“312”新高考8省市模拟题专题分类汇编专题8静电场电容器

专题8静电场

电容器

专题分析

3+1+2新高考

河北省、辽宁省、广东省、重庆省、江苏省、福建省、湖北省、湖南省

自主命题省份

标本量/套建题量专题考查率高频考点

电场力和能的性质、电容器、带电粒子

80101126%

在电场中的运动

题号分布统计

考查题号1234567891011131415

考查次数196515911128101149

题号分布

从题号分布看难度：静电场专题可以说是每年高考的必考题型，以上统计数据中不包含考查带电粒子在电

场、复合场中的运动的计算题，单纯只统计了对电场专题的考查，因此对于复习来说属于重中之重。其中，

对三线的考查、电容器尤为频繁。在做复习时要注意着重理解好三线的特点和所涉及的相关知识点，对题

目中出现的生活中的静电场的现象要做好素材的积累，提升自己对生活中静电现象的认识。

备注：各题题号为原卷题号;

1.（2023•福建漳州二模）如图莱顿瓶是一个玻璃容器，瓶内、外壁各贴着一圈金属箔，作为里、外两个极

板，穿过橡皮塞的铜棒上端是•个球形电极，下端利用铁链与内壁金属箔连接，外壁金属箔接地，在其他

因素视为不变的情况下，下列说法正确的是（）

A.金属箔越厚，莱顿瓶的电容越大

B.金属箔越厚，莱顿瓶的电容越小

C.瓶壁玻璃越薄，莱顿瓶的电容越小

D.瓶壁玻璃越薄，莱顿瓶的电容越大

【答案】D

【解析】

【详解】金属箔，作为里、外两个极板，玻璃是也介质，根据

其中，d是两极板之间的间距，即为电介质坡埔的厚度，可知当瓶壁玻墙越薄，茶顿瓶的电容越大。

故选D。

5.（2023•广东广州天河•模）人体的细胞膜模型图如图所示，由磷脂双分子层组成，双分子层之间存在电

压（医学上称为膜电位）。现研究某小块均匀的细胞膜，厚度为d，膜内的电场可看作匀强电场，简化模

型如图所示。初速度可视为零的正一价钠离子仅在电场力的作用下，从图中的A点运动到8点，下列说法

正确的是（）

A.A点电势低于4点电势B.钠离子的电势能减小

C.钠离子的加速度变大D.若膜电位不变，当d越大时，钠离子进入细胞内的

速度越大

【答案】B

【解析】

【详解】A.因为钠离子带正电，其仅在电场力作用下从图中的A点运动到〃点，说明电场力的方向沿A指

向8,电场线由A指向6,所以A点电势高于3点电势，故A错误；

B.因为电场力对钠离子做正功，所以其电势能减少，故B正确；

C.因为膜内的电场可看作匀强电场，根据

钠离子的加速度不变，故C错误；

D.根据动能定理

可知钠离子进入细胞内的速度U与距离d大小无关，又因为膜电位U不变，则钠离子进入细胞内的速度大

小不变，故D错误。

故选B。

7.（2023•广东茂名一模）人体的细胞膜由磷脂双分子层组成，双分子层之间存在电压（医学上称为膜电位），

使得只有带特定电荷的粒子才能通过细胞膜进入细胞内，如图。初速度为零的正一价钠离子仅在电场力的

作用下，从细胞膜外A点运动到细胞膜内8点，则下列说法正确的是（）

A细胞膜外

^^、卿|卿帆

细胞核y斑♦叶、、—•--

细胞膜8细胞膜内

A.A点电势低于8点电势

B.钠离子的电势能减小

C.钠离子的加速度变大

D.若膜电位上升但细胞膜厚度不变，钠离子进入细胞内的速度不变

【答案】B

【解析】

【详解】A.初速度为零的正一价钠离子仅在电场力的作用下，从细胞膜外A点运动到细胞膜内4点，说

明巳场力向下，则电场线方向向下，根据沿着电场线电势降低可知，A点电势高于B点电势，故A错误；

B.电.场力做正功，动能增大，也势能减小，故B正确；

C.膜内的电场可看作匀强电场，所以加速度不变，故C错误：

D.根据动能定理可知

若膜电位上升但细胞膜厚度不变，钠离子进入细胞内的速度变大，故D指误。

故选Bo

5.（2023•广东深圳•模）用电流传感器研究电容器充放电现象，电路如图所示。电容器不带电，闭合开关

S,,待电流稳定后再闭合开关S2,通过传感器的电流随时间变化的图像是（）

电流传感器C

【答案】A

【解析】

【详解】闭合开关加后，电容器充包，电容器电压与之源电压差值越来越小，则通过传感器的电流越来越

小，充电完成后，电容器也压等于电源电压，此时电路中电流为零;

再闭合开关S?,因为电容器电压大于此电压，则电容器放电，电容器电压与用电压差值越来越小，则通

过传感器的电流越来越小，且电流方向与开始充电时的方向相反，当电容器电压等于此电压，此时电路中

电流为零。

故选Ao

10.（2023,河北省一模）（多选）如图所示，极板足够长的平行板电容器水平放置，电容器与一直流电源

相连，极板间电压为U,开关闭合，两极板间距为d,一电荷量大小为4、质量为加的带电油滴以初速度%

从一平行板电容器的两个极板中央水平射入，带电油滴恰能沿图中所示的水平虚线匀速通过电容器，则

)

【答案】BC

【解析】

【详解】AB.带电油滴恰能沿图中所示水平虚线匀速通过电容器，则

将下极板上移4,带电油滴打在上极板上，入射点与上极板的电势差大小为根据动能定理

43

解得

故A错误，B正确；

CD.将上极板下移《，带电油滴打在上极板上，入射点与上极板的电势差大小为1。，根据动能定理

43

解得

故C正确，D错误。

故选BC。

7.（2023・湖南邵阳一模）（多选）两带电金属板竖直放置且两板始终与电源的正、负极相连，如图所示。

在电场中的O点，用一根绝缘细线悬挂一带负电荷的小球，小球静止在细线与竖直方向夹角为。的位置.

现将两金属板绕各自的中心转轴缓慢旋转一个小角度，两转轴在同一水平线上且旋转过程中两金属板始终

）

B.细线对小球的拉力将变大

C.小球静止时细线与竖直方向夹角。将变小

D.小球静止时细线与竖直方向夹角〃将变大

【答案】BC

【解析】

【详解】A.馈慢旋转过程中两轴心之间的距离保持不变，转动时两平行板的垂直距离变小，设转动的角度

为明两轴心的距离为d,两极板间的电势差为U,则转动后的电场强度为

根据匀强电场的场强与电势差和板间距离关系得两板间匀强电场的场强将变大，A错误；

BCD.未转动前，绳子拉力、电场力与小球的重力关系

当转动角度为明小球依然受重力、电场力和拉力，再次沿水平方向和竖直方向正交分解，根据平衡条件得

则巳场力水平方向分力不变，即细线水平方向分力不变，竖直方向分力变大，可画出受力分析图如图所示

qE

qE/

可知小球岸止时细线与竖直方向夹角。将变小，细线的拉力增大，BC正确，D错误。

故选BCo

2.（2023・湖南第五次大联考）传感器足自动控制设备中不可缺少的元件，已经渗透到宇宙开发、环境保护、

交通运输以及家庭生活等各个领域。几种电容式传感器如图所示，其中通过改变电容器两极板间的距离而

引起电容变化的是（）

金属芯线

电容器T导电

液体

电介质板

被测物体

冽液高

；0

固定电极动片

/

测压力

测角度

【答案】C

【解析】

【详解】A.A图是通过改变电介质板在电容器两极板间的深度引起电容变化的，A错误；

B.B图是电容器的一个极板是金属芯线，一个极板是导电液体，通过改变电容器两极板间正对面积引起电

容变化的，B错误；

C.C图是通过改变两极板间的距离引起电容变化的，C正确；

D.D图是通过改变动片与定片间的正对面积，引起电容变化的，D错误。

故选C。

3.（2023•湖南永州三模）微信运动步数的测量是通过手机内电容式加速度传感器实现的。如图所示，电容

M极板固定，N极板可运动，当手机的加速度变化时，N极板只能按图中标识的“前后”方向运动。图中R

为定值电阻。下列对传感器描述正确的是（）

A.静止时，电流表示数为零，且电容器两极板不带电

B.电路中的电流表示数越大，说明手机的加速度越大

C.由静止突然向后加速时，电流由。向力流过电流表

D.由静止突然向前加速时，电流由。向人流过也流表

【答案】C

【解析】

【详解】A.静止时，N板不动，电容器的电容不变，则电容器电量不变，则电流表示数为零，电容器保持

与巳源相连，两极板带电，A错误；

C.由济止突然向后加速时，N板相对向前移动，则板间距减小，根据

知巳容C增大，电压不变，由

知巴容器电量增大，电容器充电，电流由。向人流过电流表，C正确；

D.由静止突然向前加速时，N板相对向后移动，则板间距增大，根据

知巳容C减小，电压不变，由

知电容器电量减小，电容器放电，电流由〃向〃流过电流表，D错误。

B.由CD项分析可知，手机“前后”方向运动的加速度越快，电蒙变化越大，相同时间内电容充电或放电的

电荷量大，电路中的电流表示数越大。因此电路中的电流表示数越大，说明手机"前后''方向运动的加速度越

快。B错误；

故选C。

6.（2023•重庆第七次联考）某同学在研究电容的充放电过程中，产生了一个新奇的想法：不管什么电路，

总可以定义一个“等效电阻”，该“等效电阻”等于电路两端电压与流过该段电路总电流的比值。如图所示电路,

定值电阻Ri和&的阻值均为6Q,初始电容。不带电，在刚闭合开关S的瞬间，按照该同学的定义，外电

路”等效电阻”为（）

A.OQB.3。C.6QD.12Q

【答案】C

【解析】

【详解】初始电容C不带电，在刚闭合开关S的瞬间，电容的两端的电压为零，故&两端的电压为零，经

过的电流为零，回路中的路端电压等于凡两端的电压，电流大小等于凡的电流。故按照该同学的定义，外

电路”等效电阻''为Ri阻值6Q。

故选c。

8.（2023•重庆主城区一诊）（多选）如图甲所示是生活中某品牌电子秤，其内部核心原件是两极板间可视

为真空的电容器，电路结构如图乙。称重结束后断开开关，两极板间电场强度只与以下哪些因素有关（）

甲乙

A.极板间距B.极板所带电荷量C.极板面积D.电容大小

【答案】BC

【解析】

【详解】由

u=2

c

可得

dCdsS

称重结束后断开开关，两极板间电场强度只与极板所带电荷量、极板面积有关。

故选BC。

14.（2023•重庆主城区•诊）如题图甲为密立根油滴实验的原理图，用喷雾器把许多油滴从上板中间的小

孔喷入电场。某次实验过程可以简化为题图乙，其中A、3为水平正对放置的平行金属板，两金属板间加电

压U3二U,板间距4经观察发现一带电油滴P在两金属板之间保持静止。若突然撤去两金属板间的电

压，且两极板所带电量立即消失，经过一小段时间油滴达到最大速率后再匀速下降时间，到达B板，油滴P

从静止出发点到B板的位移为L设油滴在运动过程中质晟和电荷量均保持不变，若油滴质最按正比于最

大速率的二次方近似处理，比例系数为无；空气阻力与速度大小成正比，比例系数为重力加速度为处

不计油滴间的作用力。求：

（1）油滴P运动过程中的最大速率工;

（2）油滴P所带电荷量：

（3）油滴尸从静止到刚到达最大速率过程中重力势能的变化量。

=31JA

p*m

=B

乙

M3)

【答案】(1)vw=-f-;(2)7=-^；(3)A£=

则WgE

【解析】

【详解】（1）设油滴的质量为〃?，撒去电压后达到的最大速率为1；H01由题意有

"，=工*£»；w①

由平衡条件得

"堪=3%②

联立①②解得

“二生③

（2）未撤电压时油滴保持静止状态，有

U

<7—=wg@

d

联立②③④解得

k：d

«—

SU

（3）设匀速过程中的位移为心有

入f二冬/⑤

则重力势能的变化量

A£p=/;ig(Z-/i)=士屿经二。⑥

g*

15.（2023•重庆选择性抽样考试）为研究静电跳球现象，某同学固定了板间距为d的水平平行导体板（板

足够长），两极板连接到电压可调的直流电源上（如图），极板间电场强度竖直向下。一个质量为，〃的小

球（可视为质点）与上极板接触后由静止释放，在两极板间沿竖史方向运动，小球每次与上极板接触后所

带电量都会变为+4,每次与下极板接触后所带电量都会变为-1。小球每次与极板碰撞后瞬间的动能与碰

撞E寸瞬间的动能比值为2，不计空气阻力，取重力加速度为g。

（1）若小球第一次反弹后恰好到达上极板，求两极板间电压，以及小球与下极板碰撞过程中损失的动能。

(2)调整电压使小球在向上运动时做匀减速直线运动，且加速度大小等于向下运动的加速度大小的一半,

最终小球每次从上极板反弹后瞬间的动能均相同，写出此动能表达式，并讨论k的取值范围。

(3)再次调整电压，使小球向上时能做匀速直线运动。小球每次从上极板反弹后瞬间的动能均相同后，若

在其与下极板碰撞的瞬间加上垂直纸面向内的匀强磁场，小球所能达到的最大高度恰为极板间距的一半，

求：①磁感应强度大小与攵的关系；②加磁场后小球水平方向的最大位移大小与k的关系。

,⑴图“"3（1公）

【解析】

【详解】(1)设小球第一次与下极板碰撞前的动能为则由动能定理

mgd+qU=£t]

设小球第一次反弹后的动能为则由动能定理

qU-mgd=

又