【暑假衔接】人教版新高二物理 暑假衔接讲义 第36讲 10.4电容器的电容（教师版+学生版）

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知识点1：电容器
（1）定义
彼此绝缘而又相距很近的两个导体，就构成一个电容器。在两个相距很近的平行金属板中间夹上一层绝缘物质——电介质就组成一个最简单的电容器，叫作平行板电容器。
（2）构造
两个互相靠近彼此绝缘的导体（空气也是一种电介质）。
（3）作用
存储电荷（存储电能）。
（4）功能
电容器的充电过程图示和放电过程图示分别如下图所示：

（4）带电荷量
通常是指电容器已容纳的电荷的数量，任意一个极板所带电荷量的绝对值。
电容器的构造、用途
1．如图所示，电容式触摸屏的构造主要是在玻璃屏幕上镀一层透明的薄膜导体层，再在导体层外加上一块保护玻璃，电容式触摸屏在触摸屏四边均镀上狭长的电极，在导体层内形成一个低电压交流电场。在触摸屏幕时，由于人体是导体，手指与内部导体层间会形成一个特殊电容（耦合电容），四边电极发出的电流会流向触点，而电流强弱与手指到电极的距离成正比，位于触摸屏后的控制器便会计算电流的比例及强弱，准确算出触摸点的位置。由以上信息可知（ ）
A．电容式触摸屏的内部有两个电容器的电极板
B．当用手触摸屏幕时，手指与屏的接触面积越大，电容越大
C．当用手触摸屏幕时，手指与屏的接触面积越大，电容越小
D．如果用戴了手套的手触摸屏幕，照样能引起触摸屏动作
【答案】B
【详解】A.电容触摸屏在原理上把人体当作电容器元件的一个极板，把导体层当作另一个极板，选项A错误；
BC.手指与屏的接触面积越大，即电容器两个极板的正对面积越大，故电容越大，选项B正确，选项C错误；
D.如果戴了手套或手持不导电的物体触摸时没有反应，这是因为手与导体层的距离较大，不能引起导体层电场的变化，选项D错误。
故选B。
2．图甲为某标有“35 μF 5%”的电容器,图乙为标有“3.7 V 1 350 mAh”的某品牌手机电池板，则以下说法正确的是( )
A．电容器和手机电池的充电过程都是电能转化为化学能的过程
B．该手机电池铭牌上的1 350 mAh指储存的电荷量，当以135 mA的电流工作时，可连续放电10小时
C．该电容器只有在正常工作时电容才是35 μF左右
D．该手机电池能储存的最大电能约为1 kW·h
【答案】B
【详解】A．电容器充电时是将电能转化为电场能，而手机电池的充电过程都是电能转化为化学能的过程，故A错误；
B．由q=It可知，该手机电池铭牌上的 1350mAh 指储存的电量，故
t==10h
因上当以 135mA 的电流工作时，可连续放电10 小时，故B正确；
C．电容器的电容是电容器本身性质决定的，任何时刻均为35μF 左右，故C错误；
D．由W=UIt可知，该手机的最大电能为
W=3.7×1350×10-3≈0.5kwh
故D错误。
故选B。
电容器的充放电过程及其特点
3．电容器是现代电子产品不可或缺的重要组成部分，2021年3月份，我国无线充专用MLCC研发获得重大突破，NPO电容实现国产。NPO电容是一种最常用的具有温度补偿特性的单片陶瓷电容器，某兴趣小组要测定一个NPO电容器的电容，设计的电路图如图甲所示，用电流传感器和计算机可以方便地测出电路中电流随时间变化的曲线。下列说法正确的是（ ）

A．流过的电流方向竖直向上
B．图乙中图线a表示的过程中电容器两极板的电压在减小
C．若增大的阻值，电流变化应为图丙中的图线b
D．图乙中a图线与坐标轴围起来的面积表示电容C
【答案】B
【详解】A．充电后电容器上极板带正电，则放电时流过的电流方向竖直向下，故A错误；
B．图乙中图线a表示的过程中，电容器正在放电，即电容器两极板的电量在减小，电压在减小，故B正确；
C．若增大的阻值，电容器放电时的最大电流减小，放电时间变长，则电流变化应为图丙中的图线c，故C错误；
D．根据Q=It可知，图乙中a图线与坐标轴围起来的面积表示电容器的带电量，故D错误。
故选B。
4．如图甲所示，是观察电容器的充、放电现象的电路图，电源电动势为E。图乙是通过电流传感器的电流随时间变化的I-t图线，图中曲线与坐标轴围成的面积大小为a。下列说法正确的是（ ）

A．图乙是开关S接2时获得的
B．开关接1和接2时流经R的电流方向不变
C．若只减小图甲中R的阻值，其他不变，则a变小
D．若只减小图甲中电源E的值，其他不变，则a变小
【答案】D
【详解】A．充电的I-t图线和放电的I-t图线均是指数函数，无法确定图线是充电还是放电，A错误；
B．开关接1时流经R的电流方向向上，开关接2时流经R的电流方向向下，B错误；
C．图中曲线与坐标轴围成的面积大小为a，表示电容器所带的电荷量，其大小为
，与R的阻值无关，若只减小图甲中R的阻值，其他不变，a不变，C错误；
D．根据，若只减小图甲中电源E的值，其他不变，则a变小，D正确。
故选D。
电容器的额定电压与击穿电压
5．下列关于电容器的相关知识描述正确的是（ ）
A．图甲为电容器充电示意图，充完电后电容器上极板带正电，两极板间的电压U等于电源的电压E
B．图乙为电容器放电示意图，放电过程中电流大小保持不变
C．图丙为可变电容器及其符号，可变电容器使用时都严格区分正负极
D．图丁中的电容器上有“”字样，说明该电容器只有两端加上的电压时电容才为
【答案】A
【详解】A．图甲为电容器充电过程，充完电后电容器上极板与电源的正极相连，同时两极板间的电压U等于电源的电动势E，故A正确；
B．图乙为电容器放电过程，电流慢慢变小直到没有。故B错误；
C．图丙为可变电容器的实物图和符号，使用时不需要严格区分正负极，故C错误；
D．图戊中的电容器上有“5.5V 1.0F”字样，说明该电容器两端电压最大值为5.5V，而电容与电容器的电压，及电量均无关，总是为1.0F，故D错误；
故选A。
6．为厉行低碳环保，很多城市用超级电容车替换城市公交。某款公交车在车底部安装超级电容器（如图），其标称为“ ”。车辆进站后，车顶充电设备迅速搭到充电桩上完成快充。若该款质量为、额定功率为的超级电容在平直的水平路面上行驶时，最大行驶速度为，在不载客的情况下，下列说法正确的是（ ）
A．超级电容车以最大速度行驶时牵引力大小为
B．超级电容器充电时电源的正极应接超级电容器的负极
C．超级电容器在电压下才能正常工作
D．超级电容器的电容随电压的增大而增大
【答案】A
【详解】A．根据，超级电容车以最大速度行驶时的牵引力大小为
A正确；
B．电容器充电时，电源的正极接电容器的正极，B错误；
C．为额定电压，超级电容器在小于等于电压下都能正常工作，C错误；
D．电容器的电容大小与充电电压大小无关，由电容器本身因素决定，D错误。
故选A。
知识点2：电容
（1）定义
电容器所带的电荷量跟它的两极板间的电势差的比值叫做电容。用C表示。
（2）定义式
C＝eq \f(Q,U)，与Q、U、电容器是否带电均无关，仅由电容器本身决定(大小、形状、相对位置及电介质)。Q为每一个极板带电量绝对值，U为电容器两板间的电势差。
（3）单位
国际单位制为法拉，符号为F，1F＝1C/V，1F=106uF=1012pF。
（4）物理意义
描述电容器容纳电荷本领大小的物理量，数值上等于使电容器两极板间的电势差增加1V所增加的带电量。
（5）击穿电压
加在电容器两极板上的电压不能超过某一限度， 超过这个限度，电介质将被击穿，电容器损坏。这个极限电压叫作击穿电压。
（6）额定电压
是指电容器长时间正常工作时的最佳电压，电容器外壳上标的是工作电压，或称额定电压，这个数值比击穿电压低。
（7）概念剖析
电容的概念、定义式、单位、和物理意义
7．一个电容器的规格是“10μF 50V”，则（ ）
A．这个电容器加上50V的电压时，电容才是10μF
B．这个电容器的电容最大值为10μF，带电量较少时，电容大于10μF
C．这个电容器加的电压大于50V就会击穿
D．这个电容器的电容等于10μF
【答案】D
【详解】ABD．电容器的电容等于10μF，反应电容器存储电荷的本领，与储存的电荷量及两极的电压无关，AB错误，D正确；
C．50V是电容器的耐压值，若接的是正弦交流电，其峰值不能超过50V，则有效值不能超过，否则就会被击穿，C错误。
故选D。
8．如图所示，一电容的平行板电容器的两端与电压为20V的恒压电源相连。则电容器两极板所带的电荷量为（ ）

A．B．
C．D．
【答案】B
【详解】根据电容定义式得
故选B。
利用电容定义式计算两极板的电势差和电量
9．人体神经受到刺激时，就会从神经细胞膜一侧快速移动到另一侧，导致细胞膜两侧电势差发生变化。若将神经细胞膜视为电容为的电容器，受到刺激时该细胞膜两侧电势差从变为，则该过程中通过该细胞膜的电荷量为（ ）
A．B．C．D．
【答案】A
【详解】由
得
故选A。
10．除顺仪（AED）是通过一个充电的电容器对心颤患者皮肤上的两个电极板放电，让一部分电荷通过心脏，刺激患者的心脏恢复正常跳动。在一次除颤器的治疗中，除颤器的电容器电容为，通过人体的电荷量为，放电的平均电流大约为，试估算电容器充电所达到的最大电压以及电容器完成放电所用的大致时间分别为（ ）
A．，B．，
C．，D．，
【答案】B
【详解】由
可得
由
可得
故选B。
电容器的Q-U图像
11．电容器是一种重要的电学元件，它能储存电荷，电容器储存电荷C的特性用电容C来表征。可用如图所示的电路对电容器进行充电。某电容器在充电过程中，其电压U与所带电荷量Q之间的关系是（ ）
A．B．C．D．
【答案】B
【详解】根据电容的定义式变形可得
所以某电容器在充电过程中，U与Q成正比，即U-Q图像为过原点的倾斜直线，故选B。
12．电容器是一种重要的电学元件，有广泛的应用。它能够储存电荷，其储存电荷的特性可以用电容来描述。一个固定电容器在充电过程中，两个极板间的电压U随电容器所带电荷量Q的变化而变化。图中正确反映U随Q变化关系的是（ ）
A．B．C．D．
【答案】A
【详解】由电容的定义式
可知，一个固定电容器两个极板的电压和电荷量成正比，A正确，BCD错误。
故选A。
知识点3：平行板电容器
（1）定义
在两个相距很近的平行金属板中间夹上一层绝缘物质——电介质就组成一个最简单的电容器，叫作平行板电容器。
（2）结构
由两个相互平行且彼此绝缘的金属板构成。
（3）带电特点
两板电荷等量异号，分布在相对两板的内侧，板间电场为匀强电场，场强大小为，场强方向为垂直板面。
（4）电容的决定式
①C＝eq \f(εrS,4πkd)，k为静电力常量，εr是一个常数，与电介质的性质有关，真空时εr＝1，其他电介质时εr＞1。称为电介质的相对介电常数。平行板电容器的电容C跟相对介电常数εr成正比，跟极板正对面积S成正比，跟极板间的距离d成反比。
②决定因素为：介电常数，正对面积，两板间的距离。
（5）两式的比较
（6）动态分析
思路：
类型：
Q不变分析思路：根据C＝eq \f(Q,U)＝eq \f(εrS,4πkd)先分析电容的变化，再分析U的变化；根据E＝eq \f(U,d)＝eq \f(4kπQ,εrS)分析场强变化。即，，。
U不变分析思路：根据C＝eq \f(Q,U)＝eq \f(εrS,4πkd)先分析电容的变化，再分析Q的变化；根据E＝eq \f(U,d)分析场强的变化。根据UAB＝E·d分析某点电势变化。即，Q＝U·C＝，。
两个较巧：在电荷量保持不变的情况下，由E＝eq \f(U,d)＝eq \f(Q,Cd)＝eq \f(4πkQ,εrS)知，电场强度与板间距离无关；在两极板带电量保持不变的情况下，可以认为一定量的电荷对应着一定数目的电场线，两极板间距离变化时，场强不变；两极板正对面积变化时，如下图中电场线变密，场强增大。
平行板电容器
13．如图所示，平行板电容器水平放置，下极板接地，以大地电势为零。初始两极板均不带电。用丝绸摩擦过的玻璃棒接触上极板以后，关于上、下极板的带电情况和电势的下列说法正确的是（ ）
A．上极板带正电，下极板不带电
B．上极板带正电，下极板带负电
C．下极板的上表面带负电，下表面带正电
D．上极板电势为正，下极板电势为负
【答案】B
【详解】ABC．用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电，接触上极板以后，上极板带正电，下极板带负电，故AC错误，B正确；
D．电势零点是人为规定的，上极板电势不一定为正，下极板电势不一定为负，故D错误。
故选B。
14．物理学中常用两个物理量的比值来定义一个新的物理量，如速度是用位移与时间的比值来定义：。下面四个物理量的表达式不属于比值定义的是（ ）
A．B．C．D．
【答案】A
【详解】比值定义就是结果仅仅与比值有关，与两个相比的物理量无关。
A．根据欧姆定律，电流强度I与加在导体两端的电压U成正比，与电阻的阻值R成反比，因此A不属于比值定义；
B．电势是由电场本身的性质决定的，与试探电荷带电量以及试探电荷所具了电势能无关，因此B属于比值定义；
C．电容的大小是由电容器本身的性质决定的，与电容器所带的电荷量以及两极板之间的电压无关，因此C属于比值定义；
D．电场强度的大小是由电场本身的性质决定的，与试探电荷带电量以及试探电荷在电场中所受到的电场力无关，因此D属于比值定义。
故不属于比值定义的是A。
平行板电容器的决定式
15．电容式传感器实质上是一个可变电容器，当某待测量发生变化时，能引起电容器的电容变化。如图是四个电容式传感器的示意图，其中通过改变电容器两极板间的距离而引起电容变化的是（ ）
A． B． C． D．
【答案】C
【详解】A．可变电容器通过改变电介质，改变电容，故A错误；
B．电容器的一个极板是金属芯线，另一个极板是导电液，故是通过改变电容器两极间正对面积而引起电容变化的，故B错误；
C．可变电容器通过改变极板间的距离改变电容，故C正确；
D．可变电容器通过转动动片改变正对面积，改变电容，故D错误。
故选C。
16．图为研究影响平行板电容器大小因素实验时的操作示意图，下列说法符合实际情况的是（ ）

A．进行如图甲所示的操作时，平行板电容器的电容增大
B．进行如图乙所示的操作时，平行板电容器的电容增大
C．进行如图丙所示的操作时，若插入的是电介质，平行板电容器的电容增大
D．进行如图丙所示的操作时，若插入的是金属板，平行板电容器的电容减小
【答案】C
【详解】A．平行板电容器电容的决定式为，图甲中减小正对面积S，电容C减小，故 A错误；
B．图乙中增大两极板之间的距离d，电容C减小，故B错误；
C．在两极板之间插入电介质，介电常数增大，电容 C增大，故C正确；
D．在两极板之间插入金属板，等效于减小两极板间的距离d，电容C增大，故 D错误。
故选C。
电介质对电容器的影响
17．常用的电容器，从构造上看，可以分为固定电容器和可变电容器两类．如图甲、乙为两种电容器的实物图片，根据图中的相关信息，下列判断中正确的是
A．图中甲为可变电容器，它是通过改变极板间的距离来改变电容器的电容的
B．在不改变其他条件下，将甲电容器浸入煤油中，其电容不发生变化
C．根据图乙中电容器外壳上标的数据可知，电压超过5.5V时乙电容器就会被击穿
D．根据图乙中电容器外壳上标的数据可知，乙电容器接5.5V电压时，储存的电量为5.5C
【答案】D
【分析】由Q=UC可知电压与电量间的关系，同时要注意额定电压与击穿电压的区别．
【详解】图甲中可变电容器是通过改变极板的正对面积来改变电容的，将甲电容器浸入煤油中，两极板间的介质改变，介电常数改变，即电容发生改变，AB错误；电容器的击穿电压一定会大于额定电压，电容器外壳上标的电压是工作电压，即图乙中标识的“5.5V”为额定电压，根据公式可得，C错误D正确．
【点睛】本题考查电容器的电容定义及击穿电压，要注意应用Q=UC进行分析判断．
18．很多手机的指纹解锁功能利用了电容式指纹识别技术。如图所示，指纹识别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，指纹的凸起部分（叫“嵴”）及凹下部分（叫“峪”）与这些小极板形成大量大小不同的电容器．传感器给所有的电容器充电达到某一电压值后，电容器放电，根据放电快慢的不同来探测嵴和峪的位置，从而形成指纹图象数据，则（ ）

A．沾水潮湿的手指不会影响正常解锁
B．极板与指纹“嵴”部分形成的电容器电容较大
C．极板与指纹“峪”部分形成的电容器放电较慢
D．用打印好的指纹照片覆盖在传感器上面也能够实现指纹解锁
【答案】B
【详解】A．潮湿的手指头影响了皮肤表面与小极板之间的介电常数ɛ，所以潮湿的手指头对指纹的识别有一定的影响，会影响正常解锁，故A错误；
B．在嵴处皮肤表面和小极板之间的距离较小，在峪处皮肤表面与小极板之间的距离较大，根据公式
可知在峪处形成的电容器电容角小，在嵴处形成的电容器电容较大，故B正确；
C．由于外接电源为所有电容器充到一个预先设计好的电压值，所以所有的电容器电压一定，根据
可知，极板与指纹沟（凹的部分，d大，电容小）构成的电容器充上的电荷较少，在放电过程中放电时间短；反之，在嵴处形成的电容器电容大，电荷量大，放电时间长，故C错误；
D．用指纹的照片蒙在传感器上，不能构成电容器，所以不能实现手机解锁功能，故D错误；
故选B。
平行板电容器的电场强度
19．如图所示，两个距离较近的足够大的金属板组成平行板电容器，两极板带上等量异种电荷。可认为每个极板上电荷均匀分布，由对称性可知，每个极板单独激发的电场为与其垂直且两侧对称的匀强电场。现把两极板间距离增加为原来的2倍，不考虑边界效应，两极板间的静电作用力变为原来的（ ）
A．1倍B．C．D．2倍
【答案】A
【详解】当两块相同的带等量异种电荷的较大金属板相距很近时，其中间区域，可以看作是两个无限大带电平面所产生的匀强电场叠加；如果再忽略边缘效应，平行板电容器两板间的电场就可以看作是匀强电场，设每个极板带电量为Q，每个极板单独激发的电场强度为E，则两极板间的场强为2E，一个极板受另一个极板的电场力为
F=EQ
若两极板间距离增加为原来的2倍，则每个极板在另一个极板处的场强不变，则两极板间的静电作用力不变。
故选A。
20．如图所示，一带电小球以速度v0水平射入接入电路的平行板电容器中，并沿直线打在屏上O点，若仅将平行板电容器上极板平行下移一些后，让带电小球再次从原位置水平射入并能打在屏上，其他条件不变，两次相比较，则再次射入的带电小球（ ）
A．将打在O点的下方
B．将打在O点的上方
C．到达屏上时的动能不变
D．穿过平行板电容器的时间增加
【答案】B
【详解】AB．仅将平行板电容器上极板平行下移一些后，电容器板间电压不变，由分析得知板间场强增大，小球所受的电场力增大，小球将向上偏转，打在O点的上方．A错误，B正确；
C．极板未动时，小球做匀速直线运动．极板平行下移后，小球的合力做正功，动能增加，C错误；
D．小球在平行板电容器中做类平抛运动，沿极板方向做匀速直线运动，所以运动时间，与电压的变化无关，所以穿过电容器的时间不变，D错误。
故选B。
平行板电容器中某一点的电势
21．如图所示，平行板电容器的电容为C，正极板带电量为，负极板接地，两极板间距离为d，今在距两极板间离负极板处放一正点电荷q，则( )
A．点电荷q所受电场力的大小为
B．点电荷q所受电场力的大小为k
C．q所在处的电势是
D．由于负极板接地所以负极板带电荷量为零
【答案】C
【详解】A．根据公式可得电容器两板间的电势差：
，
板间场强：
，
则点电荷q所受电场力的大小为：
，
A错误；
B．带电的电容器极板不能看做点电荷，故不能根据库仑定律求解点电荷q所受的电场力，B错误；
C．由于电容器的负极板接地，所以负极板处电势为0，则点电荷q所在处的电势是：
，
C正确；
D．电容器两极板带等量异种电荷，故负极板带电荷量为，D错误。
故选C。
22．如图所示，两平行金属板间始终与电源两极相连，电源电压为8V，两板的间距为2cm，而且极板B接地。极板间有C、D两点，C距A板0.5cm，D距B板0.5cm，则（ ）
A．两板间的场强为500V/mB．C、D两点的电势相等
C．C点的电势D．D点的电势
【答案】D
【详解】A．如图，板间电压U=8V，两板间的场强
A错误；
B．由题板间场强方向向下，则C点的电势高于D点的电势，B错误；
C．C、B间的电势差为
而极板B接地，电势为零，则C点的电势，C错误；
D．D、B间的电势差为
而极板B接地，电势为零，则D点的电势，D正确。
故选D。
改变极板间距、正对面积、填充物等判断电容的变化
23．如图所示是研究平行板电容器的电容大小与哪些因素有关的实验装置。将充好电的平行板电容器与电源断开并将左金属板接地，另一板与外壳接地的静电计相连。若两板间距为，其电容为，指针偏角为，则以下对该实验现象以及解释判断正确的是（ ）

A．增大，增大，说明随的增大而减小
B．增大，减小，说明随的增大而增大
C．增大，增大，说明随的增大而增大
D．增大，减小，说明随的增大而减小
【答案】A
【详解】AB．增大，增大，说明电容器板间电势差增大，电容器所带电量不变，由电容的定义式
分析得知，电容减小，说明随的增大而减小，故A正确，B错误；
CD．增大，减小，说明电容器板间电势差减小，电容器所带电量不变，由电容的定义式
分析得知，电容增大，说明随的增大而增大，故 CD错误。
故选A。
24．如图甲所示，计算机键盘为电容式传感器，每个键下面由相互平行间距为d的活动金属片和固定金属片组成，两金属片间有空气间隙，两金属片组成一个平行板电容器，如图乙所示。其内部电路如图丙所示，已知只有当该键的电容改变量大于或等于原电容的50%时，传感器才有感应，则下列说法正确的是（ ）

A．按键的过程中，电容器的电容减小
B．按键的过程中，图丙中电流方向从b流向a
C．欲使传感器有感应，按键需至少按下
D．欲使传感器有感应，按键需至少按下
【答案】B
【详解】A．根据电容计算公式得，按键过程中，d减小，C增大，故A错误；
B．因C增大，U不变，根据得Q增大，电容器充电，电流方向从b流向a，故B正确；
CD．按键过程中，d减小，电容C增大，当电容至少增大为原来的倍时，传感器才有感应，根据得，板间距离至少为，所以按键需至少按下，故CD错误。
故选B。
电容器两极间电势差一定时，Q、E随电容器的变化
25．如图所示为手机自动计步器的原理图，电容器的一个极板M固定在手机上，另一个极板N与两个固定在手机上的轻弹簧连接，人带着手机向前加速运动阶段与静止时相比，手机上的电容器（ ）
A．电容变大
B．两极板间电压升高
C．两极板间电场强度变小
D．两极板所带电荷量增加
【答案】C
【详解】A．人带着手机向前加速运动时，N极板向后运动，电容器两极板间的距离变大，由
可知手机上的电容器的电容变小，故A错误；
B．电容器始终与电源相连，所以人带着手机向前加速运动阶段与静止时相比，手机上的电容器两极板间电压不变，故B错误；
C．由
电容器两极板间电压不变，极板间的距离变大，则两极板间电场强度变小，故C正确；
D．由电容的定义式
电容器的电容变小，两极板间电压不变，则两极板所带电荷量减少，故D错误。
故选C。
26．微信运动步数的测量是通过手机内电容式加速度传感器实现的。如图所示，电容M极板固定，N极板可运动，当手机的加速度变化时，N极板只能按图中标识的“前后”方向运动。图中R为定值电阻。下列对传感器描述正确的是（ ）

A．静止时，电流表示数为零，且电容器两极板不带电
B．保持向前匀加速运动时，电路中存在恒定电流
C．由静止突然向后加速时，电流由a向b流过电流表
D．由向前加速突然停下时，电流由b向a流过电流表
【答案】C
【详解】A．静止时，N板不动，电容器的电容不变，则电容器电量不变，则电流表示数为零，电容器保持与电源相连，两极板带电，故A错误；
B．保持向前匀加速运动时，加速度恒定不变，则N板的位置在某位置不动，电容器电容不变，电容器保持与电源相连电压不变，由
知电量不变，电路中无电流，故B正确；
C．由静止突然向后加速时，N板相对向前移动，则板间距减小，根据
知电容C增大，则电容器电量增大，电容器充电，电流由a向b流过电流表，故C正确；
D．由前加速突然停下时，N板相对向前移动，则板间距减小，根据
知电容C减增大，电压不变，由
知电容器电量增大，电容器充电，电流由a向b流过电流表，故D错误；
故选C。
电容器电荷量一定时，U、E随电容器的变化
27．如图所示是电容式位移传感器示意图，A、B是平行板电容器的两块正对的极板，A是固定的，B与被测物体C相连，A、B之间的距离随着C的上下移动而变化。如果A、B极板所带的电荷量恒定不变，当C向上移动时，下面说法正确的是（ ）

A．A、B两板之间的电势差增大
B．A、B两板之间的电势差减小
C．A、B两板之间的电场强度增大
D．A、B两板之间的电场强度减小
【答案】A
【详解】AB．根据电容的决定式
结合电容的定义式
可知，当C向上移动时，板间距增大，电容减小，而所带电荷量不变，则可知两板间的电势差增大，故A正确，B错误；
CD．电场强度
结合电容的定义式与决定式可得
电容器所带电荷量不变，则分析上式可知，电场强度的大小与板间距无关，即电场强度不变，故CD错误。
故选A。
28．电容式加速度传感器在安全气囊、手机移动设备等方面应用广泛，其工作原理简化如图所示，M和N为电容器两极板，充电后与电源断开。M极板固定在手机上，N极板两端与固定在手机上的两轻弹簧连接，按图中标识的“前后”方向运动，且运动过程中不考虑其他阻力影响，电压传感器与静电计等效，可直接测量电容器的电压。某时刻手机处于静止状态，下列说法正确的是（ ）
A．此时电压传感器的示数大于手机向前做匀速直线运动的示数
B．若手机由静止突然向前加速时，电容器的电容增大
C．若手机由静止突然向前加速时，电压传感器的示数变大
D．若手机由静止突然向前加速时，电容器两极板间的电场强度减小
【答案】C
【详解】A．向前匀速运动与静止时都是平衡状态，两板间距一样，所以静止时电压传感器的示数等于手机向前做匀速直线运动的示数，故A错误；
B．若手机由静止突然向前加速时，弹簧缩短，两板间距变大，由
可知电容器的电容变小，故B错误；
C．由
可得
若手机由静止突然向前加速时，电压传感器的示数变大，故C正确；
D．由
可得
可知手机由静止突然向前加速时，电容器两极板间的电场强度不变，故D错误。
故选C。
电容器内部的电势随极板移动的变化
29．可变电容器是一种电容可以在一定范围内调节的电容器，通过改变极极间相对的有效面积或极板间距离，它的电容就相应地变化。通常在无线电接收电路中作调谐电容器用。如图所示，水平放置的两半圆形金属极板由绝缘转轴连接，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，也可上下平移，起初两极板边缘对齐，上极板通过开关S与电源正极相连，下极板接地后与电源负极相连，初始时开关S闭合，极板间有一带电粒子P恰好处于静止状态。忽略边缘效应，关于两极板组成的电容器下列说法正确的是（ ）
A．保持开关S闭合，若只将上极板转过30°，则电容器电容增大
B．保持开关S闭合，若只将上极板转过30°，则电容器所带电荷量不变
C．保持开关S闭合，若只将上极板转过30°，则电容器两极板连线中点处电势变小
D．断开开关S，只将板间距变为原来的二倍，则带电粒子仍处于静止状态
【答案】D
【详解】AB．保持开关S闭合，则电容器两极板的电压U保持不变，若将上极板转过30°，两极板的正对面积减小，根据电容的定义式
S减小，C减小，Q减小，故AB错误；
C．根据电场强度与电势差的关系
可得，E不变，则电容器两极板连线中点与下极板间的电势差不变，由于下极板接地，其电势始终为零，所以电容器两极板连线中点处电势不变，故C错误；
D．断开开关S，则电容器两极板的带电荷量不变，只将板间距变为原来的二倍，则电容器的电容变为原来的一半，两极板的电压变为原来的二倍，所以电容器内部的电场强度不变，粒子所受电场力不变，带电粒子仍处于静止状态，故D正确。
故选D。
30．如图，平行板电容器与直流电源连接，下极板接地。一带电油滴静止在电容器中的P点。现将上极板竖直向上缓慢地移动一小段距离，下列说法正确的是（ ）
A．油滴带正电B．油滴将竖直向上运动
C．电容器中P点的电势升高D．灵敏电流计中有从a流向b的电流
【答案】D
【详解】A．根据油滴静止在电容器中的P点，可知油滴所受电场力与重力等大反向，电容器中的电场强度方向竖直向下，所以油滴带负电，故A错误；
B．将上极板竖直向上缓慢地移动一小段距离，根据表达式
由于电容器始终和电源相连，所以两极板间的U不变，d增大，所以E减小，油滴所受电场力减小，重力大于电场力，油滴将竖直向下运动，故B错误；
C．由于下极板接地，其电势为零，P与下极板间的电势差为
P点到下极板的距离dʹ不变，E减小，Uʹ减小，根据
可知，φP降低，故C错误；
D．根据表达式
可知d增大，C减小，根据
可知U不变，Q减小，电容器放电，灵敏电流表中有从a流向b的电流，故D正确。
故选D。
电容改变时电荷的移动
31．如图所示为一种风向和风速传感器的原理图。两个收集板是铜丝网状导体，有良好的导电性和通风能力，粒子源是一条直径很小的镍铬丝，其与两收集板相互平行且等距。粒子源极附近的空气在强电场作用下电离，正离子沿电场方向移动到收集板形成电流，数值由两电流表测量，测量时保持风向与收集板垂直，电流表、的示数分别为、，，则（ ）
A．若，则风向左B．若，则风向左
C．风速越大，越小D．若，则无法判断风向
【答案】B
【详解】AB．若风向向左，单位时间打到左收集极板上正离子数较多，则I1＞I2，B正确， A错误；
C．风速越大，则单位时间打到两收集极板的正离子数之差越大，故两电流表的示数之差越大，即△I越大，C错误；
D．若，则有，说明是无风的状态，故D错误。
故选B。
32．电容式话筒的原理示意图如图所示，E为电源，R为电阻，薄片P和Q为两金属基板。对着话筒说话时，P振动而Q可视为不动。在P、Q间距减小的过程中，下列判断正确的是（ ）
A．P、Q构成的电容器的电容不变
B．P、Q构成的电容器的电容增大
C．通过电阻R的电流方向为从a到b
D．通过电阻R的电流为0
【答案】B
【详解】AB．根据电容决定式
得电容增大，选项A错误、B正确；
CD．根据
得电容器所带电荷量增大，通过R的电流方向为从b到a，
选项C、D错误。
故选B。
电容器与验电器组合的动态分析
33．如图所示，平行板电容器两极板带有等量异种电荷，右极板与静电计相连，静电计的金属外壳和电容器的左极板均接地。设电容器两极板间的电场强度大小为E，静电计指针的偏角为，若保持右极板不动，将左极板向左移至图中虚线位置的过程中，则（ ）
A．E增大B．E减小C．增大D．减小
【答案】C
【详解】CD．根据
知，电容器左极板向左移动时，d增大，C减小；又由
知，Q不变，C减小，U增大，所以增大，故D错误，C正确；
AB．结合
可得
场强E不变，故AB错误。
故选C。
34．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A和静电计外壳均接地，电容器右极板B与静电计金属球相连。使电容器带电后与电源断开。下列判断正确的是（ ）

A．A板与静电计的指针带的是同种电荷
B．只向右移动A板，静电计的指针偏转角变小
C．只向上移动A板，静电计的指针偏转角变小
D．静电计可以用电压表替代
【答案】B
【详解】A．B板带正电，与之相连的金属球和金属杆也带正电，所以指针也带正电，即A板与静电计的指针带的是异种电荷，故A错误；
B．只向右移动A板，即d减小，根据可知C增大，由题意知Q不变，再根据可知U减小，则静电计的指针偏转角变小，故B正确；
C．只向上移动A板，即S减小，根据可知C减小，由题意知Q不变，再根据可知U增大，则静电计的指针偏转角变大，故C错误；
D．本实验中通过观察静电计指针偏转角度的大小即可推知所接电容器两极板间电势差的大小，而用电压表测量电势差时需要有持续的电流通过电压表才能实现测量，与静电计测量电势差原理不同，所以本实验中静电计不能用电压表替代，故D错误。
故选B。
多选题
35．如图所示，平行板电容器两极板水平放置，现将其与二极管串联接在电动势为E的直流电源上，电容器下极板接地，静电计所带电量可忽略，二极管具有单向导电性。闭合开关S，一带电油滴恰好静止于两板间的P点，则下列说法正确的是（ ）
A．在两板间放入陶瓷片，平行板电容器的电容将变大
B．在两板间放入与极板等大的金属片，静电计指针张角变小
C．现将平行板电容器的下极板竖直向下移动一小段距离，带电油滴的电势能将减少
D．现将平行板电容器的下极板竖直向下移动一小段距离，油滴将向下运动
【答案】AC
【详解】A．平行板电容器的电容决定式
当两板间放入陶瓷片时，ε增大，则C增大，故A正确；
B．如图所示，在两板间放入与极板等大的金属片，相当于减小两平行板的间距d，根据电容决定式可知，电容C增大，电容器的电压不变，电荷量增加，静电计两端的电压不变，静电计指针张角不变，故B错误；
CD．刚开始油滴恰好静止于两板间的P点，则油滴带负电；将平行板电容器的下极板竖直向下移动一小段距离，电容C减小，电容器上的电荷本该减少，但因为二极管的单向导电性，电容器上的电荷未能回流，所以电容器上的电荷量Q不变，则电容器中的场强
则两极板间的电场强度E不变，则油滴所受电场力不变，仍保持静止，而P点的电势为
P点到下极板的距离增大，则P点的电势升高，因为油滴带负电，所以油滴在P点的电势能将减少，故C正确，D错误。
故选AC。
36．某同学采用平行板电容器测量上极板所受竖直向下的压力变化的装置示意图如图所示，电容器下极板固定，上极板用轻质绝缘弹簧悬挂，两极板间所加电压U不变。当上极板受到竖直向下的压力减小时（ ）

A．电容器电容变大B．电容器电容变小
C．上极板所带电荷量不变D．上极板所带电荷量减少
【答案】BD
【详解】AB．电容器两极板间电压不变，压力减小时，电容器两极板间距增大，由可知，电容器的电容变小，故A错误，B正确；
CD．由Q＝CU可知，上极板所带电荷量减少﹐故C错误，D正确。
故选BD。
37．平行板电容器的两极板M、N水平放置，接在一恒压电源上，N板接地。P、Q为板间两点，如图所示。现将M板向下移动一小段距离，下列说法正确的是（ ）

A．P点场强减小
B．P点电势升高
C．P、Q两点间电势差减小
D．电容器所带电量增大
【答案】BD
【详解】A．根据
可知P点场强增大，故A错误；
B．平行板电容器内的电场强度增大，P点与N板的距离为，有
可知P点电势升高，故B正确；
C．P、Q两点间的距离为，有
故P、Q两点间电势差增大，故C错误；
D．根据
可知电容器所带电量增大，故D正确。
故选BD。
38．如图，带有一定电量的平行板电容器，极板A接地，极板B与一个灵敏静电计相接。现将A极板缓慢向左移动一小段距离时，假设电容器的电量不变，则（ ）

A．电容器的电容变大B．两极板间的电压变大
C．两极板间的电场强度不变D．静电计指针偏角变小
【答案】BC
【详解】A．平行板电容器与静电计相连，电容器所带电量不变。将A极板缓慢向左移动一小段距离时增大了电容器两极板间的距离d，由电容的决定式
知，电容变小。故A错误；
B．根据电容的定义式
知，电容变小，不变，则变大。故B正确；
CD．因静电计指针的偏角大小体现电势差大小，所以偏角变大，再由
可知板间场强E不变。故C正确；D错误。
故选BC。
39．如图所示电路中，A、B是构成平行板电容器的两金属极板，P为其中的一个点。将开关K闭合，电路稳定后将B板向下平移一小段距离，则下列说法正确的是（ ）
A．电容器的电容增加
B．在B板下移过程中，电阻R中有向上的电流
C．A、B两板间的电场强度增大
D．P点电势升高
【答案】BD
【详解】A．由电容器的电容公式可知距离增大时，电容减小，故A错误；
B．开关K闭合，说明电容器两端电压一定，在B板下移过程中，由电容的定义式可知电量减小，电容器对外放电，电阻R中有向上的电流，故B正确；
C．电压一定，由场强公式可知距离增大时A、B两板间的电场强度减小，故C错误；
D．电源负极接地，电势为零，A板电势与电源正极电势相等为E，则P点电势可表示为
因电场强度减小，说明P点电势升高，故D正确。
故选BD。公式
C＝eq \f(Q,U)
C＝eq \f(εrS,4πkd)
公式特点
定义式
决定式
意义
对某电容器Q∝U，但eq \f(Q,U)＝C不变，反映电容器容纳电荷的本领。
平行板电容器，C∝εr，C∝S，C∝eq \f(1,d)，反映了影响电容大小的因素。
联系
电容器容纳电荷的本领由eq \f(Q,U)来量度，由本身的结构（如平行板电容器的εr、S、d等因素）来决定。