11-19年高考物理真题分专题汇编之专题039.电容和电容器.doc

1、 第第 39 节节 电容和电容器电容和电容器.吕叔湘中学庞留根吕叔湘中学庞留根 1. 2012 年物理江苏卷年物理江苏卷 2. 一充电后的平行板电容器保持两极板的正对面积、间距和电荷量不变,在两极板间插入一电介质, 其电容 C 和两极板间的电势差 U 的变化情况是 (A)C 和 U 均增大 (B)C 增大,U 减小 (C)C 减小,U 增大 (D)C 和 U 均减小 【答案】B 【解析】根据 kd S C 4 ，电容 C 增大，根据 C Q U ,U 减小，B 正确。 2. 2012 年理综浙江卷年理综浙江卷 20为了测量储罐中不导电液体的高度，将与储罐外壳绝缘的两块平行金 属板构成的电容器

2、C 置于储罐中，电容器可通过开关 S 与线圈 L 或电源相 连，如图所示。当开关从 a 拨到 b 时，由 L 与 C 构成的回路中产生周期 LCT2的振荡电流。当罐中的液面上升时 A电容器的电容减小 B电容器的电容增大 CLC 回路的振荡频率减小 DLC 回路的振荡频率增大 【答案】BC 【解析】根据平行板电容的电容公式 4 S C kd ，知道液面上升，则板间的平均电介质 增 大，得 C 增大，B 项对；LC 振荡电路周期LCT2 ，在 C 增大时，T 增大，所以频率减小，C 项 对。 3. 2012 年物理海南卷年物理海南卷 9将平行板电容器两极板之间的距离、电压、电场强度大小和极板所带的

3、电荷量分别用 d、U、E 和 Q 表示。下列说法正确的是 （ ） A保持 U 不变，将 d 变为原来的两倍，则 E 变为原来的一半 B保持 E 不变，将 d 变为原来的一半，则 U 变为原来的两倍 C保持 d 不变，将 Q 变为原来的两倍，则 U 变为原来的一半 D保持 d 不变，将 Q 变为原来的一半，则 E 变为原来的一半 答：A D 解析：由, d U E 选项 A 正确；由 U=Ed，选项 B 错；保持 d 不变，则电容 C 不变， C Q U ，Q 加 第20题图 S a b L C 倍则 U 加倍，选项 C 错；保持 d 不变，则电容 C 不变， C Q U ， d U E ，Q

4、减半，则 U 减半，E 减 半，选项 D 正确。 4. 2014 年物理海南卷年物理海南卷 4如图，一平行板电容器的两极板与一电压恒定的电源相连，极板水平放置，极板间距为 d，在下 极板上叠放一厚度为 l 的金属板，其上部空间有一带电粒子 P 静止在电容器中，当把金属板从电容器中 快速抽出后，粒子 P 开始运动，重力加速度为 g。粒子运动加速度为 （ ） A g d l Bg d ld Cg ld l D g ld d 【答案】A 【解析】电容器的极板与电源相连，可知极板间电压恒定，有金属板存在时，板间电场强度为 ld U E 1 ，此时带电粒子静止，可知 1 qEmg ，把金属板快速抽出后，

5、板间电场强度为 d U E 2 ， 此时粒子的加速度为 m qEmg a 2 ，联立可得g d l a 。 5.2016 年新课标年新课标 I 卷卷 14.一平行板电容器两极板之间充满云母介质，接在恒压直流电源上。若将云 母介质移出，则电容器（ ） A. 极板上的电荷量变大，极板间电场强度变大 B. 极板上的电荷量变小，极板间电场强度变大 C. 极板上的电荷量变大，极板间电场强度不变 D. 极板上的电荷量变小，极板间电场强度不变 答案：D 解析：由 kd S C r 4 可知，当云母介质抽出时， r 变小，电容器的电容 C 变小； 因为电容器接在恒压直流电源上， 故 U 不变， 根据 Q=CU

6、 可知， 当 C 减小时， Q 减小。 再由 d U E ， 由于 U 与 d 都不变，故电场强度 E 不变，答案为 D。 6.2016 年浙江卷年浙江卷 14以下说法正确的是 A.在静电场中，沿着电场线方向电势逐渐降低 B.外力对物体所做的功越多，对应的功率越大 C.电容器电容 C 与电容器所带电荷量 Q 成正比 D.在超重和失重现象中，地球对物体的实际作用力发生了变化 【答案】A P l d O 【解析】在静电场中，沿着电场线的方向电势逐渐降低，选项 A 正确；由功率 P=W t 可知选项 B 错 误；C=Q U是比值定义式，电容器的电容是由其自身决定的，电容 C 不与 Q 成正比，不与

7、U 成反比，选 项 C 错误；地球对物体的实际作用力即为物体受到的重力，但物体超重或失重时，其受到的重力是不变 的，改变的只是视重，故选项 D 错误。 7.2016 年天津卷年天津卷 4、如图所示，平行板电容器带有等量异种电荷，与静电计相连，静电计金属外壳 和电容器下极板都接地。在两极板间有一个固定在 P 点的点电荷，以 E 表示两板间的电场强度，Ep表 示点电荷在 P 点的电势能， 表示静电计指针的偏角。若保持下极 板不动，将上极板向下移动一小段距离至图中虚线位置，则 A、 增大，E 增大 B、 增大，Ep不变 C、 减小，Ep增大 D、 减小，E 不变 【答案】D 【解析】若保持下极板不动

8、，将上极板向下移动一小段距离，则根据 4 S C kd 可知，C 变大，Q 一定，则根据 Q=CU 可知，U 减小，则静电计指针偏角 减小；根据 U E d ，Q=CU， 4 S C kd 联 立可得： 4 kQ E S ，可知 Q 一定时，E 不变；根据 U1=Ed1可知 P 点离下极板的距离不变，E 不变， 则 P 点与下极板的电势差不变，P 点的电势不变，则 EP不变；故选项 ABC 错误，D 正确；故选 D. 8. 2011 年理综天津卷年理综天津卷 5板间距为 d 的平行板电容器所带电荷量为 Q 时，两极板间电势差为 U1，板间场强为 E1。现将电 容器所带电荷量变为 2Q，板间距变

9、为 d/2，其他条件不变，这时两极板间电势差为 U2，板间场强为 E2， 下列说法正确的是 AU2=U1，E2=E1 BU2=2U1，E2=4E1 CU2=U1，E2=2E1 DU2=2U1，E2=2E1 答：C 【解析】, S kdQ kd S Q C Q U 4 4 1 , S kQ d U E 4 1 1 当电荷量变为 2Q 时，,U S kdQ kd S Q C Q U 12 4 2 22 ,E S kQ /d U E 1 2 2 2 8 2 C 选项正确。 9. 2012 年理综全国卷年理综全国卷 24.（16 分）如图，一平行板电容器的两个极板竖直放置，在两极板间有一带电小球，小球

10、用一绝 缘轻线悬挂于 O 点。先给电容器缓慢充电，使两极板所带电荷量分别为Q 和 P Eq mg O E=90V R=5k C=10uF 闪光灯 Q，此时悬线与竖直方向的夹角为 /6。再给电容器缓慢充电，直到悬线和竖直方向的夹角增加到 /3， 且小球与两极板不接触。求第二次充电使电容器正极板增加的电荷量。 【解析】根据力的平衡和力的合成(如下图)， 6 tan mgEq ，根据电场强度与电势差的关系及电 容的定义得 Cd Q E ，所以 q mgCd Q 3 3 ； 第二次充电后， q mgCd Q 3 ， 所以第二次充电使电容器正极板增加的电荷量 Q q mgCd QQQ2 3 32 . 1

11、0. 2014 年理综安徽卷年理综安徽卷 22 （14 分） 如图所示，充电后的平行板电容器水平放置，电容为 C，极板间距离为 d，上极板正中有一小孔。 质量为 m、电荷量为+q 的小球从小孔正上方高 h 处由静止开始下落， 穿过小孔到达下极板处速度恰为零 （空气阻力忽略不计，极板间电场可 视为匀强电场，重力加速度为 g） 。求： （1）小球到达小孔处的速度； （2）极板间电场强度大小和电容器所带电荷量； （3）小球从开始下落运动到下极板的时间。 【答案】 （1）gh2 （2） qd )dh(mg q )dh(mg C （3） g h h dh2 【解析】 （1）由ghv2 2 得 ghv2

12、（2）在极板间带电小球受重力和电场力，有 maqEmg adv20 2 得 qd )dh(mg E CUQ,EdU 得 q )dh(mg CQ （3）由 2 1 2 1 gth 2 0atv 21 ttt 综合可得 g h h dh t 2 11.2018 年江苏卷年江苏卷 8如图所示，电源E 对电容器C 充电，当C 两端电压达到80 V 时，闪光灯瞬间导 通并发光，C 放电放电后，闪光灯断开并熄灭，电源再次对C 充电。 这样不断地充电和放电，闪光灯就周期性地发光。该电路 （ BCD ） A充电时，通过 R 的电流不变 B若 R 增大，则充电时间变长 C若 C 增大，则闪光灯闪光一次通过的电荷

13、量增大 来源:163文库 h d +q D若 E 减小为 85 V，闪光灯闪光一次通过的电荷量不变 解析：电容器充电时两端电压不断增大，所以电源与电容器极板间的电势差不断减小，因此充电电 流变小，选项 A错误；当电阻 R增大时，充电电流变小，电容器所充电荷量不变的情况下，充电时间变 长，选项 B正确；若 C 增大，根据 Q=CU，电容器的带电荷量增大，选项 C正确；当电源电动势为 85V 时，电源给电容器充电仍能达到闪光灯击穿电压 80V时，所以闪光灯仍然发光，闪光一次通过的电荷量 不变，选项 D 正确。 12.2018 年北京卷、年北京卷、19研究与平行板电容器电容有关因素的实验装置如图所示

14、。下列说法正确的 是 （ A ） 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，只增加极板带电量，静电计指针的张角变大，表明电 容增大 解析：当用带电玻璃棒与电容器 a 板接触，由于静电感应，从而在 b 板感应出等量的异种电荷，从 而使电容器带电，选项 A 正确；根据电容器电容的决定式 kd S C 4 ，将电容器 b 板向上平移， 则正对面积 S 减小，电容 C 减小，根据 U Q C ，电量不变，则电压 U 增大，则静电计指针的张角 变大，选项 B

15、 错误；根据电容的决定式 kd S C 4 ，只在极板间插入有机玻璃板，则介电常数 增大， 电容 C 变大，再根据 U Q C ，电量 Q 不变，则电压 U 减小，则静电计指针的张角变小，选项 C 错误； 根据 kd S C 4 ，电容器的电容大小只与正对面积 S、极板间距 d 和介电常数 有关，电容大小与极板 的带电量 Q 无关。只增加极板带电量，Q 增大，静电计指针的张角变大，表明 U 也增大，而电容不变， 选项 D 错误。 13.下列器件中是电容器的是 A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 a b 【详解】A 是滑动变阻器；B 是电容器；C 是电阻箱；D 是定值电阻；故选 B.

16、14.【2019 年物理北京卷】电容器作为储能器件，在生产生活中有广泛的应用。对给定电容值为 C 的电容器充电，无论采用何种充电方式，其两极间的电势差 u 随电荷量 q 的变化图像都相同。 （1）请在图 1中画出上述 uq图像。类比直线运动中由 vt图像求位移的方法，求两极间电压为 U 时电容器所储存的电能 Ep。 （ ） _ （2）在如图 2 所示充电电路中，R表示电阻，E 表示电源（忽略内阻） 。通过改变电路中元件的 参数对同一电容器进行两次充电，对应的 qt曲线如图 3 中所示。 a两条曲线不同是_（选填 E 或 R）的改变造成的； b电容器有时需要快速充电，有时需要均匀充电。依据 a

17、中的结论，说明实现这两种充电方式的 途径。 _ （3）设想使用理想的“恒流源”替换（2）中电源对电容器充电，可实现电容器电荷量随时间均匀增 加。 请思考使用“恒流源”和 （2） 中电源对电容器的充电过程， 填写下表 （选填“增大”、 “减小”或“不变”） 。 “恒流源” （2）中电源 电源两端电压 _ _ 通过电源的电流 _ _ 【答案】 (1). (2). 2 P 2 CU E (3). R (4). 要快速度 充电时， 只要减小图2中的电阻R； 要均匀充电时， 只要适当增大图2中的电阻R即可 (5). 增大 (6). 不变 (7). 不变 (8). 减小 【解析】 【详解】由电容器电容定义

18、式 q C u 得到u q 图象，类比 i t 0 i t 0 i t 0 i t 0 ABCD (b) 图象求位移求解电量，由图 3 斜率 解决两种充电方式不同的原因和方法；根据电容器充电过程中电容器两极板相当于电源解答 (1)由电容器电容定义式可得： q C u ，整理得： 1 uq C ，所以u q 图象应为过原点的倾斜直线， 如图： 由题可知，两极间电压为 U时电容器所储存的电能即为图线与横轴所围面积，即 P 2 UQ E ，当两 极间电压为 U 时，电荷量为QCU，所以 2 P 2 CU E ； (2)a.由于电源内阻不计， 当电容器充满电后电容器两端电压即电源的电动势， 电容器最终的电量为： QCE ，由q t 图可知，两种充电方式最终的电量相同，只是时间不同，所以曲线不同是 R 造成 的； b.由图 3可知，要快速度充电时，只要减小图 2中的电阻 R，要均匀充电时，只要适当增大图 2 中 的电阻 R 即可； (3)在电容器充电过程中在电容器的左极板带正电，右极板带负电，相当于另一电源，且充电过程中 电量越来越大，回路中的总电动势减小，当电容器两端电压与电源电动势相等时，充电结束，所以换成 “恒流源”时，为了保证电流不变，所以“恒流源两端电压要增大，通过电源的电流不变，在(2)电源的电 压不变，通过电源的电流减小。