高考物理一轮复习 考点巩固卷54 电容器的动态分析（解析版）

考点巩固卷54电容器的动态分析建议用时：50分钟考点序号考点题型分布考点1电势差U不变模型3单选+3多选考点2电荷量Q不变模型4单选+2多选考点3带电粒子在电容器中的平衡与运动模型3单选+5多选考点01：电势差U不变模型（3单选+3多选）一、单选题1．（2023·湖北·统考模拟预测）如图所示，平行板电容器通过理想二极管与电池相连，当二极板间距离减小后，则两板间的电压U和电场强度E，电容器电容C及电量Q与原来相比（）

A．U变小 B．E变大C．C不变 D．Q不变【答案】B【详解】平行板电容器与电池相连，其电压U保持不变，当二极板间距离减小后，由可知，板间场强E变大．板间距离减小，根据公式可知电容C增大，根据U不变，则电量Q变大．即U不变，E变大，C变大，Q变大。故选B。2．（2023·广东广州·华南师大附中校考三模）如图所示，两个相同的半圆形金属板相互靠近、水平放置，板间可视为真空。两金属板分别与电源两极相连。上极板可绕过圆心且垂直于半圆面的轴转动。开始时，两极板边缘完全对齐，闭合开关S后，两板间的一个带电微粒恰好静止；然后让上极板转过（微粒仍在两板间）忽略电场边缘效应，则（）

A．断开开关S后，微粒将竖直下落B．转动前后，电容器的电容之比为36：35C．转动过程中，有从a→b的电流流过电阻RD．断开开关S后，上极板再转动，微粒仍然静止【答案】B【详解】AB．闭合开关S后，让上极板转过，则两极板正对面积减少，根据公式可知，其他条件不变，电容器的电容变小，变化前后面积之比为转动前后，电容器的电容之比也为又根据公式电势差与间距均不变，则电场强度不变，电场力不变，所以微粒仍静止，断开开关S后，各个物理量不变，微粒仍静止，故A错误，B正确；C．转动过程之前，电容器下极板带正电、上极板带负电，转动过程中，电容变小，电容器放电，有从b→a的电流流过电阻R，故C错误；D．当断开开关S后，两极板的电荷量不变，让上极板再转过，则两极板正对面积减少，根据公式可知，其他条件不变，电容器的电容变小，则电场强度增大，电场力增大，所以微粒将竖直向上运动，故D错误。故选B。3．（2023·福建·模拟预测）如图，水平放置的、板和、板分别组成平行板电容器和，板通过一理想二极管与板相连接，B板和N板都接地。M、N两板之间插有电介质，A板和B板正中均有一小孔，两孔在同一竖直线上。现让A板带正电，稳定后，一带电液滴从小孔正上方由静止开始下落，穿过小孔到达板处速度恰为零。空气阻力忽略不计，极板间电场视为匀强电场。下列说法正确的是（）A．仅将A板向下移动一小段距离后，A板电势升高B．仅将板向右移一小段距离时，、均不充放电C．仅在板间更换相对介电常数更大的电介质时，充电放电D．板向下移动一小段距离时，液滴不能穿过板小孔【答案】B【详解】根据电容决定式和定义式，A．仅将A板向下移动一小段距离后，电容增大，设A板电荷量不变，则A板电势降低，M板要给A板充电，但是二极管反向，所以不能充电，故A板电荷量不变，A板电势降低，故A错误；B．仅将N板向右移一小段距离时，则电容减小，设M板电荷量不变，则M板电势升高，M板要给A板充电，但是二极管反向，所以不能充电，故M板电荷量不变，A板电荷量不变，、均不充放电，故B正确；C．仅在MN板间更换相对介电常数更大的电介质时，则电容增大，设M板电荷量不变，则M板电势降低，A板要给M板充电，二极管正向导通，所以能充电，则放电充电，故C错误；D．M板向下移动一小段距离时，则电容增大，设M板电荷量不变，则M板电势降低，A板要给M板充电，二极管正向导通，所以能充电，则放电充电，A、B板间电场强度减小，带电液滴在板间克服电场力做功减小，故液滴能穿过B板小孔，故D错误。故选B。二、多选题4．（2023·浙江金华·模拟预测）甲图为可变电容器，某同学用乙图示电路研究可变电容器的充放电实验。电容器原来不带电，电压表和电流表为理想直流电表。单刀双掷开关先接1，稳定后，缓慢减小电容器两极板的正对面积。下列说法正确的是（）

A．缓慢减小电容器两极板正对面积过程中，电阻R中电流向下B．缓慢减小电容器两极板正对面积过程中，电阻R中电流向上C．若开关接1稳定后断开，在减小电容器两极板正对面积过程中，电压表示数增大D．若开关接1稳定后断开，在减小电容器两极板正对面积过程中，电压表示数减小【答案】AC【详解】AB．开关接1未断开时，减小电容器两极板正对面积过程中，根据，可知电容器的电容减小、两端的电压不变，电容器的带电量减小，电阻R中电流向下，故A正确，B错误；CD．若开关接1稳定后断开，再减小电容器两极板正对面积过程中，根据，可知电容器的电容减小、带电量不变，电容器两端的电压变大，电压表示数变大，故C正确，D错误。故选AC。5．（2023·湖北·模拟预测）如图所示，直流电源与一平行板电容器、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，二极管一端接地。闭合开关，电路稳定后，一带电油滴位于电容器中的P点且处于静止状态。下列说法正确的是（）

A．将平行板电容器下极板向下移动，则P点的电势不变B．将平行板电容器上极板向上移动，则P点的电势不变C．减小极板间的正对面积，带电油滴会向上移动D．无论哪个极板向上移动还是向下移动，带电油滴都不可能向下运动【答案】ACD【详解】A．将下极板向下移动，d变大，由可知C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，P点与上极板间的电势差不变，上极板电势不变，故P点的电势不变，故A正确；B．将上极板向上移动，d变大，由可知C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，上极板电势不变，P与上极板的距离变大，P的电势降低，故B错误；C．减小极板间的正对面积S，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，电场强度E变大油滴所受电场力变大，油滴所受合力向上，带电油滴会向上移动，故C正确；D．上极板上移或下极板下移时，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，油滴所受电场力不变，油滴静止不动；上极板下移或下极板上移时d变小，C变大，两极板间的电压U等于电源电动势不变，电场强度变大，电场力变大，电场力大于重力，油滴所受合力向上，油滴向上运动，故D正确。故选ACD。6．（2023·山东·模拟预测）如图所示的电路中，闭合开关，待电路稳定后，可看成质点的带电小球恰好静止在平行板电容器之间的M点，其中二极管可视为理想二极管，下列说法正确的是（）A．向右移动的滑片，小球向下移动B．向右移动的滑片，小球的电势能将减小C．向下移动电容器的下极板，二极管右端电势高于左端电势D．断开S后，紧贴电容器的上极板附近插入金属板，M点的电势将升高【答案】BC【详解】A．向右移动的滑片，电容器两端电压不变，两极板之间的场强不变，因此小球仍静止不动，故A错误；B．向右移动的滑片，两端电压增大，电容器两端电压增大，两极板之间的场强增大，小球受到的电场力增大，小球将向上运动，电场力做正功，小球的电势能减小，故B正确；C．向下移动电容器的下极板，电容器极板间距增大，根据，可知电容减小，若不变时，将减小，但由于二极管的存在，电容器无法放电，所以不变，增大，二极管右端电势高于左端电势，故C正确；D．断开S后，紧贴电容器的上极板附近插入金属板，电容器极板间距减小，根据，，可知可知极板间场强不变，M点到下极板间距不变，电势差不变，因此M点电势不变，故D错误。故选BC。考点02：电荷量Q不变模型（4单选+2多选）一、单选题1．（2023·河北保定·统考三模）一对平行正对的金属板C、D接入如图所示的电路中，电源电动势为E，C板固定，D板可左右平行移动，闭合开关，一段时间后再断开开关，从C板发射一电子，恰能运动到A点后再返回，已知A到D板的距离是板间距离的三分之一，电子质量为m，电荷量为-e，忽略电子的重力，则（）

A．设定C板电势为0，电子在A点的电势能为B．若要让电子能够到达D板，可将D板向左平移至A点或A点左侧某位置C．若要让电子能够到达D板，可将D板向右平移至某位置D．若要让电子能够到达D板，可闭合开关，再将D板向右平移至某位置【答案】B【详解】A．金属板的电场线由C指向D，沿着电场线电势逐渐降低，设定C板电势为0，则A点的电势为电子在A点的电势能为故A错误；BCD．闭合开关，一段时间后再断开开关，则电容器的电量Q不变，根据电容的定义式和决定式有，联立解得从C板发射一电子，恰能运动到A点后再返回，则有所以若要让电子能够到达D板，可将D板向左平移至A点或A点左侧某位置，或者闭合开关，再将D板向左平移至A点或A点左侧某位置，故B正确，CD错误故选B。2．（2023·辽宁·模拟预测）如图所示，间距为d的两平行金属板通过理想二极管与电动势为的电源（内阻不计）相连，A板接地，在两板之间的C点固定一个带电荷量为的点电荷，C点与B板之间的距离为，下列说法正确的是（）A．图中电容器无法充电B．点电荷的电势能为C．把两板错开放置，B板的电势不变D．把A板向下移动，点电荷受到的电场力减小【答案】B【详解】A．若电容器充电，电流沿顺时针方向，通过二极管的电流从左向右，与二极管的导通方向相同，所以电容器能充电，A错误；B．间电势差，则间电势差点电荷的电势能，结合可得B正确；C．由二极管的单向导电性可知，电容器只能充电，不能放电，当两板的正对面积减小时，电容器的带电荷量Q不变，由可得当两板的正对面积减小，其他量不变时，B板的电势降低，C错误；D．由可得板间电场强度则把A板向下移动，两板间的电场强度不变，点电荷受到的电场力不变，D错误。故选B。3．（2023·北京东城·北京市广渠门中学校考三模）如图所示，两极板加上恒定的电压U，将一质量为m、电荷量为＋q的带电粒子在正极板附近由静止释放，粒子向负极板做加速直线运动。不计粒子重力。若将两板间距离减小，再次释放该粒子，则（）A．带电粒子获得的加速度变小B．带电粒子到达负极板的时间变短C．带电粒子到达负极板时的速度变小D．加速全过程静电力对带电粒子的冲量变小【答案】B【详解】A．根据匀强电场场强公式和牛顿第二定律有，可得将两板间距离减小，带电粒子获得的加速度变大，故A错误；B．根据匀变速直线运动规律解得将两板间距离减小，带电粒子到达负极板的时间变短，故B正确；C．根据动能定理有解得带电粒子到达负极板时的速度不变，故C错误；D．根据动量定理有可知加速全过程静电力对带电粒子的冲量不变，故D错误。故选B。4．（2023·全国·校联考模拟预测）如图所示的电路，电介质板与被测量的物体A相连，当电介质向左或向右移动时，通过相关参量的变化可以将A定位。开始单刀双掷开关接1，然后将单刀双掷开关接2.则下列说法正确的是（）A．开关接1时，x增大，平行板电容器的电荷量增大B．开关接1时，x增大，电路中的电流沿顺时针方向C．开关接2时，x减小，静电计的指针偏角减小D．开关接2时，x减小，平行板间的电场强度不变【答案】C【详解】A．开关接1时，平行板间的电压不变，x增大，电介质常数减小，由公式可知电容器的电容减小，又由知平行板电容器的电荷量减小，A错误；B．电容器放电，由电路图可知,电路中的电流沿逆时针方向，B错误；C．开关接2时，电容器所带的电荷量保持不变，x减小，电容器的电容增大，由公式可知两极板的电势差减小，则静电计的指针偏转角度减小，C正确；D．由可知平行板间的电场强度减小，D错误。故选C。二、多选题5．（2023·山西运城·统考二模）如图所示，间距为d的水平正对平行板A、B通过二极管与电动势为的电源相连，A板接地，在两板之间的C点固定一个带电量为的点电荷，C点与B板之间的距离为，下列说法正确的是（）A．图中二极管的连接方式不能使电容器充电B．固定在C点的点电荷电势能为C．把B板水平向右移动一些，B板的电势降低D．把A板向下移动一些，C点的点电荷受到的电场力减小【答案】BC【详解】A．电容器充电，电流沿顺时针方向，通过二极管的电流从左向右，与二极管的通电方向相同，所以电容器能充电，A错误；B．稳定后有，又因为，所以，则C点的点电荷电势能为B正确；C．由二极管的单向导电性可知，电容器只能充电，不能放电，B板水平向右移动，两平行板的正对面积减小，由，可知Q不变，变大，而，可得即B板的电势降低，C正确；D．A板向下移动，d增大，由，可知Q不变，变大，由可得即两板间的电场强度不变，C点的点电荷受到的电场力不变，D错误。故选BC。6．（2023·海南海口·海南中学校考三模）独石电容器广泛应用于电子精密仪器，是多个简单平行板电容器的并联体。如图所示，平行板电容器与二极管串联，再与电压恒定的电源保持相连，电容器的下极板B接地，一带电油滴恰好静止在电容器两板间的P点，现将A板上移一小段距离，则（）A．带电油滴带正电 B．平行板电容器的电压U不变C．平行板电容器两极板间的场强E不变 D．带电油滴在P点的电势能减小【答案】AC【详解】A．由题图可知，电容器上极板带负电，下极板带正电，极板间的电场强度方向竖直向上，带电油滴恰好静止在电容器两板间的P点，由平衡条件可知，带电油滴受电场力方向应竖直向上，则有带电油滴带正电，A正确；B．由题图可知，电容器上极板带负电，下极板带正电，两极板间的距离d增大，由平行板电容器电容决定式可知，电容C减小，由于二极管的单向导电性，电容器不能放电，电容器所带电量Q不变，由电容的定义式可知，电容器两板间的电压U增大，B错误；C．现将A板上移一小段距离，则有两极板间的距离d增大，由平行板电容器电容决定式，电容的定义式和可得由于二极管的单向导电性，电容器不能放电，电容器所带电量Q不变，因此电容器两极板间的电场强度E与板间的距离d无关，即电场强度E不变，C正确；

D．现将A板上移一小段距离，由于B板与P点的距离不变，板间的电场强度E不变，可得P点与A板间的电势差不变，可知带电油滴在P点的电势不变，D错误。故选AC。考点03：带电粒子在电容器中的平衡与运动模型（3单选+5多选）一、单选题1．（2023·天津南开·统考二模）可变电容器是一种电容可以在一定范围内调节的电容器，通过改变极极间相对的有效面积或极板间距离，它的电容就相应地变化。通常在无线电接收电路中作调谐电容器用。如图所示，水平放置的两半圆形金属极板由绝缘转轴连接，下极板固定，上极板可以绕过圆心且垂直于半圆面的轴转动，也可上下平移，起初两极板边缘对齐，上极板通过开关S与电源正极相连，下极板接地后与电源负极相连，初始时开关S闭合，极板间有一带电粒子P恰好处于静止状态。忽略边缘效应，关于两极板组成的电容器下列说法正确的是（）A．保持开关S闭合，若只将上极板转过30°，则电容器电容增大B．保持开关S闭合，若只将上极板转过30°，则电容器所带电荷量不变C．保持开关S闭合，若只将上极板转过30°，则电容器两极板连线中点处电势变小D．断开开关S，只将板间距变为原来的二倍，则带电粒子仍处于静止状态【答案】D【详解】AB．保持开关S闭合，则电容器两极板的电压U保持不变，若将上极板转过30°，两极板的正对面积减小，根据电容的定义式S减小，C减小，Q减小，故AB错误；C．根据电场强度与电势差的关系可得，E不变，则电容器两极板连线中点与下极板间的电势差不变，由于下极板接地，其电势始终为零，所以电容器两极板连线中点处电势不变，故C错误；D．断开开关S，则电容器两极板的带电荷量不变，只将板间距变为原来的二倍，则电容器的电容变为原来的一半，两极板的电压变为原来的二倍，所以电容器内部的电场强度不变，粒子所受电场力不变，带电粒子仍处于静止状态，故D正确。故选D。2．（2023·全国·二模）如图所示，电源电动势E一定，内阻不计，、是定值电阻，是光敏电阻，其阻值随光照的增强而减小。开关S闭合，电路稳定后，电容器两板间的一带电液滴恰好能静止在M点。现增强照射电阻的光照强度，则（）A．电容器的电容增大 B．M点的电势升高C．液滴向下运动 D．中有向右的电流【答案】B【详解】A．电容器的电容由电容器本身性质决定，不随其电压或电荷量的变化而变化，故A错误；B．增强照射电阻的光照强度，R3阻值减小，回路总电阻减小，总电流增大，则R1两端电压增大，电容器两极板间电压增大，根据可知两极板间电场强度增大，而下极板接地，电势为零，设M到下极板间的距离为，则M点的电势为所以M点的电势升高，故B正确；C．根据平衡条件可知，开始时液滴所受电场力与重力平衡，增强照射电阻的光照强度，电容器两极板间电场强度增大，液滴所受电场力增大，将大于重力，则液滴所受合外力向上，将向上运动，故C错误；D．由电路连接方式易知电容器上极板带正电，下极板带负电，增强照射电阻的光照强度，电容器两极板间电压增大，根据可知电容器充电，中有向左的电流，故D错误。故选B。3．（2023·全国·二模）某同学将密立根油滴实验简化为如图所示的装置，在真空环境下带电油滴从喷雾器大小的喷嘴喷出，落到平行板电容器两极板间，调节两极板间的电压U，恰使某个油滴悬浮在P点。现保持两极板间的电压U不变，已知油滴质量为m，两板间距为d，重力加速度大小为g，电容器的下极板接地。下列说法正确的是（）A．油滴带负电，电荷量为B．若只增大两极板间距d，该油滴将向上加速运动C．若只将正极板下移一小段距离，油滴的电势能减小D．若只将负极板下移一小段距离，P处的电势降低【答案】C【详解】A．根据图形可知，上极板带正电，下极板带负电，电场方向向下，由于油滴悬浮在P点平衡，可知电场力方向向上，电场力方向与电场方向相反，可知，油滴带负电，且有解得A错误；B．极板间的电压U不变，根据若只增大两极板间距d，则极板间电场强度减小，电场力小于重力，则该油滴将向下加速运动，B错误；C．若只将正极板下移一小段距离，即极板间间距减小，根据上述可知，极板间电场强度增大，令P点到下极板间距为，油滴电荷量大小为q，P点与下极板电势差为根据若只将正极板下移一小段距离，极板之间的间距减小，电场强度增大，P点电势增大，由于油滴带负电，可知，此时油滴的电势能减小，C正确；D．由于保持两极板间的电压U不变，电容器的下极板接地，即上极板电势大小为U，令上极板与P点的电势差为，上极板与P点的距离为，则有则有若只将负极板下移一小段距离，极板间间距增大，根据上述可知电场强度减小，可知，若只将负极板下移一小段距离，P处的电势升高，D错误。故选C。二、多选题4．（2023·湖南郴州·郴州一中校联考模拟预测）如图所示，G为静电计，M、N为平行板电容器的金属板，开始时开关S闭合，静电计指针张开一定角度。若不考虑静电计引起的电荷量变化，则下列说法正确的是（）

A．保持开关S闭合，将两极板间距减小，两极板间的电场强度增大B．保持开关S闭合，将滑动变阻器R的滑片P向左移动，静电计指针张开角度变大C．断开开关S后，紧贴N极板插入金属板，静电计指针张开角度变小D．断开开关S后，将两极板间距增大，两极板间的电势差U减小【答案】AC【详解】AB．保持开关S闭合，滑动变阻器R仅仅充当导线功能，电容器两极板间的电势差U不变，滑动变阻器R的滑片P向左移动不会影响静电计指针张角，静电计指针张开角度不变，将两极板间距d减小，由可知两极板间的电场强度增大，故A正确，B错误；CD．断开开关S后，电容器的带电量Q不变，若紧贴N极板插入金属板，相当于两极板间距d减小，根据可知电容C增大，根据可知两极板间的电势差U减小，静电计指针张开角度变小，若将两极板间距d增大，电容C减小，两极板间电势差U增大，故C正确，D错误。故选AC。5．（2023·福建泉州·统考模拟预测）如图，平行板电容器充电后与电源断开，正极板接地，为两板间的一固定点。静电计的金属球与电容器的负极板连接，外壳接地。若保持电容器负极板不动，仅将正极板缓慢向左平移一小段距离，则（）A．电容器的电容减小，静电计指针的偏角增大B．电容器的电容增大，静电计指针的偏角减小C．两板间的电场强度不变，点的电势降低D．两板间的电场强度减小，点的电势升高【答案】AC【详解】AB．根据，根据题意，极板所带电荷量不变，极板间距增大，可知电容减小，极板之间的电势差增大，即静电计指针的偏角增大，A正确，B错误；CD．根据结合上述解得极板所带电荷量不变，可知，两板间的电场强度不变，令P点到左极板间距为x，则有由于解得正极板缓慢向左平移一小段距离，x增大，则点的电势降低，C正确，D错误。故选AC。6．（2023·江西九江·统考二模）如图所示的两个平行板电容器水平放置，A板用导线与板相连，B板和板都接地。已知A板带正电，在两个电容器间分别有M、N两个带电油滴都处于静止状态。AB间电压为，带电量为，间电压为，带电量为，若将B板稍向下移，则（）A．电容不变，电容不变B．减小，增大C．减小，增大D．N原来所在位置处的电势增大且N向上运动【答案】CD【详解】ABC．将B板稍向下移由电容的决定式可知，将变小，而板未动，则不变；假设之间的电荷量不变，再由电容的决定式可知，增大，大于之间的电压，则板将向板充电，因此要减小，要增大，随着的增大，而不变，则可知要增大，故AB错误，C正确；D．由场强公式则可知之间的场强增大，N向上运动，而接地，电势为零，故板的电势升高，而N处离板的距离不变，场强增大，则有因此可知N处的