2022年高考电容器专题练习.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 学而不思就惘,思而不学就殆专 题 6： 电 容 器当电容器是等量变化时运用公式：E4KQS一 专 题 概 述电容器是重要的电学元件,不管是两百多年前 让七百号人嗷嗷叫的放电莱顿瓶仍是当下手机控们乐此不疲的手机触摸屏,都是和电容器学问密不 可分的；关于电容器,第一是一个电荷储存装置,那么电荷储存量受那些因素影响,就成为一个值得 深究的问题,顺着这个思路往前走我们将会遇到两 个规律公式,需要我们懂得并把握它；其次电容器三 题 型 突 破 题组 1（电容器的两种变化）【典例 1】两块大小、外形完全相同的金属平板平 行放置,构成平行板电容器,与它相连接

2、的电路如图充放电过程是和外电路有关,需要我们熟识电路知所示,接通开关K,电源即给电容器充电,达到稳固识,电容器带电后对内会产生电场又会和电荷运动后就（）的题型相连,因此电荷的运动在这也会稍有提及；最终电容器自身构造的变化会引起外电路电信号 的变化,依据这个特性制造出各种电容式传感器,从学问应用层次来说传感器属于热点也是难点；二 知 识 准 备1.电容器储存电荷的才能电容CA保持 K 接通,减小两极板间的距离,就两极板 间电场的电场强度减小B保持 K 接通,在两极板间插入一块介质,就极 板上的电量增大定义式：CQ,单位法拉（ F）；U这是静电场中第三个比值定义的公式；打算式：C4S, S 是两极

3、板正对面积,C断开K,增大两极板间的距离,就两极板间的Kd电势差减小d 是两极板的距离,是相对介电常数,k 是静D断开K,在两极板间插入一块介质,就两极板电力常量；这些因素共同打算了电容C 的大小；间的电势差增大2.电容器充放电与两种变化2【解析】：A、保持K 接通,就两板间的电势差U不变,因 d 减小,由可知,两极板间的电场的电场场强增大,故A 错误；B、保持 K 接通,两板间的电势差U 不变,在两极K 1开关 K 与 1 接通, 两极板与电源相连,电容器 充电,此时如电容器的 S、d、有变化,电容器两极板间插入一块介质,电容增大, 就由 Q=CU 可知极板上的电量增大,故 B 正确；C、断

4、开 K,两板上所带电量 Q 不变, 增大距离 d,名师归纳总结 板电压与电源电动势保持相等,我们称这个过程电电容 C 减小,由知板间电势差增大；故C 错容器的变化为 等压变化 ；误；开关 K 从 1 断开,电容器两极板断路, 此时如 S、D、断开 K,在两极板间插入一块介质,电容C 增d、有变化, 电容器两极板上的电量保持不变,这个过程我们叫做电容器的等量变化 ；大,电量Q 不变,由知板间电势差减小,故开关 K 从 1 断开与 2 接通,电容器两极板导线连D 错误；接,电量中和,是放电 过程3.电容器内电场场强分析方法【答案】：B 当电容器是等压变化时运用公式：EU【点评】：如题当开关闭合电容

5、器两极板与电源连d第 1 页,共 6 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学而不思就惘,思而不学就殆接,因而电压不变,这种情形下的电容器变化我们 称为等压变化,而当开关断开时,电容器的两极板 上的电量恒定,此时电容器的变化称为等量变化；在做题时我们一般先判定电容器是等量变化仍是容器,充电后与电源断开,此时两极板间的电势差为 U 1,板间电场强度大小为 E1；现将电容器极板间距变为1 d ,其它条件不变,这时两极板间电势2差为 U2,板间电场强度大小为 E2,以下说法正确等压变化,再依据公式：,进行分析；的是（）BU2 = 2U1,E2 = 2E1 E1

6、 1-1 ：一平行板电容器接在电源上,当两极板间的A U 2 = U 1,E2 = E1 距离增大时,如下列图,就（）CU2 = 1 2U1,E2 = E1 DU 2 = 1 2U 1,E2 = 1 2题组 2（电容器与电荷运动）A两极板间的电场强度将减小,极板上的电量也【典例 2】611 西城 如下列图,两块平行金属将减小B两极板间的电场强度将减小,极板上的电量将 增大C两极板间的电场强度将增大,极板上的电量将 减小板正对着水平放置, 两板分别与电源正、负极相连；当开关闭合时, 一带电液滴恰好静止在两板间的M点；就（）MD两极板间的电场强度将增大,极板上的电量也 将增大 A 当开关闭合时,如

7、减小两板间距,液滴仍静止B当开关闭合时,如增大两板间距,液滴将下降1-2：（13 海淀期末）如下列图,两块相互靠近的平C开关再断开后,如减小两板间距,液滴仍静止行金属板组成的平行板电容器,极板 N 与静电计相D开关再断开后,如增大两板间距,液滴将下降连,极板 M 与静电计的外壳均接地；用静电计测量【解析】：液滴恰好静止,可知受力：qE 平行板电容器两极板间的电势差U；在两板相距一定距离 d 时,给电容器充电,静电计指针张开肯定Mmg 开关闭合电容器两极板电压不变,减小板间距,由角度；在整个试验过程中,保持带电量Q 不变,下面的操作中将使静电计指针张角变小的是（）MN 静电计N 公式可得场强E增

8、大,电场力增大,液滴将向上加速；如增大两板间距, 场强减小, 电场力减小,液滴将下降；所以错,对；如开关断开,电容器的两极板带电量不变,只转变A 仅将 M 板向下平移 B 仅将 M 板向左平移板 间 距 , 由 公 式 ：4SCQ, 可 得KdUC仅在 M、N 之间插入云母板（介电常数大于1）EU4K Q,可知场强是一个定值,所以液SD仅在 M、N 之间插入金属板,且不和M、 N 接d触滴所受的电场力不变,液滴静止；对,错【答案】：BC 名师归纳总结 1-320XX 年昌平二模 极板间距为d 的平行板电【点评】：这类题关键点是电场强度的变化分析KQ,电容器内部场强可以通过公式EU4进dS行分析

9、；第 2 页,共 6 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学而不思就惘,思而不学就殆2-1：（08 宣武）水平放置的平行板电容器两极板上D如电流表有示数,就说明压力F 发生变化分别带有等量异种电荷,而且电量始终保持不变；原先在电容器的两板间有一个带正电的质点处于 静止状态,现将电容器两板间的距离稍稍增大,就 A电容变大,质点向上运动 B电容变大,质点向下运动【解析】：A 、B、C 由题可知, 电容器的电压不变 如 F 向上压膜片电极,减小板间距离,电容增大,电 量增大,电容器充电,电路中形成顺时针方向的充 电电流,即电路中有从 b 到 a 的电流故 A

10、C 错误,C电容变小,质点保持静止 B 正确D电容变小,质点向下运动D、当压力 F 变化时,电容变化,电量变化,电路中就有电流故 D 正确 2-2 ：（2022 西城期中） 在如下列图的电路中,当电S【答案】：BD 键 S 闭合后, 水平放置的平行板电容器中有一个带【点评】：电容式传感器是把其他信息（力、 位移、电液滴正好处于静止状态；R1 R2 速度等信息）通过电容转化为电信息的装置；在审现将电键 S 断开,就A液滴仍保持静止状态题过程中第一要弄清传感器原理；B液滴做自由落体运动3-1：（2022 通州一模）目前,电容式触摸屏的技术广泛应用于一些手机和触摸屏上；一层透亮的薄膜C电容器上的带电

11、量减小D电容器上的带电量增大 2-3 ：如下列图,两平行金属板水平放置并接到电源导体层夹在两层绝缘玻璃层的中间,这就形成了触 摸屏；在触摸屏四边均镀上狭长的电极,在导体层 内形成一个较弱的沟通电场；如下列图,在触摸屏上,一个带电微粒P位于两板间恰好平稳,现用外力）幕时,由于人体是导体,手指与导体层之间被玻璃将 P 固定住,然后使两板各绕其中点转过 角,如图绝缘层隔开,形成一个电容,在四边电极与触点间虚线所示, 再撤去外力, 就带电微粒P 在两板间（会有电流流过,而电流强弱与手指到电极的距离成比例,位于触摸屏幕后的掌握器便会运算电流的比例及强弱,精确算出触摸点的位置；关于电容式触摸屏,以下说法中

12、正确选项A保持静止 B向左做直线运动电场耦合掌握器C电势能不变 D电势能将变少题组 3（电容器的应用）A 电容式触摸屏需要用力触摸才能产生信号【典例 3】传感器是一种采集信息的重要器件,如 图所示是一种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,以下说法中正确选项（）B电容式触摸屏的两极分别是导体层和手指 C手指与屏的接触面积越大,电容越大,精确度 越高D假如手指上带了棉线手套,也能有效工作3-2：（2022 东城二模）如图 1 所示为一种电容式位 移传感器的原理图,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；已 知电容器的电容与电介质板进入电容器的长

13、度 x A如 F 向上压膜片电极,电路中有从a 到 b 的电流之间的关系如图2 所示,其中 C0 为电介质没有插入电容器时的电容；为判定被测物体是否发生微小移B如 F 向上压膜片电极,电路中有从b 到 a 的电流动,将该电容式位移传感器与电源、电流表、开关组成串联回路（图中未画出）；被测物体的初始位C如 F 向上压膜片电极,电路中不会显现电流名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 6 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学而不思就惘,思而不学就殆置如如图1 所示； 电路闭合一段时间后,以下说法3（2022 东城期末）两块相互靠近的平行金属板M 、正确选项x C

14、N 组成电容器,充电后与电源断开,M 板带正电,N 板带负电,且电荷量保持不变；如下列图,板间有一个用绝缘细线悬挂的带电小球（可视为质点）,小球静止时与竖直方向的电容器极板图 1电介质板被测物体C0图 2 x 夹角为 ,忽视带电小球所带电荷量对极板间匀强电O 场的影响,就A如电源为直流电源且直流电流表示数不为零,说明物体肯定在发生移动B如电源为沟通电源且沟通电流表示数不为零,说明物体肯定在发生移动C如电源为直流电源且直流电流表示数变大,说 明物体肯定在向右发生移动D如电源为沟通电源且沟通电流表示数变大,说 明物体肯定在向右发生移动A 小球带负电；如将细线 烧断, 小球将做匀加速直线运动B小球带

15、正电；如将细线M N 烧断, 小球将做自由落体运动C如只将 N 板水平向右平移稍许,电容器的电容 将变小,夹角 将变大D如只将 N 板竖直向上平移稍许,电容器的电容 将变小,夹角 将变大四 巩 固 训 练4.09 丰台 如下列图,在水平放置的已经充电的平.行板电容器之间, 有一带负电的油滴处于静止状态1、图中 A、B、C、D四个图是描述给定的电容器充电如某时刻油滴的电荷量开头减小（质量不变）,为维护该油滴原先的静后,电容器的带电量Q、两板间电势差U、电容 C之间止状态应（）相互关系的图线,其中错误选项（）A 给平行板电容器继续充电,补充电荷量A BCDB让平行板电容器放电,削减电荷量C使两极板

16、相互靠近些2（10 北京）用掌握变量法,可以讨论影响平行板D使两极板相互远离些电容器电容的因素 （如图）；设两极板正对面积为S,5.传感器是把非电学物理量（如位移、 速度、压力、极板间的距离为d,静电计指针偏角为；试验中,极板所带电荷量不变,如（）角度等） 转换成电学物理 （如电压、 电流、电量等）一种元件图所示中的甲、乙、丙、丁是四种常见A保持 S 不变,增大d,就 变大的电容式传感器,以下说法正确选项（）B保持 S 不变,增大d,就 变小A 甲图中两极间的电压不变,如电量增加,可判C保持 d 不变,减小S,就 变小断出 变大D保持 d 不变,减小S,就 不变B乙图中两极间的电压不变,如电量

17、削减,可判断出 h 变大名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 6 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学而不思就惘,思而不学就殆C丙图中两极间的电压不变,如有电流流向传感电容器基本q器的正极,就F 变大布满；D丁图中两极间的电压不变,如有电流流向传感a求时间 t 内通过 R 的平均电流I ；器的负极,就x 变大b请在图2 中画出充电过程中电容器的带电量随电容器6. 目前智能手机普遍采纳了电容屏；电容触摸屏是利两极板电压u 变化的图像；并求出稳固后电容器储用用人体的电流感应进行工作的；当手指触摸电容触摸存的屏时,手指和屏的夹层工作面形成一个电容器,由于能量 E0

18、；工作面上接有高频信号,电流通过电容器分别从屏的（2）稳固后断开开关S；将电容器一极板固定,四个角上的电极中流出,并且流经这四个电极的电流恒力 F 将另一极板沿垂直极板方向缓慢拉开一段距与手指到四角的距离成正比,掌握器通过对这四个电 离 x,在移动过程中电容器电量保持不变,力 F 做 流比例的精确运算, 得出触摸点的位置； 对于触摸屏,功为 W；与此同时, 电容器储存的能量增加了 ；请推导证明： W = ；要求最终的表达式用已知量 以下说法正确选项（）表示；A使用绝缘笔,在电容屏上也能进行触控操作 B手指与屏的接触面积变大时,电容变小 C电容触摸屏只需要触摸,不需要压力即能产生 位置信号D手指

19、压力变大时,由于手指与屏的夹层工作面 距离变小,电容变大7.（ 20 分） （ 2022 西城二模） 电容器是一种重要的 电学元件,基本工作方式就是充电和放电；由这种 充放电的工作方式延长出来的很多电学现象,使得电容器有着广泛的应用；如图 1 所示,电源与电容器、电阻、开关组成闭合 电路；已知电源电动势为 E,内阻不计,电阻阻值为 R,平行板电容器电容为C,两极板间为真空,两极板间距离为d,不考虑极板边缘效应；Rq ECS名师归纳总结 图 1 O 图 2 u 第 5 页,共 6 页（1）闭合开关 S,电源向电容器充电； 经过时间 t,- - - - - - -精选学习资料 - - - - -

20、- - - - 学而不思就惘,思而不学就殆参考答案代入已知量得出W2kQ2xCE2xxQ2（ 或变式训练S2dEQ21-1.A 1-2.CD 1-3.C 2-1.C 2-2.D 2-3.BD 电 容 器 增 加 的 能 量2 C2C3-1.B 3-2.A E1C（ddxE21CE2）巩固训练22xCE2C4SC4k Sx 1.BD 2.A 3.D 4.A 5.C 6.CD dkd7（1）a. 设充电完毕电容器所带电量为Q,即时代入已知量得出E2kQ2间 t 内通过电阻R 的电量,此时电容器两端电压等于电源的电动势S2d依据电容的定义CQ所以WEU依据电流强度的定义IQt解得平均电流ICEtb依

21、据 q = Cu,画出q q-u 图像如图 1 所示Q 由图像可知,图线与横 轴所围面积即为电容器储存的能量,O q 图 1 E E u u 如图 2 中斜线部分所示由图像求出电容器储Q 存的电能E 01EQO 2解得E01 CE 22图 2 （ 2）设两极板间场强为E ,两极板正对面积为4S ,得E4kQ,可知极依据EUQ,CSdCdkdS板在移动过程中板间场强不变,两极板间的相互 作用力为恒力；两板间的相互作用可以看作负极板 电荷处于正极板电荷产生的电场中,可知两板间名师归纳总结 的相互作用力F1EQ；第 6 页,共 6 页2缓慢移动时有FFx1EQW依据功的定义有2- - - - - - -