高中物理沪科版 (2019)必修 第三册第2章 电场的性质2.4 电容器 电容综合训练题

【优选】第4节电容器电容-1练习

一.填空题

1．在“观察电容器的充．放电现象”实验中，电路如图（甲）所示

（1）将开关S与1端相连，则稳定后电容器的______（填“上”或“下”）极板带正电，把开关S掷向2端，则通过电流表的电流方向向______（填“左”或“右”）；

（2）若电源两端的电压为10V，实验中所使用的电容器如图（乙）所示，充满电后电容器所带的电荷量是______C（结果保留两位有效数字）；

（3）（多选）下列关于电容器充电过程，充电电流i与时间t的关系．电容器所带电荷量q与时间t关系．电容器所带电荷量q与两极板间的电压U的关系正确的是（______）

A． B． C． D．  E．

2．电容器充放电的过程一般极短，在电路中接入高阻值电阻可有效延长充放电时间。如图所示，实验小组甲．乙两位同学利用这种方法，绘制放电过程中电流i-t的变化规律。甲同学先按图甲所示电路连接好实验电路。然后继续实验操作如下：

（1）先接通开关S1．S2，调节电阻箱R的阻值，使微安表的指针偏转接近满刻度，记下这时微安表的示数i0=500μA．电压表的示数U0=6.0V，此时电阻箱R的阻值为9.5kΩ，则微安表的内阻为________kΩ。

（2）断开开关S2，同时开始计时，每隔5s读一次电流i的值，将测得数据填入预先设计的表格中，根据表格中的数据在坐标纸上标出以时间t为横坐标．电流i为纵坐标的点，如图乙中用“×”表示的点。根据本次实验数据估算出该电容器在整个放电过程中放出的电荷量Q0约为________C；（结果保留两位有效数字）

（3）若乙同学采用同样的实验器材，研究放电规律时，断开开关S1（没有断开开关S2），则实验测得的电容器的电容将比甲同学________（不考虑偶然误差，填“大”“小”或“一样大”）

3．一平行板电容器电压是10 V时，所带的电荷量为200 C，则该电容器的电容大小是_______F；若将电容器放电至电荷量为零，则电容大小_______（“变”或“不变”）

4．如图所示，用静电计可以测量已充电的平行板电容器两极板间的电势差U，现使B板带正电，实验中，电荷量不变。

(1)如果增大两极板之间的距离，静电计指针张角将_____________（填变大．变小．不变）

(2)如果将A板稍微上移，静电计指针张角将__________（填变大．变小．不变）

(3)如果将玻璃板插入两板之间，则静电计指针张角将_________（填变大．变小．不变）

5．如图所示的电路中，电源两端电压恒定为U，开关S处于断开状态。

（1）当开关S接通的瞬间，电源给电容器_______（选填“充电”或“放电”），此过程中通过电阻R的电流的方向_______（选填“”或“”）。

（2）开关S始终处于闭合状态，若减小电容器两极板间距离，则电容器的电容_______（选填“增大”或“减小”），此过程中通过电阻R的电流的方向________（选填“”或“”）。

（3）开关S闭合，电路稳定后，先断开S，再将电容器两极板间距离增大，则电容器的电容______（选填“增大”或“减小”），此过程中_______（选填“有”或“无”）电流通过电阻R。

6．利用电流传感器研究电容器的放电过程的电路如图所示，其中电源电动势E＝8 V。先使开关S与1相连，电容器充电结束后把开关S掷向2，电容器通过电阻箱R放电。传感器将电流信息传入计算机，屏幕上显示出电流I随时间t变化的曲线如图所示。

（1）t＝2 s时，电容器的a极板带__________电（选填“正”或“负”）。

（2）图中画出了对应较短时间Δt的狭长矩形，该矩形面积的物理意义__________，试估算该电容器的电容C＝__________F。

（3）一同学在深入研究的过程中发现：当改变一个或几个物理量时，I－t图像会发生有规律的变化，图中的虚线示意了4种可能的变化情形。如果只增大电阻R，I－t图像的变化应该是_______；如果只增大电容C，I－t图像的变化应该是_______。（填写相应选项的字母）

A．B．C．D．

7．如图所示是测定压力的电容式传感器，当待测压力F作用于可动膜片电极上时，可使膜片产生形变，从而引起电容的变化。如果将电容器与灵敏电流计．电源串联，组成闭合电路。当F向上压膜片电极时，电容器的电容将增大，电流计______示数。（选填“有”或“无”）

8．随着科技的发展，电容器已经广泛应用于各种电器中。有一平行板电容器，它的极板上带有的电荷量，现只改变电容器所带的电荷量，使其两板间的电压变为，此时极板上所带的电荷量比原来减少了，则此电容器的电容为_________，电容器原来两板间的电压为_________V。

9．在“用传感器观察电容器的充放电过程”实验中，按图1所示连接电路。电源电动势为8.0V，内阻可以忽略。单刀双掷开关S先跟2相接，某时刻开关改接1，一段时间后，把开关再改接2实验中使用了电流传感器来采集电流随时间的变化情况。

（1）开关S改接2后，电容器进行的是___________（选填“充电”或“放电”）过程。此过程得到的I-t图像如图2所示，图中用阴影标记的狭长矩形的面积的物理意义是___________。如果不改变电路其他参数，只减小电阻R的阻值，则此过程的I-t曲线与坐标轴所围成的面积将___________（选填“减小”．“不变”或“增大”）。

（2）若实验中测得该电容器在整个放电过程中释放的电荷量Q=3.44×10-3 C，则该电容器的电容为___________ μF。

（3）关于电容器在整个充．放电过程中的q-t图像和UAB-t图像的大致形状，可能正确的有___________（q为电容器极板所带的电荷量，UAB为A．B两板的电势差）。

10．如图甲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和静电计外壳均接地，电容器右侧极板与静电计金属球相连，使电容器带电后与电源断开。

(1)在实验室中完成这个实验的方法是________。

A．假设法    B．比值法    C．控制变量法    D．微小量放大法

(2)下列关于实验中使用静电计的说法正确的有____________。

A．使用静电计的目的是观察电容器电压的变化情况

B．使用静电计的目的是测量电容器电量的变化情况

C．静电计可以用电压表替代

D．静电计可以用电流表替代

(3)某位同学用如图乙所示研究电容器电容与哪些因素有关。A．B为平行板电容器的金属板，G为静电计，开始时开关S闭合，静电计指针张开一定角度；若保持开关S闭合，将A．B两极板间距变大些，指针张开角度将____________；若断开开关S后，将A．B两极板靠近些，指针张开角度将_______。（以上均选填“变大”．“变小”或“不变”）

11．某同学利用如图所示的装置来研究平行板电容器电容的影响因素。

（1）对该装置理解正确的是______；

A．操作过程中，可认为A．B两板间的电压始终不变

B．操作过程中，可认为A．B两板间的场强始终不变

C．操作过程中，可认为A．B两板间的带电量始终不变

D．操作过程中，可认为电容器的电容始终不变

（2）当手持绝缘柄将A板向左平移时，静电计指针张角将______；将A板向上平移时，静电计指针张角将______；（选填“变大”．“变小”或“不变”）

（3）若在两板间插入云母片，且保证其它条件不变，则静电计指针的偏角将______；若在两极板间插入一块不与两板接触的的厚金属板P，且保持其它条件不变，则静电计指针偏角将______。（选填“变大”．“变小”或“不变”）

12．一个平行板电容器，使其电量增加库仑时，两板间电压增加10伏特。若把两板间电压升高到25伏特时，电容器所带电量为______库仑。

13．如图所示是“研究平行板电容器的电容与哪些因素有关”的实验装置。两块相互靠近的等大正对平行金属平板M．N组成电容器，板N固定在绝缘座上并通过导线与静电计中心杆相接，板M和静电计的金属壳都通过导线接地，板M上装有绝缘手柄，可以控制板M的位置。

（1）初步分析影响因素可能有两板间距大小．极板正对面积大小．电介质的介电常数的大小等，所以本实验所用的科学探究方法是_______（填“理想实验法”“建立物理模型法”或“控制变量法”）.

（2）使电容器带电后与电源断开，此时静电计指针张开一定角度，再进行以下实验（每次保证其他条件不变化，以下空格均填“变大”“变小”或“不变”）：

①若仅将M板适当左移，则静电计指针的偏角将________；

②若仅将N板适当上移，则静电计指针的偏角将________；

③若在两极板间插入一块电介质板，则静电计指针偏角将_______.

14．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和静电计外壳均接地，电容器右侧极板与静电计金属球相连，使电容器带电后与电源断开。

（1）影响平行板电容器电容的因素有___________

A．两极板的正对面积           B．两板间距离

C．电介质的介电常数           D．极板的材料

（2）在实验室中完成这个实验的方法是 ___________

A．类比法      B．控制变量法         C．假设法         D．微小量放大法

（3）该实验中使用静电计的目的是___________

（4）可观察到静电计指针偏角变大的是___________

A．左极板上移         B．左极板右移       C．插人云母片

15．在“探究平行板电容器的电容与哪些因素有关”的实验中，如图所示的实验装置，平行板电容器的极板A与一灵敏静电计相接，极板B接地。

(1)静电计指针的偏转程度显示已充电电容器两极板的 _________（填“电压”或“电荷量”）的大小。 

(2)当电荷量不变时，使两极板间距离减小，可观察到静电计指针的偏角减小，电容器电容 _________（填“增大”“不变”或“减小”）

16．某兴趣小组的同学欲探究电势差与电容器带电量的关系，设计了如图甲所示的电路图，电池的电动势E=3V，R为滑动变阻器，C1．C2均为额定电压为2.5V的相同电容器，R1为阻值较大的定值电阻，为微安表，为内阻很大的数字式电压表，S1为单刀单掷开关，S2为单刀三掷开关。初始时S1断开，S2拨到位置1，两电容器均不带电。请回答下列问题：

（1）开关S1在闭合前，滑动变阻器的滑片P应先滑至__________（选填“a”或“b”）端，再闭合S1，调节滑片P，使电压表示数为1.80V，将S2拨到位置2，每间隔5s读一次微安表示数，作出的电流随时间变化关系i－t图像如图乙所示，则电容器的电容为_________F；

（2）定值电阻R的主要作用是__________；

（3）保持S1闭合，滑片P的位置不变，将S2先由位置2拨回位置1，电压表示数稳定后再将S2拨到位置3，则当S2拨到位置3后的一小段时间内，电压表示数应为__________V。

17．电容器是电学中一种常见的能存储电荷的电子元件。某同学用图所示的电路探究一个电容器的充．放电规律。图中R是的高阻值电阻，与电脑相连的电流传感器和电压传感器将实时测量的电流i和电容器两端的电压u记录下来，并转化为相应的和图像。

(1)研究电容器充电过程的规律时，开关S应接在_________（选填1或2）；

(2)开关接2时电路中高阻值电阻R的作用________；

A．可以有效减小电容器充电时间

B．可以有效减小电容器放电时间

C．可以有效延长电容器充电时间

D．可以有效延长电容器放电时间

(3)如图为研究电容器两极板间电势差跟所带电荷量的关系的电路图。

①选用的电容器A．B的电容应___________（相同．不同）；

②正确的实验步骤是_______。

A．闭合

B．断开

C．接1，电压值稳定后断开，并记录电压值；

D．接2，电压值稳定后断开，并记录电压值；

(4)电容器充电的过程中，两极板的电荷量增加，电源的能量不断储存在电容器中，电路中的电流不断减小如图所示。请你分析说明充电过程中电路中电流减小的原因。（________）

18．某同学利用图所示的实验电路测量平行板电容器的电容。

（1）用欧姆表直接连接待测电容两端，观察到指针的偏转情况是___________；

A．偏转角度一直很小    B．偏转角度一直很大

C．偏转角度逐渐增大    D．偏转角度先很大，逐渐减小

（2）按如图所示电路原理图连接好实验电路，将开关S接通___________（选填“1”．“2”），对电容器进行充电，足够长时间后，记下电压表读数U0=2.9V；

（3）再将开关S接通另一端，并同时开始计时，每隔5s或10s读一次微安表的读数I，将读数记录在预先设计的表格中。根据表格中的12组数据，以t为横坐标，I为纵坐标，在坐标纸上将各组数据所对应的点补充完整，并用平滑的曲线连接_________；

（4）根据以上实验结果和图像，算出该电容器的电容约为___________F（结果保留两位有效数字）。

参考答案与试题解析

1．【答案】上    左        ACE   

【解析】【来源】重庆市渝中区巴蜀中学2020-2021学年高一（下）期中物理试题

（1）[1]当开关接通1时，电源上端为正极，故电容器的上极板接正极，故上极板带正电。

[2]当S接2时，电容器相当一个电源，向外放电，由于它的上极板带正电荷，故放电时的电流方向从电容器的上极板流向电流表，故通过电流表的电流方向向左。

（2）[3]因为电源的电动势为10V，充满电时，电容器的两端电压也是10V，由乙图可知

所以充满电后电容器正极板带电量

（3）[4]AB．电容器充电时，电流刚开始是比较大的，以后逐渐变小，充电完毕，电流减为0，故A正确，B错误；

CDE．由于充电电流在不断减小，电容器所带电荷量随时间增加的越来越慢，又由于电容C不变，根据公式

可得图线为过原点的一条直线。故D错误，CE正确。

故选ACE。

2．【答案】2.5    8.0×10-3（7.5×10-3或7.8×10-3．8.3×10-3）    小   

【解析】

（1）[1] 因为电压表显示的是微安表与电阻箱的两端电压，而微安表的示数为500μA ，故微安表与电阻箱的总电阻为

则微安表的内阻为

（2）[2]图线与时间轴所围成的图形的面积即为放电过程放出的电荷量，我们数出的方格数为32，(注意数的时候大于半个格就算一个格，小于半个格的不算)而每个小格的电荷量

则放电的总电荷量为

（3）[3] 没有断开开关S2，电压表和电容器形成通路，有一部分电荷量流经电压表，故实验测得的电容器的电容将比甲同学小。

3．【答案】    ①. 20    ②. 不变

【解析】

【详解】[1]根据电容的定义式

[2]电容是描述电容器本身储存电荷本领强弱的物理量，与电荷量Q无关，所以电容大小不变。

4．【答案】变大    变大    变小   

【解析】

(1)[1]增大两极板之间的距离，由电容的决定式

可知，电容减小，电容器的电量不变，由

分析可知，板间电压增大，静电计指针张角变大。

(2)[2]将A板稍微上移时，正对面积减小，由电容的决定式

可知，电容增小，电量不变，由

分析可知，板间电压增大，静电计指针张角变大。

(3)[3]将玻璃板插入两板之间，电容的决定式

可知，电容增大，电量不变，由

分析可知，板间电压减小，静电计指针张角变小。

5．【答案】    ①. 充电    ②.     ③. 增大    ④.     ⑤. 减小    ⑥. 无

【解析】

【分析】

【详解】（1）[1][2]接通开关S的瞬间，电容器充电，故通过电阻R的电流方向是从A到；

（2）[3][4]平行板电容器充电稳定后，在将两板间距离减小的过程中，根据

电容增大，由

电量增大，故电容器要充电，故通过电阻R的电流方向是从A到；

（3）[5][6]如果电容器充电平衡后，先断开S，再将两板间距离增大，根据

电容减小；因为电量一定，故电容器不能放电，故没有电流流过电阻R。

6．【答案】正电    电容器在△t时间内的放电量        A    D   

【解析】【来源】2021届山东省（新高考）物理学科仿真模拟标准卷（四）

（1）[1]t＝2 s时，电容器还在放电，a极板带正电。

（2）[2][3]图中画出了对应较短时间的狭长矩形，根据q＝It可知，该矩形面积的物理意义电容器在△t时间内的放电量；根据图像可知放电电量为

该电容器的电容

（3）[4][5]如果只增大电阻R，则电容器放电的最大电流会减小，由于放电电量不变，即I－t图像的 “面积”不变，则变化应该是选项A；如果只增大电容C，则电容器带电量增加，I－t图像的 “面积”变大，最大电流不变，I－t图像的变化应该是选项D。

7．【答案】有

【解析】【来源】安徽省安庆桐城市第八中学2020-2021学年高二（上）第一次段考物理试题

当F向上压膜片电极时，电容器的电容将增大，电容器将被充电，所以电流计有示数。

8．【答案】300    2   

【解析】【来源】2021届福建省厦门市高三（下）第一次市质检物理试题

[1]电容器的电容

[2]电容器原来的电压

9．【答案】放电    0.2s内电容器放出的电荷量    不变    430    AD   

【解析】【来源】2021届北京市西城区高三（下）二模物理试题

（1）[1] 将开关S接通1，电容器与电源相连，所以电容器的充电；再将S接通2，电容器通过电阻R放电。

[2] 图中横坐标分成许多很小的时间间隔，在这些很小的时间间隔里，放电电流可以视为不变，则为这段时间内的电荷量，所以 图中用阴影标记的狭长矩形的面积的物理意义是电容器0.2s内电容器放出的电荷量。

[3]根据

电荷量与电阻值R无关，如果不改变电路其他参考数，只减小电阻R的阻值，则此过程的I-t曲线与坐标轴所围成的面积将不变。

（2）[4]根据

（3）[5]

AB．电容器在充电过程中，电流由最大逐渐减小，放电过程电流也是由最大逐渐减小，根据

图像的倾斜程度表示电流的大小，B错误A正确；

CD．电容器在充电过程中，电流由最大逐渐减小，放电过程电流也是由最大逐渐减小，根据

电容器的电容不变， C错误D正确。

故选AD。

10．【答案】C    A    不变    变小   

【解析】

(1)[1]根据可知影响平行板电容器的电容的因素有：两极板的正对面积．两极板间的距离．电介质的相对介电常数；完成实验探究需要用到的方法是控制变量法，故选C；

(2)[2]电容器带电后与电源断开，因此本实验电荷量不变，则静电计是为了观察电压的变化，从而由确定出电容的变化，由于电路中没有电流，不能用电流表或者电压表代替静电计，故选A；

(3)[3][4]若保持开关S闭合，两板间的电压不变，则指针张开角度不变；若断开开关S后，电荷量Q不变，将A．B两极板间距离d变小些，根据可知电容增大，由可知，U减小，则指针张开角度变小。

11．【答案】    ①. C    ②. 变大    ③. 变大    ④. 变小    ⑤. 变小

【解析】

【分析】

【详解】（1）[1]由题图可知，操作过程中电容器始终保持与电源断开，则两极板的电量不变，故选C。

（2）[2]将A板向左平移时，板间距离增大，根据

可知电容减小，而电容器所带电量不变，根据

则增大，静电计指针张角变大。

[3]将A板向上平移时，两板正对面积减小，电容减小，而电容器所带电量不变，由

可知电容减小，而电容器所带电量不变，根据

则增大，静电计指针张角变大。

（3）[4]若在两板间插入云母片，且保证其它条件不变，则电容器介电常数变大，根据

可知，可知电容增大，而电容器所带电量不变，根据

则减小，静电计指针张角变小。

[5]若在两极板间插入一块不与两板接触的的厚金属板P，且保持其它条件不变，相当于板间距离减小，根据

可知电容增大，而电容器所带电量不变，根据

则减小，静电计指针张角变小。

12．【答案】2.5×10-5

【解析】【来源】陕西省西安市华山中学2020-2021学年高二（上）12月物理试题

电容器的电容为

两板间电压升高到25伏特时，电容器所带电量为

Q=UC=2.5×10-5C

13．【答案】    ①. 控制变量法    ②. 变大    ③. 变大    ④. 变小

【解析】

【详解】（1）[1]本实验所用的科学探究方法是控制变量法。

（2）①[2]使电容器带电后与电源断开，电容器两极板所带的电荷量保持不变，并且静电计指针张开的角度随两极板间的电势差的增大而增大，根据电容的决定公式

可知若仅将M板适当左移，则d增大，C减小，再由电容的定义公式

可知U增大，所以静电计指针偏角将变大。

②[2]根据电容器的决定公式

可知若仅将N板适当上移，则S减小，C减小，再由电容的定义公式

可知U增大，所以静电计指针的偏角将变大。

③[3]根据电容器的决定公式

可知若在两极板间插入一块电介质板，则增大，C增大，再由电容的定义公式

可知U减小，所以静电计指针的偏角将变小。

14．【答案】ABC    B    观察 电容器电压的变化情况    A   

【解析】【来源】湖北省重点中学2020-2021学年高一（下）5月联考物理试题

略

15．【答案】电压    增大   

【解析】

(1)[1] 静电计指针的偏转程度显示已充电电容器两极板的电压，电压越大，指针偏角越大。

(2)[2] 静电计指针的偏角减小，则电压减小，根据 可知，电容增大。

16．【答案】a    （均正确）    延长电容器的放电时间，便于读取微安表示数    0.90   

【解析】【来源】2021届百师联盟高三（下）5月二轮联考物理试题（全国1卷）（三）

（1）[1][2]为使电路安全，滑片P应先滑至a端，由图像与横轴围成图形的面积表示电荷量Q可知，图形中的小方格约为27个（24到30均对），故

由

可知

（均正确）；

（2）[3]定值电阻的阻值较大，其主要作用是延长电容器的放电时间，便于读取微安表示数；

（3）[4]当先由位置2拨回位置1，电压表稳定后的示数应为1.80V，再将拨到位置3后，电容器立即对充电，充电时间极短，完成后两电容器电压相等，由

可知两电容器的电荷量均为原来的一半，由

可知

17．【答案】1    D    相同    CBDA    随电容器两极板电荷的增加，电源正极与电容器正极板间的电势差减小，充电越来越慢，电流减小，当电源正极与电容器正极板间的电势差减小到零时，不再充电，电流为零   

【解析】

(1)[1]研究电容器充电过程的规律时，电容器要与电源连接，即开关S应接在1位置；

(2)[2]开关接2时，电容器放电，电路中高阻值电阻R的作用是可以减小放电电流，从而可以有效延长电容器放电时间，故选D；

(3) 为研究电容器两极板间电势差跟所带电荷量的关系，实验中这样操作；先把开关S1接1，给电容器A充电，可以看到电容器A充电后电压传感器示数为U1，把开关S1接2，可以看到电压表示数变为0.5U，断开开关S1，闭合开关S2，让电容器B的两极板完全放电，随后再断开开关S2，把B和A并联．电压表示数再次减少一半，还可以继续这样操作……

①[3]由以上操作可知，选用的电容器A．B的电容应相同；

②[4]正确的实验步骤是CBDA。

(4)[5]随电容器两极板电荷的增加，电源正极与电容器正极板间的电势差减小，充电越来越慢，电流减小，当电源正极与电容器正极板间的电势差减小到零时，不再充电，电流为零。

18．【答案】D    1        1.5×10-3   

【解析】【来源】2021届重庆市沙坪坝区第八中学高三（下）高考适应性考试物理试题（二）

（1）[1]欧姆表测电阻的原理是通过测量流过电阻的电流大小来间接反映其电阻大小，用欧姆表直接连接待测电容两端，表内部电源给电容器充电，在开始时电流较大，所以指针的偏转角度很大，随着电容器所带电荷量不断增大，充电电流逐渐减小，所以指针的偏转角度逐渐减小，综上所述可知D正确。

故选D。

（2）[2]对电容器进行充电时，电容器两端应与电源两端相接，所以开关S接通1。

（3）[3]如图所示。

（4）[4]I-t图线与t轴所围的面积表示电容器充满电时所带电荷量，即

Q≈34×25×10-6×5C=4.25×10-3C

根据电容的定义式可得