电容器与电容、动态分析-高考物理一轮复习

专题L5：电容器与电容、动态分析

【课程标准】

1.观察电容器的充、放电现象，能举例说明电容器在生活中的应用；

2.理解电容的定义式C=知道电容是电容器本身的属性，与带电量Q、两极

板电势差U无关；

3.了解平行板电容器电容的决定式C=悬，知晓极板正对面积S、极板间距d、

电介质相对介电常数与对电容大小的影响；

4.能结合电路，分析平行板电容器两类典型动态变化问题：电压不变（电容器

始终接电源）、电荷量不变（电容器充电后断开电源）。

【考向】

本专题为高考高频必考内容，以选择题为主，得尔结合电场综合考查。命题核

心为平行板电容器动态分析，固定两类模型：电容器始终接电源（电压I不变）、

充电后断开电源（电荷量Q不变）。考题依托电容定义式与决定式，考查极板

间距、正对面积、电介质变化时，C、Q、U、E的联动变化规律。常结合极板电

势、电势能、带电油滴平衡与运动综合设问。新高考侧重实验情境，新增电容

器充放电I-t图像分析考点，注重模型思维与情境应用，陷阱集中在目容属性

辨析、场强变化特例，重点考查逻辑推导与细节辨析能力。

【知识点】

~电容器、电容

L电容器

⑴组成：由两个彼此绝缘又相互靠近的导体组成。

⑵所带电荷量:一个极板所带电荷量的绝对值O

⑶电容器的充、放电

充电：使电容器带电的过程，充电后电容器两极板带上等量的异种电荷，电容器

中储存电场能。

放电:使充电后的电容器失去电荷的过程，放电过程中电场能转化为其他形式的

能。

2.电容

⑴意义:表示电容器容纳电荷本领大小的物理量。

⑵定义：电容器所带的电荷量与电容器两极板间的电势差的比值。

(3)定义式：C=Qo

U

(4)单位：法拉(F),1F=106UF=1012pFo

⑸平行板电容器的电容

平行板电容器的电容与极板的正对面积成正比，与电介质的相对介电常数成正

比，与极板间距离成反比。公式:C=%4为静电力常量。

471kd

3.电容器的种类

⑴从构造上看，可以分为固定电容器和可变电容器两类。

⑵按电介质分类:有机介质电容器、无机介质电容器、电解电容器、电热电容

器和空气介质电容器等。

二.平行板电容器的动态分析

1.两类典型问题

(1)电容器始终与恒压电源相连，电容器两极板间的电势差U保持不变。

(2)电容器充电后与电源断开，电容器两极板所带的电荷量Q保持不变。

2.动态分析解题思路

第一步：确定不变量第二步：由电容决定式判断C变化

充电后断开电源：Q不变公式：4nkd

始终连接电源：U不变分析S、d、-改变时C的增减

第二步：利用定义式推导另一物埋量第四步：判断板间电场强度E变化

公式：C=E极板间距d不变：用E=J判断

Ud

Q不变：推导电势差U变化极板间距d变化：用E=%F判断

U不变：推导带电量Q变化

例1：（2025•河北张家口一模）如图所示,D是一只理想二极管,水平放置的平行

板电容器的A、B两极板间有一带电液滴，在P点处于静止状态。若保持极板B

不动，当某同学分别从初始状态开始向不同方向稍微平移极板A（移动极板A后P

点还在两极板之间）时:下列说法正确的是（）

A.极板A向上移动过程中，静电计指针张角变小

B.极板A向下移动过程中,静电计指针张角变大

C.极板A向左移动过程中，液滴向下运动

D.极板A向左移动过程中,P点处电势升高

【解析与答案】D由题图可知，电容器极板A带正电,极板A向上移动过程中，

根据电容的决定式C二生可知，电容器的电容减小,根据Q=CU可知，电容器所带

4兀kd

电荷量将变小，电容器放电,但理想二极管D阻止电容器放电,所以电容器所带电

荷量Q不变,则上下极板间电势差U变大,静电计指针张角变大,故A错误。

电容器极板A带正电,极板A向下移动过程中，根据电容的决定式C二生可知,

4?rkd

电容器的电容增大，根据Q二CU可知，电容器所带电荷量将变大，电容器充电，上下

极板间电势差不变,静电计指针张角不变，故B错误。

极板A向左移动过程中，根据电容的决定式。=二可知，电容器的电容减小，

4nkd

根据Q二CU可知，电容器所带电荷量将变小，电容器放电,但理想二极管D阻止电

容器放电,所以电容器所带电荷量Q不变,则上下极板间电势差U变大,根据

a

可知,两极板间的电场强度增大,则液滴受到的竖直向上的电场力增大,液滴向

上运动；设P点到下极板的距离为X,则P点的电势为(PP=UPB+(PB=EX+()=EX,所以P

点处电势升高，故C错误,D正确。

例2：研究与平行板电容器电容有关因素的实验装置如图所示。下列说法正确的

是()

A.实验前，只用带电玻璃棒与电容器a板接触,能使电容器带电

B.实验中，只将电容器b板向上平移,静电计指针的张角变小

C.实验中，只在极板间插入有机玻璃板,静电计指针的张角变大

D.实验中，只增加极板所带电荷量，静电计指针的张角变大,表明电容增大

【解析与答案】A实验前，只用带电玻璃棒与e板接触，能使电容器a板带电,b

板上由于静电感应会带上异种电荷,A正确；

只将b板向上平移，电容器两极板正对面积S变小，由。=生可知。变小,且。不

411kd

变，由uj可知,〃变大，静电计指针张角变大,B错误；

只在极板间插入有机玻璃板，&变大，由可知。变大，且，不变，由可

知，〃变小,静电计指针张角变小,C错误；

增加极板所带电荷量、静电计指针张角变大,说明电压〃变大，由。=生可知，电

4迎

容大小与极板所带电荷量无关,故D错误。

【练习】

练习1:关于电容器、电容的概念，下列说法正确的是()

A.电容器带电量Q越大，电容C越大

B.极板间电压U越小，电容C越大

C.电容是电容器自身属性，与Q、U无关

D.电容器不带电时，电容等于0

【解析与答案】C电容定义式C=1只是计算式，不是决定式；平行板电容由极

板正对面积S、板间距d、介质％决定，与带电量、板间电势差无关。不带电只

是Q=0,电容器本身结构不变，电容不变。因此ABD错误，C正确。

练习2,平行板电容器始终和稳压电源相连，仅增大极板正对面积S,下列物理

量变化正确的是()

A.C减小，Q不变，E不变

B.C增大，Q增大，E不变

C.C增大，Q不变，E增大

D.C减小，Q减小，E减小

【解析与答案】B不变量：接电源，板间电压U恒定；

电容决定式C=Y，S增大，C变大；

411kd

由C=^^Q=CU,U不变、C增大，极板带电量Q增大；

场强公式E=gU、d均不变，板间场强E不变。

d

综上选Bo

练习3：平行板电容器充电后断开电源，仅增大极板间距d,保持不变的物理量

是（）

A.电容C

B.极板带电量Q

C.板间电压U

D.板间电场强度E

【解析与答案】BD不变量：断开电源，电荷无法流失，Q恒定；

d增大，由©=押？C减小；

471kd

u=*Q不变、C减小，板间电压U增大；

Q不变时场强公式£=华，与d无关，E不变；

综上，选BDo

练习4：平行板电容器充电后断开电源，在极板间插入电介质（,增大），下列

判断正确的是（）

A.C变小，U变大，E变大

B.C变大，U变小，E变小

C.C变大，U变大，E不变

D.C变小，U变小，E不变

【解析与答案】B不变量：断电Q不变;

增大，由C=热,电容C增大；

r471kd

u=],Q不变、C增大，板间电压U减小；

E=岑，£变大，场强E减小。

8rSr

综上选Bo

练习5:平行板电容器始终接稳压电源，板间悬浮带电油滴，仅缓慢增大极板间

距d,下列说法正确的是()

A.油滴保持静止,极板带电量Q增大

B.油滴向下运动,极板带电量Q减小

C.油滴向上运动,极板带电量Q增大

D.油滴保持静止,极板带电量Q减小

【解析与答案】B接电源U不变；d增大,C=黑减小

Q=CU,U不变、C减小，极板带电量Q减小；

场强E=\,d增大，E减小；

a

油滴初始平衡qE=mg,E减小后电场力qEVmg,油滴向下运动。选B。

练习6:平行板电容器充电后断开电源，下极板接地(9下=0),板内P点距离下

极板高度为h,仅减小极板正对面积S,则()

A.板间场强E减小，P点电势降低

B.板间场强E不变，P点电势不变

C.板间场强E增大，P点电势升高

D.板间场强E不变，P点电势升高

【解析与答案】C断电Q不变；E=半，S减小，场强E增大；

下极板接地电势为0,P点电势等于P到下极板的电势差：(Pp=UpB=EC3h；

h不变、E增大，因此6P升高。选Co

练习7:平行板电容器与稳压电源相连，下极板接地，将上极板向上平移增大板

间距d,板间P点到下极板距离不变，则()

A.C减小，Q减小，P点电势降低

B.C减小，Q增大，P点电势升高

C.C增大，Q增大，P点电势不变

D.C增大，Q减小，P点电势降低

【解析与答案】A接电源U不变；d变大，C=器减小;

4xkd

Q=CU,U不变、C减小，极板带电量Q减小;

E==d增大，场强E减小；

d

(pp=Enh,h不变、E减小，P点电势降低。选Ao

练习8:平行板电容器充电后断开电源，板间带电液滴静止平衡，在极板间插入

薄电介质板，下列说法正确的是()

A.C增大，U减小，液滴向下运动

B.C增大，U减小，液滴保持静止

C.C减小，U增大，液滴向上运动

D.C减小，U增大，液滴向下运动

【解析与答案】A断电Q不变；插入介质e增大，C=挎增大;

r4nkd

U=%Q不变、C增大,板间电压U减小；

E=华,耳变大，场强E减小；

8rS

初始平衡qE=mg,E减小后电场力小于重力，液滴向下运动。选A。

练习9:电路如图：理想二极管D、平行板电容器、静电计接电源，B极板接地，

板间带电液滴静止。保持B不动，将极板A向上移动(增大板间距d),下列

正确的是()

A.电容C增大，静电计张角不变

B.二极管导通放电，极板带电量Q减

小

C.Q保持不变，板间电压U变大，静电

计张角变大

D.板间场强E增大，液滴向上运动

【解析与答案】CA上移，d增大，C=黑，电容C减小；

二极管单向导电：只允许电源给电容器充电，阻止电容器向外放电，因此C减小

需要放电时，Q无法流失，保持不变；

U=2Q不变、C减小，板间电势差U增大；静电计测量极板间电压，电压越大指

针张角越大；

Q不变时E=华，S、坛、Q均不变，场强E不变，液滴受力不变，保持静止；

综上ABD错误，C正确。

练习10:一极管电路如图，R极板接地，板间液滴静止。保持R不动，将极板A

向下移动(减小板间距d),下列说法正

碓的是()

A.电容C减小，电容器放电，Q减小

B.电容C增大，电源给电容器充电，板间

电压U不变

C.板间场强E减小，液滴向下运动

D.静电计指针张角变大

【解析与答案】BA下移，d减小，C=4^,电容C增大；