P点电势为，则下列说法正确的是()A．若将上板下移少许，Q增大，U减小，不变，变大B．若将上板下移少许，Q不变，U减小，减小，变小C．若断开开关S，将上板下移少许，Q增大，U不变，增大，变小D．若断开开关S，将上板下移少许，Q不变，U减小，不变，变大【答案】D【详解】AB．电容器与电源保持连接时电容器两极板间的电压U不变，上板下移(板间距d减小)。由公式，可知电容C将增大；由公式可知电容器带电量Q将增大；由公式可知两极板间的场强增大；P点电势为为负值，设P点到上板的距离为x，则x减小，所以变大，选项A、B错误；CD．断开电源后电容器带电量Q不变，上板下移(两极板间距d减小)。由公式，可知，电容C将增大；由公式可知电容器两极板间电压U将减小；由，，，三式可解得由此可知两极板间的场强不变，由可知变大，选项C错误、D正确。故选D。13．如图所示为一种电容传声器。b是固定不动的金属板，a是能在声波驱动下沿水平方向振动的金属膜片，a、b构成一个电容器。其工作原理是当声波作用于金属膜片时，金属膜片发生相应的振动，于是就改变了它与固定极板b间的距离，从而使电容发生变化，而电容的变化可以转化为电路中电信号的变化。闭合开关K，若声源S发出声波使a向右运动时()A．电容器的电容减小 B．a、b板之间的电场强度减小C．流过电流表的电流方向为自左向右 D．电容器两板间的电压会増大【答案】C【详解】A．由电容的决定式可知，a向右运动时，极板间的距离d减小，所以电容增大，选项A错误；BD．闭合开关K，电压U保持不变，距离减小，由可知电场强度增大，选项BD错误；C．由电容定义式可知，电容增大，电压不变，所以电荷量增大，电容器充电，流过电流表的电流方向为自左向右，选项C正确。故选C。14．平行板电容器与电动势为E的直流电源、电阻R和开关S连接成如图所示的电路，下极板接地。当开关S闭合时，一带电油滴位于电容器中的P点且恰好处于静止状态。现断开开关S，将下极板竖直向上移动一小段距离，则()A．油滴保持静止B．油滴的电势能减小C．P点的电势将降低D．电容器极板带电荷量增大【答案】AC【详解】AD．油滴恰好处于静止状态，此时油滴受到的重力与电场力平衡。断开开关S后，电容器极板带电量不变，将下极板竖直向上移动一小段距离，板间距d减小，由联立解得场强大小为即场强大小与d无关，故此时电场力不变，油滴仍然保持静止，故A正确，D错误；BC．上极板与电源正极相连，故电场方向竖直向下，下极板接地，电势为0，下极板上移一小段距离后，P点到下极板的距离减小，又因为场强E不变，由可知，P点与下极板间的电势差减小，故P点电势降低，而油滴受到的电场力向上，故油滴带负电，由可知，油滴的电势能将增大，故B错误，C正确。故选AC。如图所示，两板间距为d的平行板电容器与电源连接，电键K闭合。电容器两板正中间有一质量为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．微粒带的是负电B．电源电动势大小为C．电键K断开，把电容器两板距离增大，微粒将向下做加速运动D．电键K断开，把电容器两板距离增大，微粒保持静止不动【答案】AD【详解】A．根据题意可知，带电荷量为q的微粒静止不动，则微粒受到竖直向上的电场力作用，而平行板电容器板间场强方向竖直向下，则微粒带负电，故A正确；B．由平衡条件得可得电源电动势的大小为故B错误；CD．断开开关S，电容器所带电量不变，由可得电容器板间场强为当把电容器两极板间距离增大，场强不变，微粒所受的电场力不变，则微粒仍静止不动，故C错误，D正确；故选AD。16．一平行板电容器充电后与电源断开，负极板接地，在两极板间有一正电荷(电荷量很小)固定在P点，如图所示，以E表示两极板间的场强，U表示电容器的电压，EP表示正电荷在P点的电势能，若保持负极板不动，将正极板移到图中虚线所示的位置，则下列说法正确的是()A．U变小，E变小 B．E不变，EP不变C．U变小，EP不变 D．U不变，EP不变【答案】BC【详解】平行板电容器充电后与电源断开后，电量不变．将正极板移到图中虚线所示的位置时，d减小，根据知电容增大，根据则电势差U变小；由知电场强度不变，则P与负极板间的电势差不变，P点的电势不变，正电荷在P点的电势能EP不变；故选BC。17.如图所示，由M、N两块相互靠近的平行金属板组成的平行板电容器，极板N与静电计的金属球相接，极板M与静电计的外壳均接地。给电容器充电，静电计指针张开一定角度。以下实验过程中电容器所带电荷量可认为不变。下面操作能使静电计指针张开角度变小的是()A．将M板沿水平向右方向靠近N板B．在M、N之间插入有机玻璃板C．将M板向上平移D．在M、N之间插入金属板，且不和M、N接触【答案】ABD【详解】ABD．由题意，电容器所带电量Q保持不变，静电计指针张角变小，板间电势差U变小，由分析可知，电容C应变大，根据分析可知，应增大正对面积，减小板间距离、或增大电介质，插入金属板，相当于减小d，故ABD正确。C．将M板向上平移，正对面积减小，电容减小，则电压U增大，指针张开角度变大，故C错误。故选ABD。18．图示是电子束加工工件的示意图，电子枪产生热电子后被高压电源加速，经聚焦系统会聚成很细的电子束，打在工件上产生高压力和强能量，对工件进行加工。现将电子加速系统简化为如图所示电路，平行板电容器与直流电源相连接，保持电键闭合，电子由静止开始从板向板运动，当到达板时速度为，则下列说法正确的是()A．若增大两极板间距离，则电容器电量变大，也增大B．若板向上移动少许，则电容器电量变小，保持不变C．若断开电键后增大两极板间距离，则电容器电量不变，也不变D．若断开电键后将板向上移动少许，则电容器电量不变，增大【答案】BD【详解】根据电容公式

可知

d增大C减小，S减小C减小。

A.电键保持闭合，U不变，d增大C减小Q=UC因此Q减小。根据动能定理电场力做功eU=

mv2

可知v不变，故A错误。

B.电键保持闭合，U不变，若B板向上移，S变小，C减小Q=UC因此Q减小。根据动能定理电场力做功eU=mv2可知，v不变，故B正确。

C.电键断开，Q不变。d增大C减小

C减小

U增大。根据动能定理电场力做功eU=mv2可知，v变大，故C错误。

D.电键断开，Q不变。若B板向上移，S变小，C减小C减小U增大。根据动能定理电场力做功eU=mv2可知，v变大，故D正确。

故选BD。19．如图所示，平行板电容器与直流电源相连，下极板接地，一带电油滴位于容器中的p点恰好处于静止状态现将平行板电容器的上极板上移一小段位移，则()A．电容器的电容减小，极板带电量将减小B．带电油滴将沿竖直方向向上运动C．P点的电势将降低D．带电油滴在P点的电势能将减小【答案】AC【详解】A．由于电容器和电源相连，电势差不变；将平行板电容器的上极板竖直向上移动一小段距离，则d变大，则根据可知电容C变小，根据Q=UC可知，极板的带电量变小，故A正确；B．将平行板电容器的上极板竖直向上移动一小段距离，由于电容器两板间电压不变，板间距离变大，根据得知板间场强减小，油滴所受的电场力减小，则油滴将向下运动．故B错误；C．场强E减小，而P点与下极板间的距离不变，则由公式U=Ed分析可知，P点与下极板间电势差将减小，故P点电势降低；故C正确；D．由带电油滴原来处于平衡状态可知，油滴应带负电，由于P点的电势降低，则油滴的电势能将增加，故D错误。故选AC。20．如图所示为某同学利用传感器研究电容器放电过程的实验电路，电源电动势E=3V。实验时先使开关S与l端相连，电源向电容器C充电，待电路稳定后把开关S掷向2端，电容器通过电阻R放电，传感器将电流信息传入计算机，屏幕上显示出电流随时间变化的I-t曲线，则()A．如果仅将R的阻值调大，则I-t曲线与两坐标轴围成的面积增大B．如果仅将R的阻值调大，则电容器放电更快C．如果仅将电源电动势E调大，则t=0时刻的放电电流更大D．电容器的电容约为【答案】CD【详解】A．由可知，图像围成的面积表示通过R的电荷量，通过R的电荷量为电容器两极板上的电荷，由于电压未变，故电容器极板上的电荷量不变，故图像与两坐标轴围成的面积不变，故A错误；B．增大电阻的阻值，电容器放电变慢，故B错误；C．仅将电源电动势增大，则电容器两极板间的电压变大，故0时刻的放电电流更大，故C正确；D．由图像可知，其其围成的总格数约为75格，故电容器极板上的电荷量约为故电容为故D正确。故选CD。21．如图所示电路中电源电动势为E内阻为r，电流表和电压表均为理想电表，、为定值电阻，为滑动变阻器，C为平行板电容器。开关S闭合后两极板间的带电液滴处于静止状态，当滑动变阻器滑片P向a端滑动过程中，下列说法正确的是()A．的功率变大B．电压表、电流表示数都变大C．在滑动变阻器片P向a端滑动时，若同时增大平行板间距，则液滴可能保持不动D．电容器C所带电荷量减少，液滴向下加速运动【答案】AC【详解】AB．当滑动变阻器滑片P向a端滑动时，接入电路的电阻增大，R2与R3并联的电阻增大，则