電容器模型（原卷版）-2024-2025學(xué)年人教版高二物理必修第三冊同步題型

專題06電容器模型

模型講解

一、電容器

1.電容器：儲存電荷和電能的裝置。任何兩個彼此絕緣又相距很近的導(dǎo)體，都可以看成一個電容器。

2.電容器的充、放電

(1)充電：把電容器的兩極板分別與電池組的兩極相連，兩個極板分別帶上等量的異種電荷的過程，充電過

程中，由電源獲得的能量儲存在電容器中。

⑵放電：用導(dǎo)線把充電后的電容器的兩極板接通，兩極板上的電荷中和的過程，放電過程中，電容器把儲

存的能量通過電流做功轉(zhuǎn)化為電路中其他形式的能量。

二.對電容的理解

1C=2是電容的定義式，由此也可得出：c=絲。

u\u

2.電容器的電容決定于電容器本身，與電容器的電荷量。以及電勢差。均無關(guān)。

Q2s

3.C=上與C=一」的比較

U4nkd

2s

c=-c=——

U4兀左d

公式類別定義式?jīng)Q定式

所有電容器，Q?U,即￡=C不變，反

平行板電容器，CoC￡,Coes,Coc-,反

適用范圍rd

映了電容器容納電荷的本領(lǐng)映了平行板電容器的決定因素

電容器容納電荷的本領(lǐng)，即電容的大小可以由9來量度，但決定因素是電容器

聯(lián)系U

本身，如平行板電容器的0、S、d等因素

三.平行板電容器的動態(tài)分析

1.平行板電容器動態(tài)問題的分析方法

抓住不變量，分析變化量，緊抓三個公式：

Q人erS

C=~,￡=一和C=——o

UdAjikd

2.平行板電容器的兩類典型問題

(1)平行板電容器始終連接在電源兩端：電勢差U不變。

2rs8S

由C=」一oerJ可知C隨小S、0的變化而變化。

471kdd

由0=CU=U——可知，當(dāng)。不變時，。也隨d、S、&的變化而變化。

471kd

U1、.

由E=—oc-可知，當(dāng)。不變時，￡隨4的變化而變化。

dd

(2)平行板電容器充電后，切斷與電源的連接：電荷量。保持不變。

由C=------oc一可知C隨d、S、￡r的變化而變化。

471kdd

QAjikdQd

由。=蘭=——^oc—可知，當(dāng)0不變時，。也隨4、S、耳的變化而變化。

C2rs

UQ4m101一、.

由E=—=二=一上oc—可知，￡隨3、打的變化而變化，而與d無關(guān)。

dCd￡rSSrS

四.電容器的充、放電現(xiàn)象

把直流電源、電阻、電容器、電流表、電壓表以及單刀雙擲開關(guān)組裝成實驗電路。如圖所示。

電容器的充、放電

⑴充電：把開關(guān)S接1,電源給電容器充電，電容器兩極所帶電荷量逐漸增大，電流表示數(shù)減小，電壓表

示數(shù)增大，當(dāng)電流表示數(shù)為0,電壓表示數(shù)不變時，電容器充電結(jié)束。

(2)放電：把開關(guān)S接2,電容器對電阻R放電，電流表示數(shù)減小，電壓表示數(shù)減小，當(dāng)電流表示數(shù)為0,電

壓表示數(shù)為0時放電結(jié)束。

(3)電容器充、放電過程中能量的變化

①充電過程：電源的能量不斷儲存在電容器中。

②放電過程：電容器把儲存的能量通過電流做功轉(zhuǎn)化為電路中其他形式的能量。

案例剖析"

一~

【例1】心臟除顫器是通過一個充電的電容器對心顫患者皮膚上的兩個電極板放電，讓一部分電荷通過心臟,

使心臟完全停止跳動，再刺激心顫患者的心臟恢復(fù)正常跳動。如圖是一次心臟除顫器的模擬治療，該心臟

除顫器的電容器電容為15NF,充電至9.0kV電壓,

如果電容器在2.0ms時間內(nèi)完成放電,放電結(jié)束時電容器兩極板間的電勢差減為0。下列說法正確的是()

-----

A.若充電至4.5kV,則該電容器的電容為7.5NF

B.充電至9.0kV時，該電容器所帶電荷量是0.27C

C.這次放電有0.135C的電荷量通過人體組織

D.這次放電過程中通過人體組織的電流恒為67.5A

【例2】兩塊互相靠近的、很大的平行金屬板，分別帶有等量異種電荷，為了使兩板間的勻強(qiáng)電場場強(qiáng)加倍,

可采取的措施是（）

A.只使兩板的距離減半

B.只使兩板的電荷量都加倍

C.只使兩板的正對面積加倍

D.使兩板的電荷量、距離、正對面積都加倍

【例3】（多選）如圖所示，豎直放置的平行板電容器與定值電阻R、電源￡相連，用絕緣細(xì)線將帶電小球“

懸掛在極板間，閉合開關(guān)S后細(xì)線與豎直方向夾角為仇則有（）

A.保持開關(guān)S閉合，將/板向右平移，。不變

B.保持開關(guān)S閉合，將/板向左平移，6變小

C.斷開開關(guān)S,將/板向右平移，。不變

D.斷開開關(guān)S,將N板向右平移，6變小

【例3】（多選）如圖所示電路中，/、8是構(gòu)成平行板電容器的兩金屬極板，P為其中的一個點。將開關(guān)K

閉合，電路穩(wěn)定后將3板向下平移一小段距離，則下列說法正確的是（）

A.電容器的電容增加

B.在8板下移過程中，電阻火中有向上的電流

C.A,8兩板間的電場強(qiáng)度增大

D.P點電勢升高

【例4】如圖，平行板電容器兩極板與電壓為U的電源兩極連接，板的間距為出現(xiàn)有一質(zhì)量為加的帶電

油滴靜止在極板間，重力加速度為g,則（）

A.油滴帶正電

B.油滴帶電荷量為皿

U

C.將下極板向下緩慢移動一小段距離，油滴將立即向上運動

D.增大極板間電壓，油滴將加速下落

一、單選題

1.（2024?遼寧?高考真題）某種不導(dǎo)電溶液的相對介電常數(shù)與與濃度M的關(guān)系曲線如圖（a）所示，將平行

板電容器的兩極板全部插入該溶液中，并與恒壓電源，電流表等構(gòu)成如圖（b）所示的電路，閉合開關(guān)S后,

)

M

圖（a）圖（b）

A.電容器的電容減小B.電容器所帶的電荷量增大

C.電容器兩極板之間的電勢差增大D.溶液濃度降低過程中電流方向為

2.（2024?甘肅?高考真題）一平行板電容器充放電電路如圖所示。開關(guān)S接1,電源￡給電容器C充電；開

關(guān)S接2,電容器C對電阻R放電。下列說法正確的是（）

A.充電過程中，電容器兩極板間電勢差增加，充電電流增加

B.充電過程中，電容器的上極板帶正電荷、流過電阻R的電流由M點流向N點

C.放電過程中，電容器兩極板間電勢差減小，放電電流減小

D.放電過程中，電容器的上極板帶負(fù)電荷，流過電阻R的電流由N點流向M點

3.（24-25高二上?廣西南寧?階段練習(xí)）比值定義法是物理學(xué)中常用的研究方法，它用兩個基本的物理量的“比”

來定義一個新的物理量。定義的物理量往往是反映物質(zhì)的最本質(zhì)的屬性，它不隨定義所用物理量的大小而

改變，下面式子屬于比值定義法的是（）

C.片區(qū)D.C=￥

q4兀kd

4.（24-25高二上?吉林長春?階段練習(xí)）已知均勻帶電的無窮大平面在真空中激發(fā)的電場中各處的場強(qiáng)相同。

現(xiàn)有一平行板電容器，極板面積為S,兩板間隔為d,其中充滿空氣（空氣的介電常數(shù)取為e）。當(dāng)兩極板上

加電壓。時，忽略邊緣效應(yīng)，且靜電力常量為左，兩極板間的相互作用力大小為（）

、sSU2「sSU2ceSU3reSU2

A.-------B.--------C.-------D.-------

4nkd~Sitkd"8nkd

5.（24-25高二上?浙江衢州?階段練習(xí)）如圖，平行板電容器與直流電源連接，電源負(fù)極接地。初始電容器

不帶電，閉合開關(guān)，電路穩(wěn)定后，一個帶電油滴位于電容器中的尸點且處于靜止?fàn)顟B(tài)。下列說法正確的是

（）

---------------------------

?PE^~

A.帶電油滴帶正電

B.電路穩(wěn)定后，斷開開關(guān)，下極板上移一小段（但未到P點），帶電油滴保持靜止

C.保持開關(guān)閉合，上極板上移一小段，P點電勢升高

D.保持開關(guān)閉合，上極板下移一小段（但未到尸點），帶電油滴將向下運動

6.（24-25高二上?寧夏吳忠?階段練習(xí)）如圖所示，平行板電容器實驗裝置中，極板A接地，B與一個靈敏

的靜電計相接。若電容器的電容為C,兩極板間的電壓為U,靜電計張角為仇兩極板間的電場強(qiáng)度為E,

則（）

A.將A極板向上移動，C變大,。變小,6變大,E變小

B.將A極板向下移動，C變小,。變大,。變小,E不變

C.將A極板向右移動，C變大,U變小,。變小,￡變小

D.將A極板向左移動，C變小,。變大,。變大,E不變

7.（24-25高二上?寧夏銀川?階段練習(xí)）如圖所示，平行板電容器與一個恒壓直流電源連接，下極板通過/

點接地，一帶正電小球被固定于P點,現(xiàn)將平行板電容器的下極板豎直向下移動一小段距離，則（）

?P

---------------

靜電計」

A.平行板電容器的電容將減小B.靜電計指針張角變小

C.電容器的電荷量不變D.帶電小球的電勢能將減小

8.（24-25高二上?湖北?階段練習(xí)）如圖所示，S］、S?閉合時，一質(zhì)量為僅、電荷量為q的帶電液滴，靜止

在平行板電容器的M、N兩金屬板間?，F(xiàn)保持跖閉合，將S2斷開，然后將N板向下平移到圖中虛線位置,

B.兩板間場強(qiáng)不變

C.液滴將向下運動D.液滴電勢能增加

9.（24-25高二上?天津北辰?階段練習(xí)）如圖所示，平行板電容器實驗裝置中，極板A接地，B與一個靈敏

的靜電計相接。若電容器的電容為C,兩極板間的電壓為U,則（）

A.將A極板向上移動，C變大，U變小B.將A極板向下移動，C變小，U變小

C.將A極板向右移動，C變大，U變大D.將A極板向左移動，C變小，。變大

10.（24-25高二上?陜西咸陽?階段練習(xí)）如圖為探究平行板電容器電容決定因素的實驗裝置，尸為兩極板間

的一點。在某次實驗中，保持極板上的電荷量。和兩極板的正對面積S不變，將左極板向左平移一小段距

A.電容器的電容會增大B.兩板間的電勢差會增大

C.靜電計指針的偏角會減小D.尸點的電勢保持不變

11.（24-25高二上?甘肅天水?階段練習(xí)）如圖所示，平行放置的金屬板A、B組成一平行板電容器，開關(guān)S

閉合后，若A、B金屬板間距增大，電容器所帶電荷量。、電容C、兩板間電勢差U及電容器兩極板間場

強(qiáng)E的變化情況是（）

A—1—

BT

A.。變小，C變小，U不變，￡變小

B.。變小，C變小，U不變，E不變

C.0不變，C變小，U變大，E不變

D.。不變，C變小，U變小，￡變小

12.（24-25高二上?江蘇無錫?開學(xué)考試）如圖所示為一電容式位移傳感器，其原理是電介質(zhì)板和物體固定在

一起，當(dāng)物體發(fā)生一小段位移時，插入兩極板間的電介質(zhì)的長度發(fā)生變化，導(dǎo)致電容發(fā)生變化。電介質(zhì)板

向右平移進(jìn)入電容器一小段距離過程，則下列說法正確的是（）

A.平行板電容器的電容變小

B.平行板電容器的帶電量增大

C.通過靈敏電流計的電流方向從6到a

D.當(dāng)電介質(zhì)板停止運動后，電路中仍有電流通過

13.（24-25高二上?云南曲靖?階段練習(xí)）如圖所示，平行板電容器與一直流電源連接，下極板接地，靜電計

金屬球與電容器上極板連接，靜電計開始時所帶電荷量很少，可忽略。開關(guān)閉合，穩(wěn)定時一帶電的油滴靜

止于兩極板間的P點。若斷開開關(guān)K,將平行板電容器的下極板豎直向下平移一小段距離，則下列說法正

確的是（）

A.帶電油滴仍保持靜止B.靜電計指針的張角保持不變

C.尸點電勢變小D.帶電油滴的電勢能變大

14.（24-25高二上?江蘇南京?階段練習(xí)）熱膨脹是很多材料的性質(zhì)，對材料的熱膨脹現(xiàn)象的研究一直是科技

領(lǐng)域研究工作中的熱點問題。但有些材料因熱膨脹導(dǎo)致的尺寸變化很小，難以測量。某同學(xué)設(shè)計制作了電

容熱膨脹檢測儀，原理如圖所示。電容器上極板固定，下極板可隨材料豎直方向的尺度變化而上下移動。

現(xiàn)在測量某材料的熱膨脹，將待測材料平放在加熱器上進(jìn)行加熱使其溫度升高，閉合開關(guān)S,下列說法中正

確的是（）

A.極板所帶電荷量降低

B.檢測到靈敏電流計的電流方向為從6到。，說明被測材料出現(xiàn)了反常膨脹（溫度升高，高度變?。?/p>

C.滑動變阻器滑片向上滑動少許可以檢測到從6至!J。的電流

D.檢測結(jié)束，斷開開關(guān)，靈敏電流計上有從。到6的短暫電流

15.（24-25高二上?廣西百色?階段練習(xí)）用控制變量法，可以研究影響平行板電容器的因素（如圖）。設(shè)兩

極板正對面積為S,極板間的距離為d,靜電計指針偏角為0。實驗中，極板所帶電荷量不變，若（）

A.保持S不變，減小d,則。變大B.保持S不變，增大力則。變小

C.保持d不變，增大S,則。變小D.保持d不變，增大S,則。不變

16.（24-25高二上?陜西榆林?階段練習(xí)）電源、開關(guān)、電阻、電動機(jī)、平行板電容器、二極管D組成電路

如圖所示，電源電動勢為12V,內(nèi)阻為1。，電阻R為5。，開關(guān)閉合后，電動機(jī)恰好正常工作，平行板電

容器內(nèi)的一帶電液滴恰能處于靜止?fàn)顟B(tài)已知電動機(jī)額定電壓。為6V,線圈電阻為0.5Q。下列說法正確

的是（）

A.正常工作時，電動機(jī)輸出的機(jī)械功率為6W

B.若電動機(jī)因故障卡住，電動機(jī)的發(fā)熱功率為12W

C.若電動機(jī)因故障卡住，電源的總功率保持不變

D.若電動機(jī)因故障卡住，帶電液滴仍保持靜止?fàn)顟B(tài)

17.（24-25高二上?廣西?開學(xué)考試）如圖所示，電容器極板間有一可移動的電介質(zhì)板，電介質(zhì)板與被測物體

相連，被測物體到極板右邊緣的距離為X。接入電路后，通過極板上物理量的變化可確定被測物體的位置,

下列說法正確的是（）

A.若x變大，則電容器的電容增大

B.若x變小且電容器的電荷量不變，則電容器極板間的電壓減小

C.若x變大且電容器極板間的電壓不變，則電容器的電荷量增加

D.若x變大且電容器極板間的電壓不變，則有電流流向電容器的正極板

18.（24-25高二上?全國,課后作業(yè)）電容器是常用的電學(xué)元件，如圖所示，兩個相同的半圓形金屬板間隔一

段距離水平放置，板間可視為真空。兩金屬板分別與電源兩極相連，開關(guān)S閉合，上極板可繞過圓心且垂

直于半圓面的軸轉(zhuǎn)動。開始時，兩極板邊緣完全對齊，現(xiàn)讓上極板轉(zhuǎn)過90。，下列說法正確的是（）

A.電容器的電容增大為原來的2倍B.極板上所帶電荷量減少為原來的一半

C.兩極板間電勢差增大為原來的2倍D.兩極板間電勢差減小為原來的一半

二、多選題

19.（24-25高二上?福建二明?階段練習(xí)）如圖所示，M、N為水平平行金屬板，上板有一孔°,兩板相距為

d,分別與電源兩極相連，開關(guān)S閉合。一帶電荷量為外質(zhì)量為〃，的液滴自。孔正上方距離為d的尸點由

靜止自由下落，到達(dá)距離上板（的。點時速度恰好變?yōu)榱?，重力加速度為g,則以下判斷正確的是（）

A.兩板間電勢差為返"

q

B.N板上移一小段距離，液滴仍能到達(dá)。點

C.若S斷開，N板上移一小段距離，液滴仍能到達(dá)0點

D.若S斷開，N板右移一小段距離，液滴仍能到達(dá)0點

20.（24-25高二上?陜西西安?階段練習(xí)）如圖所示，兩塊較大的金屬板A,B相距為d,平行放置并與一電

源相連。開關(guān)S閉合后，兩板間恰好有一質(zhì)量為〃八帶電荷量為q的油滴處于靜止?fàn)顟B(tài)。以下說法正確的

是（）

-啰-I

i4r~

d?m.q

8下

A.若將A向上平移一小段位移，則油滴向下加速運動，G表中有6一。的電流

B.若將A向左平移一小段位移，則油滴向下加速運動，G表中有6—。的電流

C.若將A向下平移一小段位移，則油滴向上加速運動，G表中有6—。的電流

D.若S斷開后再將A向下平移一小段位移，則油滴靜止不動，G表中無電流

三、實驗題

21.（2024?廣西?高考真題）某同學(xué)為探究電容器充、放電過程，設(shè)計了圖甲實驗電路。器材如下：電容器,

電源E（電動勢6V,內(nèi)阻不計），電阻尺/=400.0Q,電阻尺2=200.0。，電流傳感器，開關(guān)Si、S2,導(dǎo)線若

干。實驗步驟如下:

圖甲圖乙圖丙

（1）斷開Si、S2,將電流傳感器正極與。節(jié)點相連，其數(shù)據(jù)采樣頻率為5000Hz,則采樣周期為s；

（2）閉合Si，電容器開始充電，直至充電結(jié)束，得到充電過程的/—/曲線如圖乙，由圖乙可知開關(guān)Si閉合瞬

間流經(jīng)電阻處的電流為mA（結(jié)果保留3位有效數(shù)字）；

（3）保持Si閉合，再閉合S2，電容器開始放電，直至放電結(jié)束，則放電結(jié)束后電容器兩極板間電壓為

V；

⑷實驗得到放電過程的I—t曲線如圖丙，I—t曲線與坐標(biāo)軸所圍面積對應(yīng)電容器釋放的電荷量為0.0188C,

則電容器的電容C為pF。圖丙中曲線與橫坐標(biāo)、直線Is所圍面積對應(yīng)電容器釋放的電荷量為

0.0038C,貝h=Is時電容器兩極板間電壓為V（結(jié)果保留2位有效數(shù)字）。

22.課外實驗小組為加深對電容器的理解進(jìn)行了如下實驗。

（1）圖甲所示的電容器充電后與電源斷開，電容器的（選填“電荷量”或“電壓”）將不變，在常見的電

介質(zhì)中，由于空氣的很小，當(dāng)極板間插入其他的電介質(zhì)時，電容器的電容將（選填“增大”“減

小”或“不變”），同時可以發(fā)現(xiàn)，靜電計指針偏角將（選填“增大”“減小”或“不變，）。

（2）有一平行板電容器，兩極板間電壓為30V,若使它所帶的電荷量減少3義10-支，則電容器兩極板間的電

壓將降為原來的g,故此電容器的電容為四。

（3）如圖乙所示，將電容器上極板A接電源正極，下極板B接電源負(fù)極，且將上極板接地。閉合開關(guān)S,有

一帶電液滴靜止在電容器兩極板間P點，現(xiàn)將電容器下極板B向下平移一小段距離，則液滴（選填“向

上運動”“向下運動”或“靜止不動”）。

23.如圖所示的裝置可用來做“探究影響平行板電容器電容的因素”的實驗。給平行板電容器充電，使其帶上

一定量的電荷后，將電容器的B極板和靜電計的外殼均接地?；卮鹣铝袉栴}：

（1）下列說法正確的是0

A.實驗過程中，可認(rèn)為A、B兩極板間的電勢差始終不變

B.使用靜電計的目的是觀察電容器所帶電荷量的變化情況

C.實驗過程中，假設(shè)將靜電計的外殼與B極板用導(dǎo)線連接，則兩者可不接地

（2）將B極板向右移動少許，則靜電計指針的偏轉(zhuǎn)角將；將B極板向上移動少許，則靜電計指針的

偏轉(zhuǎn)角將；將一塊玻璃板插入A、B兩極板之間，則靜電計指針的偏轉(zhuǎn)角將。（均選填“變

大，，，，變小，，或，，不變，，）

24.（24-25高二上?遼寧?開學(xué)考試）在“用傳感器觀察電容器的充放電過程”實驗中，按如圖所示連接電路。

單刀雙擲開關(guān)S