10-5電容和電容器(原卷版)-2024高考一輪復習100考點100講

2024年高考一輪復習100考點100講第10章靜電場第10.5講電容和電容器【知識點精講】1．常見電容器(1)組成：由兩個彼此絕緣又相互靠近的導體組成。(2)帶電荷量：一個極板所帶電荷量的絕對值。(3)電容器的充、放電充電：使電容器帶電的過程，充電后電容器兩板帶上等量的異種電荷，電容器中儲存電場能。放電：使充電后的電容器失去電荷的過程，放電過程中電場能轉化為其他形式的能。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面積成正比，與電介質的相對介電常數(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．平行板電容器動態(tài)變化的兩種情況(1)電容器始終與電源相連時，兩極板間的電勢差U保持不變。(2)充電后與電源斷開時，電容器所帶的電荷量Q保持不變。2．平行板電容器動態(tài)問題的分析思路(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）電容器作為儲能器件，在生產(chǎn)生活中有廣泛的應用。對給定電容值為C的電容器充電，無論采用何種充電方式，其兩極間的電勢差u隨電荷量q的變化圖像都相同。（1）請在圖1中畫出上述u–q圖像。類比直線運動中由v–t圖像求位移的方法，求兩極間電壓為U時電容器所儲存的電能Ep。（2）在如圖2所示的充電電路中，R表示電阻，E表示電源（忽略內阻）。通過改變電路中元件的參數(shù)對同一電容器進行兩次充電，對應的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）的改變造成的；b．電容器有時需要快速充電，有時需要均勻充電。依據(jù)a中的結論，說明實現(xiàn)這兩種充電方式的途徑。（3）設想使用理想的“恒流源”替換（2）中電源對電容器充電，可實現(xiàn)電容器電荷量隨時間均勻增加。請思考使用“恒流源”和（2）中電源對電容器的充電過程，填寫下表（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電源的電流2．（2018高考全國理綜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?，F(xiàn)同時釋放a、b，它們由靜止開始運動，在隨后的某時刻t，a、b經(jīng)過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。下列說法正確的是A．a(chǎn)的質量比b的大B．在t時刻，a的動能比b的大C．在t時刻，a和b的電勢能相等D．在t時刻，a和b的動量大小相等3．（2018北京理綜）研究與平行板電容器電容有關因素的實驗裝置如圖所示，下列說法正確的是A．實驗前，只用帶電玻璃棒與電容器a板接觸，能使電容器帶電B．實驗中，只將電容器b板向上平移，靜電計指針的張角變小C．實驗中，只在極板間插入有機玻璃板，靜電計指針的張角變大D．實驗中，只增加極板帶電量，靜電計指針的張角變大，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，處于靜止狀態(tài)。現(xiàn)保持右極板不動，將左極板向左緩慢移動。關于小球所受的電場力大小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．由點靜止釋放的電子恰好能運動到點．現(xiàn)將板向右平移到點，則由點靜止釋放的電子（A）運動到點返回（B）運動到和點之間返回（C）運動到點返回（D）穿過點6.（2016高考全國理綜乙）一平行電容器兩極板之間充滿云母介質，接在恒壓直流電源上，若將云母介質移出，則電容器A.極板上的電荷量變大，極板間的電場強度變大B.極板上的電荷量變小，極板間的電場強度變大C.極板上的電荷量變大，極板間的電場強度不變D.極板上的電荷量變小，極板間的電場強度不變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，與靜電計相連，靜電計金屬外殼和電容器下極板都接地，在兩極板間有一個固定在P點的點電荷，以E表示兩板間的電場強度，Ep表示點電荷在P點的電勢能，θ表示靜電計指針的偏角。若保持下極板不動，將上極板向下移動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月學考)如圖為可變電容器，由一組動片和一組定片組成，這兩組金屬片之間是互相絕緣的，動片旋人得越多，則()A．正對面積越大，電容越大B．正對面積越大，電容越小C．動片、定片間距越小，電容越大D．動片、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，兩板間有一個負試探電荷固定在P點，如圖所示，用Ep表示試探電荷在P點的電勢能，若正極板保持不動，將負極板緩慢向下移動一小段距離x，則此過程中Ep與x的關系合理的是圖中的（）A．圖線aB．圖線bC．圖線cD．圖線d2.（2023浙江溫州重點高中期中聯(lián)考）最近中國自主研制的新一代大功率石墨烯超級電容器問世。超級電容器它不同于傳統(tǒng)的化學電源，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。如圖所示的超級電容標有“3.0V，12000F”，該超級電容器（）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.在充電過程中電流恒定D.電容器放完電時，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，其阻值隨光照增強而減小。當開關S閉合時，處在電容器兩板間M點的帶電液滴恰好能保持靜止。現(xiàn)用強光照射電阻時（）A.電源的輸出功率減小 B.A板的電勢降低C.液滴向上運動 D.中有向右的瞬間電流通過4.（2023湖南名校質檢）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小孔a、b。一個質量為m、帶電量為－q的小球從小孔a無初速度進入金屬板，小球與左金屬板相碰時間極短，碰撞時小球的電量不變且系統(tǒng)機械能沒有損失，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)動量守恒但該系統(tǒng)運動過程中機械能不守恒B．小車（含金屬板）和球組成的系統(tǒng)動量不守恒但該系統(tǒng)運動過程中機械能守恒C．當小球運動到小孔b時，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)利用一電動勢為E的電源對一電容器(電容為C)充電，充電過程中，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時儲存的能量，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．充電完畢電容器儲存的能量為CE2D．充電完畢電容器儲存的能量為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O固定在B板上，電容器、底座和絕緣桿的總質量為M。.給電容器充電后，一質量為m的帶正電環(huán)P套在桿上以某一速度v.對準O向左運動，在電容器中P距B板最近的位置為S.，OS=。若A、B板外側無電場，P過孔O時與板無接觸，不計P對A、B板間電場的影響。則A.P在S處的速度為0B.P從O至S的過程中，絕緣座的位移大小為C.P從O至S的過程中，絕緣座的位移大小為D.P從O至S的過程中，整個系統(tǒng)電勢能的增加量為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，此時兩板間的電勢差為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，質量為m，自孔的正上方距板高h處自由下落，若微粒恰能落至A、B板的正中央C點，不計空氣阻力，重力加速度為g，則下列說法正確的是（）A.微粒在下落過程中動能逐漸增加，重力勢能逐漸減小B.微粒落入電場中，電勢能逐漸減小，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A板D.若保持A板不動，B板上平移一小段距離（小于h），則由可知，電場強度將減小8.(2021黑龍江大慶三校清北班質檢).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，并通過計算機畫出電流隨時間變化的圖像。實驗中選用直流8V電壓，電容器選用電解電容器。圖甲圖乙先使單刀雙擲開關S與1端相連，電源向電容器充電，這個過程可瞬間完成。然后把單刀雙擲開關S擲向2端，電容器通過電阻R放電，傳感器將電流傳入計算機，圖像上顯示出放電電流隨時間變化的I－t曲線，如圖乙所示。以下說法正確的是()A．電解電容器用氧化膜做電介質，由于氧化膜很薄，所以電容較小B．隨著放電過程的進行，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程中電容器的放電電荷量D．通過本實驗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，所接電源的電動勢為E，兩板間a、b、c三點的連線構成一等腰直角三角形．三角形的兩直角邊長均為L，其中ab邊與兩板平行，當一個－q的檢驗電荷從無限遠處被移到極板間的a點時，電場力做的功為W.下列說法中正確的是()A.電容器所帶電荷量為CEB.檢驗電荷在a點的電勢能WC.檢驗電荷在a點的電勢為eq\f(W,q)D.若增大兩板間距離時，a、c兩點間電勢差不變10、（2020高考精優(yōu)預測卷）如圖所示的電路中，和為兩個水平放置的平行板電容器，板間有一點，閉合開關，待電路穩(wěn)定后將開關斷開?，F(xiàn)將一有機玻璃板(圖中未畫出)插入板間，則下列說法正確的是()A、平行板電容器的電容減小 B.點電勢降低

C.兩板間的電場強度增大 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勢為E的直流電源(內阻不計)連接，下極板接地，靜電計所帶電荷量很少，可被忽略，一帶負電的油滴被固定于電容器中的P點，現(xiàn)將平行板電