专题58电容和电容器（原卷版+解析版）-2023届高考物理一轮复习知识点精讲与最新高考题模拟题同步训练

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2023高考一轮知识点精讲和最新高考题模拟题同步训练第十一章  静电场专题58  电容和电容器第一部分  知识点精讲1．常见电容器(1)组成：由两个彼此绝缘又相互靠近的导体组成。(2)带电荷量：一个极板所带电荷量的绝对值。(3)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(1)定义：电容器所带的电荷量Q与电容器两极板间的电势差U的比值。(2)定义式：C＝。(3)物理意义：表示电容器容纳电荷本领大小的物理量。(4)单位：法拉(F)1 F＝106 μF＝1012 pF3．平行板电容器(1)影响因素：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。(2)决定式：C＝，k为静电力常量。4. 电容器的动态变化（1）．平行板电容器动态变化的两种情况(i)电容器始终与电源相连时，两极板间的电势差U保持不变。(ii)充电后与电源断开时，电容器所带的电荷量Q保持不变。（2）．平行板电容器动态问题的分析思路 (i)确定不变量，分析是电压不变还是所带电荷量不变。(ii)用决定式C＝分析平行板电容器电容的变化。(iii)用定义式C＝分析电容器所带电荷量或两极板间电压的变化。第二部分 最新高考题精选1.（2020年1月浙江选考）如图所示，电子以某一初速度沿两块平行板的中线方向射入偏转电场中，已知极板长度为 ，间距 ，电子质量 ，电荷量 ，若电子恰好从极板边缘射出电场，由以上条件可以求出的是（）A．偏转电压B．偏转的角度C．射出电场速度D．电场中运动的时间2．（18分）（2019高考北京理综卷23）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u–q图像。类比直线运动中由v–t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所示的充电电路中，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q–t曲线如图3中①②所示。a．①②两条曲线不同是______（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            3．（2018高考全国理综III）如图，一平行板电容器连接在直流电源上，电容器的极板水平，两微粒a、b所带电荷量大小相等、符号相反，使它们分别静止于电容器的上、下极板附近，与极板距离相等。现同时释放a、b，它们由静止开始运动，在随后的某时刻t，a、b经过电容器两极板间下半区域的同一水平面，a、b间的相互作用和重力可忽略。下列说法正确的是A．a的质量比b的大B．在t时刻，a的动能比b的大C．在t时刻，a和b的电势能相等D．在t时刻，a和b的动量大小相等 4．（2018北京理综）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，只增加极板带电量，静电计指针的张角变大，表明电容增大5．(2014·浙江1月学考)如图为可变电容器，由一组动片和一组定片组成，这两组金属片之间是互相绝缘的，动片旋人得越多，则(　　)A．正对面积越大，电容越大B．正对面积越大，电容越小C．动片、定片间距越小，电容越大D．动片、定片间距离越小，电容越小 第三部分 最新模拟题精选1. （2022·河北石家庄三模）在如图所示的电路中，两平行板电容器、水平放置，点为电容器两板间的一点。闭合开关S，待电路稳定后再将开关断开，将一陶瓷板插入电容器两板间的过程中，下列说法正确的是（　　）
A. 点电势降低B. 点电势始终保持不变C. 电阻中有向右的电流D. 电阻中无电流2. （2022安徽淮安模拟）如图甲所示，两平行金属板A，B放在真空中，间距为d，为板间水平中线，AB板间的电势差U随时间t的变化情况如图乙所示。有一个质量为m，电荷量为q的带电小球，从O点以的速度水平射入电场。T时刻小球恰好从点射出电场，小球运动过程中未与极板相碰。则下列说法正确的是（　　）
A. 板间电压 B. 板间电压C. 小球从点射出时速度方向水平 D. 时刻，小球运动到最低点3.（2022四川德阳重点高中高二月考）M、N为平行板电容器的两块金属板，M极板与静电计的金属小球相连，静电计的外壳和N极板都接地，将它们水平正对放置，当M板带上一定量的正电荷后，静电计指针   偏转一定角度，如图所示（静电计金属小球及金属杆、指针等所带的电荷量与金属板M所带的电荷量相比可以忽略不计）。此时，在M、N板间有一电荷量为的油滴静止在点（油滴所带电荷量很少，它对M、N板间电场的影响可以忽略），以下说法正确的是 A．
M极板不动，将N极板往下移动一小段距离，油滴保持静止，静电计张角变大B．M极板不动，将N极板往右移动一小段距离，油滴向上运动，静电计张角不变C．N极板不动，将M极板往左移动一小段距离，点的电势增大，静电计张角变大   D．N极板不动，将M极板往下移动一小段距离，点的电势增大，静电计张角变小4. （2022北京海淀二模）在生产纸张等绝缘材料过程中，为了实时监控材料的厚度，流水线上设置了传感器装置，其简化结构如图所示，、为平行板电容器的上、下两个固定极板，分别接在直流恒压电源的两极上。已知电流从向流过电流表时，电流表指针偏向端。某次纸张从平行极板间穿过的过程中，发现电流表指针偏向端，下列判断正确的是（　　）A. 极板上的电荷量不变B. 极板上的电荷量变小C. 电容器的电容变大D. 电容器的电容不变5. （2022北京海淀二模反馈题）如图所示，当被测物体在左、右方向发生位移时，电介质板随之在电容器两极板之间移动。物体位置变化时，电容器电容也会发生变化。从图中位置开始计时，关于物体的运动则下列说法正确的是（　　）A. 电容增大，说明物体在向右运动B. 电容减小，说明物体在向左运动C. 电容均匀增大，说明物体在向左匀速运动D. 电容均匀减小，说明物体在向左匀速运动6.（2022福建厦门四模）墙体探测仪是一种新型的建筑装潢辅助工具，用于探测墙体内水管、电线和钢筋的位置。如图所示为其探测水管的原理示意图，主要感应元件为电容器，当探测仪靠近水管时，指示灯亮起，便可确定水管的位置。则探测仪靠近水管前后（　　）
A. 电容器的电介质发生变化B. 电容器的两板间距离发生变化C. 电容器极板的正对面积发生变化D. 电容器的电容发生变化7.（2022山东省烟台重点高中期末）许多手机都有指纹解锁功能，常用的指纹识别传感器是电容式传感器，如图所示。指纹的凸起部分叫做“嵴”，凹下部分叫做“峪”，传感器上有大量面积相同的小极板， 当手指贴在传感器上时，这些小极板和与之正对的皮肤表面就形成了大量的小电容器，由于距离不同，所以这些小电容器的电容不同。此时传感器给所有的电容器充电达到同一电压值，然后开始放电，其中电容值较小的电容器放电较快，于是根据放电快慢的不同，就可以探测到嵴和峪的位置，从而形成指纹的图像数据。根据以上信息，下列说法中正确的是A．电容器在充电过程中是把电能转化成化学能B．在嵴处形成的电容器放电较快C．在峪处形成的电容器充电后带电量较小D．潮湿的手指对指纹识别没有任何影响8.  （2021年高考河南适应性考试）手机触摸屏多数采用的是电容式触摸屏，其原理可简化为如图所示的电路。平行板电容器的上、下两极板A、B分别接在一恒压直流电源的两端，上极板A为两端固定的可动电极，下极板B为固定电极。当用手指触压屏幕上某个部位时，可动电极的极板会发生形变，从而改变电容器的电容。当压力F增大时（　　）
 A. 电容器所带电荷量不变 B. 直流电源对电容器充电C. 极板间的电场强度增大 D. 电阻R上有从a到b的电流9. （2021湖北武汉4月质检）在生产纺织品、纸张等绝缘材料过程中，为了实时监控材料的厚度，生产流水线上设置如图所示的传感器，其中AB为平行板电容器的上下各固定极板，分别接在恒压直流电源的两极上。当纸张从平行极板之间穿过时，若负电荷从a向b流过灵敏电流计G，则电流计指针偏向a端；若负电荷从b向a流过灵敏电流计G，则电流计指针偏向b端。某次纸张从平行极板之间穿过时，发现电流计指针偏向b端。下列说法正确的是A．两极板间纸张厚度减小B．两极板间纸张厚度不变C．两极板间纸张厚度增加D．以上三种情况都有可能 10.（2021年河北省普通高中学业水平选择性考试模拟演练） 如图，某电容器由两水平放置的半圆形金属板组成，板间为真空。两金属板分别与电源两极相连，下极板固定，上极板可以绕过圆心且垂直于半圆面的轴转动。起初两极板边缘对齐，然后上极板转过10°，并使两极板间距减小到原来的一半。假设变化前后均有一电子由静止从上极板运动到下极板。忽略边缘效应，则下列说法正确的是（　　）A. 变化前后电容器电容之比为9：17B. 变化前后电容器所带电荷量之比为16：9C. 变化前后电子到达下极板的速度之比为：1D. 变化前后电子运动到下极板所用时间之比为2：1 11.（2021四川成都一模）如图，绝缘座放在光滑水平面上，间距为d的平行板电容器竖直固定在绝缘座上，A板有小孔O，,水平绝缘光滑杆穿过O固定在B板上，电容器、底座和绝缘杆的总质量为M。.给电容器充电后，一质量为m的带正电环P套在杆上以某一速度v.对准O向左运动，在电容器中P距B板最近的位置为S.，OS=。若A、B板外侧无电场，P过孔O时与板无接触，不计P对A、B板间电场的影响。则A.P在S处的速度为0B.P从O至S的过程中，绝缘座的位移大小为C.P从O至S的过程中，绝缘座的位移大小为D.P从O至S的过程中，整个系统电势能的增加量为12. (2021广东潮州第一次质检)如图所示的实验装置可用来探究影响平行板电容器电容的因素，其中电容器左侧极板B和静电计外壳均接地，电容器右侧极板A与静电计金属球相连，使电容器带电后与电源断开，下列操作能使静电计的指针张角变大的是A．减小A板与B板之间的水平距离B．将橡胶棒插入A板与B板之间C．A板位置不动，将B板稍微竖直向下平移D．将A板也接地13.（2020江苏模拟2） 如图所示，一平行板电容器的电容为C，所接电源的电动势为E，两板间a、b、c三点的连线构成一等腰直角三角形．三角形的两直角边长均为L，其中ab边与两板平行，当一个－q的检验电荷从无限远处被移到极板间的a点时，电场力做的功为W.下列说法中正确的是(　　)A. 电容器所带电荷量为CEB. 检验电荷在a点的电势能WC. 检验电荷在a点的电势为 D. 若增大两板间距离时，a、c两点间电势差不变14、（2020高考精优预测卷）如图所示的电路中，和为两个水平放置的平行板电容器，板间有一点，闭合开关，待电路稳定后将开关断开。现将一有机玻璃板(图中未画出)插入板间，则下列说法正确的是(   )A、平行板电容器的电容减小 B.点电势降低
C.两板间的电场强度增大 D.电阻中有向右的电流 15．下列关于电容器的叙述正确的是(　　)A．电容器是储存电荷和电能的容器，只有带电的容器才称为电容器B．任何两个彼此绝缘而又互相靠近的带电导体，才能组成了电容器，跟这两个导体是否带电有关C．电容器所带的电荷量是指两个极板所带电荷量的绝对值D．电容器充电过程，是将电能转变成电容器的电场能并储存起来；电容器放电的过程，是将电容器储存的电场能转化为其他形式的能16．一位同学用底面半径为r的圆桶形塑料瓶制作了一种电容式传感器，用来测定瓶内溶液深度的变化，如图所示，瓶的外壁涂有一层导电涂层和瓶内导电溶液构成电容器的两极，它们通过探针和导线与电源、电流计、开关相连，中间的一层塑料为绝缘电介质，其厚度为d，介电常数为ε。若发现在某一小段时间t内有大小为I的电流从下向上流过电流计，设电源电压恒定为U，则下列说法中正确的是(　　)A．瓶内液面降低了　　 B．瓶内液面升高了C．瓶内液面升高了    D．瓶内液面降低了 17．(2020·湖南长沙期末)如图是中国宁波公交使用的全球首创超级电容储存式现代电车，该电车没有传统无轨电车的“辫子”，没有尾气排放，乘客上下车的30秒内可充满电并行驶5公里以上，刹车时可把80%以上的动能转化成电能回收储存再使用。这种电车的核心元器件是“3 V，1 200 F ”石墨烯纳米混合型超级电容器，该电容器能反复充放电100万次，使用寿命长达十年，被誉为“21世纪的绿色交通”。下列说法正确的是(　　 )A．电容器放电的过程中，电量逐渐减少，电容也逐渐减小B．电容器充电的过程中，电量逐渐增加，电容保持不变C．电容器放电的过程中，电量逐渐减少，电容器两极板间的电压不变D．若标有“3 V，12 000 F”的电容器从电量为零到充满电用时30 s，则充电平均电流为3 600 A