电容器模型--2024年高三物理二轮常见模型含答案.pdf

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1、1电容器模型电容器模型特训目标特训内容目标1高考真题(1T-4T)目标2电场中的电容器模型(5T-8T)目标3电路中的电容器模型(9T-12T)目标4磁场中的电容器模型(13T-16T)特训目标特训内容目标1高考真题(1T-4T)目标2电场中的电容器模型(5T-8T)目标3电路中的电容器模型(9T-12T)目标4磁场中的电容器模型(13T-16T)【特训典例】【特训典例】一、高考真题高考真题1 如图所示电路，已知电源电动势为E，内阻不计，电容器电容为C，闭合开关K，待电路稳定后，电容器上电荷量为()A.CEB.12CEC.25CED.35CE2 利用如图所示电路观察电容器的充、放电现象，其中E

2、为电源，R为定值电阻，C为电容器，A为电流表，V为电压表。下列说法正确的是()A.充电过程中，电流表的示数逐渐增大后趋于稳定B.充电过程中，电压表的示数逐渐增大后趋于稳定C.放电过程中，电流表的示数均匀减小至零D.放电过程中，电压表的示数均匀减小至零3 如图所示，固定在水平面上的半径为r的金属圆环内存在方向竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场。长为l的金属棒，一端与圆环接触良好，另一端固定在竖直导电转轴OO上，随轴以角速度匀速转动。在圆环的A点和电刷间接有阻值为R的电阻和电容为C、板间距为d的平行板电容器，有一带电微电容器模型-2024年高三物理二轮常见模型2粒在电容器极板间处于静止状态。已

3、知重力加速度为g，不计其它电阻和摩擦，下列说法正确的是()A.棒产生的电动势为12Bl2B.微粒的电荷量与质量之比为2gdBr2C.电阻消耗的电功率为B2r42RD.电容器所带的电荷量为CBr24某同学用图(a)所示的电路观察矩形波频率对电容器充放电的影响。所用器材有：电源、电压传感器、电解电容器C(4.7F，10V)，定值电阻R(阻值2.0k)、开关S、导线若干。(1)电解电容器有正、负电极的区别。根据图(a)，将图(b)中的实物连线补充完整；(2)设置电源，让电源输出图(c)所示的矩形波，该矩形波的频率为Hz；(3)闭合开关S，一段时间后，通过电压传感器可观测到电容器两端的电压UC随时间周

4、期性变化，结果如图(d)所示，A、B为实验图线上的两个点。在B点时，电容器处于状态(填“充电”或“放电”)在点时(填“A”或“B”)，通过电阻R的电流更大；(4)保持矩形波的峰值电压不变，调节其频率，测得不同频率下电容器两端的电压随时间变化的情况，并在坐标纸上作出电容器上最大电压Um与频率 f关系图像，如图(e)所示。当 f=45Hz时电容器所带电荷量的最大值Qm=C(结果保留两位有效数字)；3(5)根据实验结果可知，电容器在充放电过程中，其所带的最大电荷量在频率较低时基本不变，而后随着频率的增大逐渐减小。二、电场中的电容器模型电场中的电容器模型5如图所示，当K1、K2均闭合时，一质量为m、带

5、电荷量为q的液滴，静止在电容器的两平行金属板AB间，现保持 K1闭合，将K2断开，然后将B板向下平移一段距离，则下列说法正确的是()A.电容器的电容变小B.A板的电势比电路中Q点的电势高C.液滴将向上运动D.液滴的电势能增大6如图所示，平行板电容器A、B两极板与直流电源E、理想二极管D(正向电阻为零可以视为短路，反向电阻无穷大可以视为断路)连接，电源负极接地在，初始时电容器不带电，闭合开关稳定后，一带电油滴在电容器中的P点处于静止状态，下列说法正确的是()A.将极板A向下平移后，油滴在P点的电势能Ep增大B.将极板B向上平移后，油滴在P点的电势能Ep减小C.将极板A向上平移后，带电油滴静止不动

6、D.将极板B向下平移后，极板B的电势降低47电容式传感器以其优越的性能在汽车中有着广泛的应用，某物理兴趣小组研究一电容传感器的性能，图甲为用传感器在计算机上观察电容器充、放电现象的电路图，E为电动势恒定的电源(内阻忽略不计)，R为阻值可调的电阻，C为电容器，将单刀双挪开关S分别拨到a、b，得到充、放电过程电路中的电流I与时间t的关系图像，如图乙所示。下列说法正确的是()A.开关接a时，电容器充电，上极板带正电，且电荷量逐渐增大B.开关接a后的短暂过程中，有电子从下极板穿过虚线到达上极板C.仅增大电阻R的阻值，电流图线与t轴在t1t2时间内所围图形的面积将变大D.仅将电容器上下极板水平错开些，电

7、流图线与t轴在t3t4时间内所围图形的面积将变小8如图所示为某款手机内部加速度传感器的俯视图，M、N为电容器的两极板，M板固定在手机上，N板通过两完全相同的水平弹簧与手机相连，电容器充电后与电源断开，M、N间距离为d0，电压传感器示数为U0，已知弹簧的劲度系数为 k，N板质量为 m，不计摩擦，当手机在水平面内以加速度 a 沿 NM方向运动时()A.电容器的电容变大B.M、N板间的电场强度不变C.电压传感器示数为U01+ma2kd0D.电压传感器示数为U01-ma2kd0三、电路中的电容器模型电路中的电容器模型9如图所示的电路中，电源电动势为E，内阻为r，R2、R3为定值电阻，R1为滑动变阻器，

8、R2=R3=r，变阻器R1的总阻值为3r，C为下极板接地的平行板电容器，电表均为理想电表，G为灵敏电流计。初始状态S1和S2均闭合，滑片P位于最右端，此时两极板之间的带电油滴Q恰好处于平衡状态，则下列说法正确的是()5A.将滑动变阻器R1的滑动头向左移动，油滴在运动过程中的电势能和动能都增大B.将滑动变阻器R1的滑动头向左移动，电压表的示数增大，变阻器R1上的功率先增大后减小C.将两极板的正对面积减小，电流计中有向下的电流D.断开开关S2，将电容器上极板向上平移一小段距离，带电油滴Q的电势能不变10如图所示，理想变压器的原线圈匝数为n1=100，副线圈匝数n2=20，正弦式交流电源的电压有效值

9、为E=170V，电源内阻不计。开关S断开，小灯泡L 20V,40W、L130V,30W均恰好正常发光，L2与L1相同，电容器C极板间有一质量为m=0.01kg的带电小球处于静止状态，极板间距为d=3 2cm。重力加速度g取10m/s2，下列说法正确的是()A.小球带负电，电荷量为110-4CB.R1=100C.开关S闭合后，要使小球保持静止，需左移滑动变阻器R的滑片D.开关S闭合后，要使小球保持静止，需右移滑动变阻器R的滑片11在如图所示的电路中，定值电阻R1=3、R2=2、R3=1、R4=3，电容器的电容C=4F，电源的电动势E=10V，内阻不计。闭合开关S1、S2，电路稳定后，则()A.a

10、、b两点的电势差Uab=3.5VB.电容器所带电荷量为1.410-6C6C.断开开关S2，稳定后流过电阻R3的电流与断开前相比将不发生变化D.断开开关S2，稳定后电容器上极板所带电荷量与断开前相比的变化量为2.410-5C12如图所示的电路中，电源E的内阻忽略不计，定值电阻R1、R2的阻值相等，两电容器C1、C2的电容大小相同。初始时开关S断开，下列说法正确的是()A.开关S断开时，电容器C1、C2的带电荷量之比为1:1B.开关S断开时，电容器C1、C2的带电荷量之比为1:2C.闭合开关S瞬间，电容器C1将会充电，电容器C2将会放电D.闭合开关S，电流再次稳定后，电容器C2所带的电荷量比初始时

11、多四、磁场中的电容器模型磁场中的电容器模型13如图所示，竖直方向两光滑平行金属导轨间距为L，处于垂直纸面的匀强磁场中，磁感应强度为B，杆的质量为m，定值电阻为R，其余电阻不计，电容器电容为C(未充电)，金属杆与导轨接触良好，开关K与触点或接通，现让金属杆沿导轨无初速度下滑，在金属杆下滑距离为h的过程中，对该过程下列说法正确的是()A.若开关K与触点接通，电阻R产生的焦耳热为mghB.若开关K与触点接通，通过电阻R的电荷量为BhLRC.若开关K与触点接通，杆的重力对杆的冲量为2mg m+B2L2ChD.若开关K与触点接通，电容器所充的电能为m2ghB2L2C+m14如图，空间中存在磁感应强度大小

12、为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场，磁场中水平放置两根足够长的光滑金属导轨，导轨间距为d。一质量为m，电阻不计的导体棒MN垂直横跨在导轨上，与导轨接触良好。导轨一端分别与电源、电容器和定值电阻通过开关连接，电源的电动势为E，内阻不计，电容器电容为C，定值电阻为R。首先将开关S2与d接通，待电路稳定后再将开关S1与b点相接、开关S2与c点相接，当7导体棒匀速时，将开关S2与c点断开、开关S1与a接通，导体棒运动一段距离后速度为零。下列说法正确的是()A.导体棒匀速时速度v=ECBdB.当S1与a刚接通瞬间导体棒的加速度a=CB3d3EmR(CB2d2+m)C.从S1与a接通至导体棒速度为零用时t=

13、mRB2d2D.若导体棒匀速运动时速度为v，S1与a接通后导体棒位移x=mvRB2d215如图所示，两电阻为零的光滑导轨水平放置在垂直纸面向里的匀强磁场中，磁感应强度大小为B，导轨间距最窄处为一狭缝(狭缝宽度不计)，取狭缝所在处O点为坐标原点，狭缝右侧两导轨与x轴夹角均为，导轨左端通过单刀双掷开关S可以与电容C或电阻R相连，导轨上有一足够长且不计电阻的金属棒与x轴垂直，在外力F(大小未知)的作用下从O点开始以速度v向右匀速运动，若某时刻开关S接1，外力用F1表示，通过金属棒电流的大小用I1表示；若某时刻开关S接2，外力用F2表示，通过金属棒电流的大小用I2表示。关于外力、电流大小随时间变化的图

14、象关系正确的是()A.B.8C.D.16如图甲所示，光滑足够长平行金属导轨ab、cd与水平面的夹角为=37，间距L=0.5m，金属导轨处于垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，导轨b、d端并联接入电阻箱和电容C=1F的电容器，电容器不带电。质量为m=0.5kg、电阻不计的导体棒MN垂直于导轨放置，仅闭合开关S1，同时由静止释放导体棒，记录导体棒MN的最大速度vm和电阻箱接入电路的阻值为R，vm随R变化的关系图像如图乙所示。重力加速度为g=10m/s2，不计金属导轨的电阻，导体棒运动过程中，电容器的两端电压未超出其击穿电压，sin37=0.6，cos37=0.8。下列说法正确的是()A.匀强磁场的磁感

15、应强度大小为2TB.仅闭合开关S2，导体棒MN运动的加速度大小恒为2m/s2C.仅闭合开关S2，导体棒MN高度下降9m的过程中通过导体棒的电荷量为6CD.仅闭合开关S2，导体棒MN沿导轨方向运动9m的过程中电容器储存的电场能为18J1电容器模型电容器模型特训目标特训目标特训内容特训内容目标目标1 1高考真题高考真题(1 1T T-4 4T T)目标目标2 2电场中的电容器模型电场中的电容器模型(5 5T T-8 8T T)目标目标3 3电路中的电容器模型电路中的电容器模型(9 9T T-1212T T)目标目标4 4磁场中的电容器模型磁场中的电容器模型(1313T T-1616T T)【特训典

16、例】【特训典例】一、高考真题高考真题1如图所示电路，已知电源电动势为E，内阻不计，电容器电容为C，闭合开关K，待电路稳定后，电容器上电荷量为()A.CEB.12CEC.25CED.35CE【答案】C【详解】电路稳定后，由于电源内阻不计，则整个回路可看成3R、2R的串联部分与R、4R的串联部分并联，若取电源负极为零电势点，则电容器上极板的电势为上=E5R2R=2E5电容器下极板的电势为下=E5R4R=4E5则电容两端的电压U下上=2E5则电容器上的电荷量为Q=CU上下=25CE故选C。2利用如图所示电路观察电容器的充、放电现象，其中E为电源，R为定值电阻，C为电容器，A为电流表，V为电压表。下列

17、说法正确的是()A.充电过程中，电流表的示数逐渐增大后趋于稳定B.充电过程中，电压表的示数逐渐增大后趋于稳定C.放电过程中，电流表的示数均匀减小至零D.放电过程中，电压表的示数均匀减小至零【答案】B2【详解】A充电过程中，随着电容器C两极板电荷量的积累，电路中的电流逐渐减小，电容器充电结束后，电流表示数为零，A错误；B充电过程中，随着电容器C两极板电荷量的积累，电压表测量电容器两端的电压，电容器两端的电压迅速增大，电容器充电结束后，最后趋于稳定，B正确；CD电容器放电的I-t图像如图所示可知电流表和电压表的示数不是均匀减小至0的，CD错误。故选B。3如图所示，固定在水平面上的半径为r的金属圆环

18、内存在方向竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场。长为l的金属棒，一端与圆环接触良好，另一端固定在竖直导电转轴OO上，随轴以角速度匀速转动。在圆环的A点和电刷间接有阻值为R的电阻和电容为C、板间距为d的平行板电容器，有一带电微粒在电容器极板间处于静止状态。已知重力加速度为g，不计其它电阻和摩擦，下列说法正确的是()A.棒产生的电动势为12Bl2B.微粒的电荷量与质量之比为2gdBr2C.电阻消耗的电功率为B2r42RD.电容器所带的电荷量为CBr2【答案】B【详解】A如图所示，金属棒绕OO轴切割磁感线转动，棒产生的电动势E=Brr2=12Br2，A错误；B电容器两极板间电压等于电源电动势E，带

19、电微粒在两极板间处于静止状态，则qEd=mg即qm=dgE=dg12Br2=2dgBr2，B正确；C电阻消耗的功率P=E2R=B2r424R，C错误；D电容器所带的电荷量Q=CE=CBr22，D错误。故选B。4某同学用图(a)所示的电路观察矩形波频率对电容器充放电的影响。所用器材有：电源、电压传感3器、电解电容器C(4.7F，10V)，定值电阻R(阻值2.0k)、开关S、导线若干。(1)电解电容器有正、负电极的区别。根据图(a)，将图(b)中的实物连线补充完整；(2)设置电源，让电源输出图(c)所示的矩形波，该矩形波的频率为Hz；(3)闭合开关S，一段时间后，通过电压传感器可观测到电容器两端的

20、电压UC随时间周期性变化，结果如图(d)所示，A、B为实验图线上的两个点。在B点时，电容器处于状态(填“充电”或“放电”)在点时(填“A”或“B”)，通过电阻R的电流更大；(4)保持矩形波的峰值电压不变，调节其频率，测得不同频率下电容器两端的电压随时间变化的情况，并在坐标纸上作出电容器上最大电压Um与频率 f关系图像，如图(e)所示。当 f=45Hz时电容器所带电荷量的最大值Qm=C(结果保留两位有效数字)；(5)根据实验结果可知，电容器在充放电过程中，其所带的最大电荷量在频率较低时基本不变，而后随着频率的增大逐渐减小。【答案】40充电B1.810-5【详解】(1)1根据电路图连接实物图，如图

21、所示4(2)2由图(c)可知周期T=2510-3s，所以该矩形波的频率为 f=1T=40Hz(3)34由图(d)可知，B点后电容器两端的电压慢慢增大，即电容器处于充电状态；从图中可得出，A点为放电快结束阶段，B点为充电开始阶段，所以在B点时通过电阻R的电流更大。(4)5由图(e)可知当 f=45Hz时，电容器此时两端的电压最大值约为Um=3.75V根据电容的定义式C=QU得此时电容器所带电荷量的最大值为Qm=CUm=4.710-63.75C1.810-5C二、电场中的电容器模型电场中的电容器模型5如图所示，当K1、K2均闭合时，一质量为m、带电荷量为q的液滴，静止在电容器的两平行金属板AB间，

22、现保持 K1闭合，将K2断开，然后将B板向下平移一段距离，则下列说法正确的是()A.电容器的电容变小B.A板的电势比电路中Q点的电势高C.液滴将向上运动D.液滴的电势能增大【答案】AB【详解】A将B板向下平移一段距离，则两板间距变大，根据C=S4kd可知，电容器的电容变小，选项A正确；B将K2断开之前，A板的电势等于电路中Q点的电势，K2断开之后，电容器带电量不变，根据Q=CU可知，C减小，U变大，则A板电势升高，而电路中的Q点电势没变，则此时A板的电势比电路中Q点的电势高，选项B正确；C根据E=Ud；C=QU；C=S4kd可得E=4kQS可知电容器两板场强不变，则液滴仍静止不动，选项C错误；

23、D根据U=Ed可知，当下极板B下移时，液滴所在位置与下极板的电势差变大，则电势升高，因液滴带负电，可知液滴的电势能减小，选项D错误。故选AB。6如图所示，平行板电容器A、B两极板与直流电源E、理想二极管D(正向电阻为零可以视为短路，反向电阻无穷大可以视为断路)连接，电源负极接地在，初始时电容器不带电，闭合开关稳定后，一带电油滴5在电容器中的P点处于静止状态，下列说法正确的是()A.将极板A向下平移后，油滴在P点的电势能Ep增大B.将极板B向上平移后，油滴在P点的电势能Ep减小C.将极板A向上平移后，带电油滴静止不动D.将极板B向下平移后，极板B的电势降低【答案】CD【详解】A将极板A向下平移，

24、根据C=rS4kd可知电容C增大，根据C=QU，E=Ud可知极板间电势差不变，电荷量增大，电场强度增大；根据UPB=P-B=P=EdPB可知P点电势升高，由受力可知，油滴带负电，则油滴在P点的电势能Ep减小，故A错误；B极板B向上平移，根据C=rS4kd可知电容C增大，根据C=QU，E=Ud可知极板间电势差不变，电荷量增大，电场强度增大；根据UAP=A-P=EdAP由于电源负极接地，电势一直为0，则A板电势等于电源电动势大小，即A板电势不变。可知P点电势降低，带负电油滴在P点的电势能Ep增大，故B错误；C极板A向上平移，根据C=rS4kd，C=QU可知电容C减小，由于二极管的单向导电性，电容器

25、不能放电，电容器的带电荷量Q不变，则电场强度E=Ud=QCd=4kQrS可知电场强度不变，油滴所受静电力不变，带电油滴静止不动，故C正确；D极板B向下平移，根据C=rS4kd，C=QU可知电容C减小，由于二极管的单向导电性，电容器不能放电，电容器的带电荷量Q不变，则极板A、B间的电势差增大；由于电源负极接地，电势一直为0，则A板电势等于电源电动势大小，即A板电势不变，可知B板电势降低，故D正确。故选CD。7电容式传感器以其优越的性能在汽车中有着广泛的应用，某物理兴趣小组研究一电容传感器的性能，图甲为用传感器在计算机上观察电容器充、放电现象的电路图，E为电动势恒定的电源(内阻忽略不计)，R为阻值

26、可调的电阻，C为电容器，将单刀双挪开关S分别拨到a、b，得到充、放电过程电路中的电流I与时间t的关系图像，如图乙所示。下列说法正确的是()A.开关接a时，电容器充电，上极板带正电，且电荷量逐渐增大B.开关接a后的短暂过程中，有电子从下极板穿过虚线到达上极板C.仅增大电阻R的阻值，电流图线与t轴在t1t2时间内所围图形的面积将变大D.仅将电容器上下极板水平错开些，电流图线与t轴在t3t4时间内所围图形的面积将变小6【答案】AD【详解】A当开关接a时电容器充电，上极板接电源的正极，所以上极板带正电，随着两极板间电压的增加，电容器极板上的电荷量也逐渐增加，故A正确；B在电容器充电的过程中，上极板上电

27、子在电源的作用下经过电源到达下极板从而给电容器充电，并没有电子穿过虚线，故B错误；C根据电流的定义式有I=Qt解得q=It可知，I-t图像中，图像与时间轴所围几何图形的面积表示电容器极板所带的电荷量，由于仅增大电阻R没有影响电容器的电容，也没有影响电容器两端的电压，根据电容的定义式有C=QU解得Q=CU所以电容器极板的带电量不变，即电流图线与t轴在t1t2时间内所围图形的面积不变，故C错误；D仅将电容器上下极板水平错开些，电容器极板的正对面积变小，结合电容器的电容决定式有 C=S4kd所以在电容器充电过程中极板的带电量Q=CU=SU4kd可知，电容器极板所带电荷量变小，在放电过程中释放的电荷量

28、减小，即电流图线与t轴在t3t4时间内所围图形的面积将变小，故D正确。故选AD。8如图所示为某款手机内部加速度传感器的俯视图，M、N为电容器的两极板，M板固定在手机上，N板通过两完全相同的水平弹簧与手机相连，电容器充电后与电源断开，M、N间距离为d0，电压传感器示数为U0，已知弹簧的劲度系数为 k，N板质量为 m，不计摩擦，当手机在水平面内以加速度 a 沿 NM方向运动时()A.电容器的电容变大B.M、N板间的电场强度不变C.电压传感器示数为U01+ma2kd0D.电压传感器示数为U01-ma2kd0【答案】BC【详解】A当手机在水平面内以加速度 a 沿 NM 方向运动时，N板所受合力方向向右

29、，N板将压缩弹簧，两极板间距增大，令极板间距为d，根据C=S4k0d可知，电容器的电容变变小，故A错误；B电容器充电后与电源断开，极板所带电荷量一定，根据C=QU，E=Ud解得E=4k0QS可知，M、N板间的电场强度不变，故B正确；CD没有加速运动前有C=S4k0d0，C=QU0加速运动之后有C=S4k0d，C=QU，N板所受外力的合力等于弹簧压缩后的弹力，则有2k d-d0=ma解得U=U01+ma2kd0故C正确，D错误。故选BC。三、电路中的电容器模型电路中的电容器模型79如图所示的电路中，电源电动势为E，内阻为r，R2、R3为定值电阻，R1为滑动变阻器，R2=R3=r，变阻器R1的总阻

30、值为3r，C为下极板接地的平行板电容器，电表均为理想电表，G为灵敏电流计。初始状态S1和S2均闭合，滑片P位于最右端，此时两极板之间的带电油滴Q恰好处于平衡状态，则下列说法正确的是()A.将滑动变阻器R1的滑动头向左移动，油滴在运动过程中的电势能和动能都增大B.将滑动变阻器R1的滑动头向左移动，电压表的示数增大，变阻器R1上的功率先增大后减小C.将两极板的正对面积减小，电流计中有向下的电流D.断开开关S2，将电容器上极板向上平移一小段距离，带电油滴Q的电势能不变【答案】BD【详解】A将滑动变阻器R1的滑动头向左移动，R2上的电压增大，电容器上的电压增大，电压表的示数增大，油滴受到的电场力增大，

31、油滴向上运动，电场力做正功，电势能减小，故A错误；B将滑动变阻器R1的滑动头向左移动，接入电路的电阻减小，电路中电流增大，则电压表示数为 U=IR2增大，变阻器R1上的功率为P=ER1+r+R22R1=E2R1+r+R2+r+R22R1由数学知识可知，当R1=R2+r=2r时，功率最大，则变阻器R1上的功率先增大后减小，故B正确；C将两极板的正对面积减小，电容器的电容减小，根据Q=CU，电容器上的电量减小，电流计中有向上的电流，故C错误；D断开开关S2，将电容器上极板向上平移一小段距离，电容器上电量不变，电场强度不变，根据 U=Ed，则Q的电势不变，带电油滴Q的电势能不变，故D正确。故选BD。

32、10如图所示，理想变压器的原线圈匝数为n1=100，副线圈匝数n2=20，正弦式交流电源的电压有效值为E=170V，电源内阻不计。开关S断开，小灯泡L 20V,40W、L130V,30W均恰好正常发光，L2与L1相同，电容器C极板间有一质量为m=0.01kg的带电小球处于静止状态，极板间距为d=3 2cm。重力加速度g取10m/s2，下列说法正确的是()A.小球带负电，电荷量为110-4CB.R1=100C.开关S闭合后，要使小球保持静止，需左移滑动变阻器R的滑片8D.开关S闭合后，要使小球保持静止，需右移滑动变阻器R的滑片【答案】AB【详解】AL1正常发光，所以n3电压为U3=30V，电流I

33、3=1A，由于二极管的单向导电性，电容器上极板带正电，小球带负电，且mg=q2U3d解得q=110-4C故A正确；BL正常发光，n2两端电压U2=20V，电流I2=2A，根据U1U2=n1n2解得U1=100V由能量守恒U1I1=U2I2+U3I3解得I1=0.7A，R1=E-U1I1=100故B正确；CD开关S闭合后，电容器所带电荷量不变，场强不变，不需要移动滑动变阻器，小球就能保持静止，移动滑动变阻器不影响电容器，故CD错误。故选AB。11在如图所示的电路中，定值电阻R1=3、R2=2、R3=1、R4=3，电容器的电容C=4F，电源的电动势E=10V，内阻不计。闭合开关S1、S2，电路稳定

34、后，则()A.a、b两点的电势差Uab=3.5VB.电容器所带电荷量为1.410-6CC.断开开关S2，稳定后流过电阻R3的电流与断开前相比将不发生变化D.断开开关S2，稳定后电容器上极板所带电荷量与断开前相比的变化量为2.410-5C【答案】CD【详解】A设电源负极的电势为零，则a点的电势为a=ER1+R2R2=4V，b点的电势为b=ER3+R4R4=7.5V；a、b两点的电势差Uab=a-b=-3.5V故A错误；B电容器所带电荷量为Q=CUba=410-63.5C=1.410-5C故B错误；C断开开关S2，稳定后流过电阻R3的电流与断开前相比将不发生变化，故C正确；D断开开关S2，稳定后a

35、点的电势为a=10V，b点的电势为b=ER3+R4R4=7.5V，a、b两点的电势差为Uab=a-b=2.5V此时电容器上极板带正电，上极板所带电荷量与断开前相比的变化量为Q=C(Uab-Uab)=410-6(2.5+3.5)C=2.410-5C故D正确。故选CD。12如图所示的电路中，电源E的内阻忽略不计，定值电阻R1、R2的阻值相等，两电容器C1、C2的电容大小相同。初始时开关S断开，下列说法正确的是()9A.开关S断开时，电容器C1、C2的带电荷量之比为1:1B.开关S断开时，电容器C1、C2的带电荷量之比为1:2C.闭合开关S瞬间，电容器C1将会充电，电容器C2将会放电D.闭合开关S，

36、电流再次稳定后，电容器C2所带的电荷量比初始时多【答案】AD【详解】D在直流电路中，电容器所在支路相当于断路，其极板两端电势差相当于与之并联电阻的电压，开关S断开时，R1、R2串联在电路中，阻值相等，电容器C1与C2两端的电势差相等，根据Q=CU可知，它们的带电量相等，故比值为1:1，故A正确，B错误；D闭合开关S后，R1被短路，电容器C1两端电压将减小为0V，它将会放电，R2分压会增大，电容器C2将会充电，所带的电荷量将会增多，故C错误，D正确。故选AD。四、磁场中的电容器模型磁场中的电容器模型13如图所示，竖直方向两光滑平行金属导轨间距为L，处于垂直纸面的匀强磁场中，磁感应强度为B，杆的质

37、量为m，定值电阻为R，其余电阻不计，电容器电容为C(未充电)，金属杆与导轨接触良好，开关K与触点或接通，现让金属杆沿导轨无初速度下滑，在金属杆下滑距离为h的过程中，对该过程下列说法正确的是()A.若开关K与触点接通，电阻R产生的焦耳热为mghB.若开关K与触点接通，通过电阻R的电荷量为BhLRC.若开关K与触点接通，杆的重力对杆的冲量为2mg m+B2L2ChD.若开关K与触点接通，电容器所充的电能为m2ghB2L2C+m【答案】BC【详解】A.若开关K与触点接通，由能量关系可知mgh=12mv2+Q则电阻R产生的焦耳热小于mgh，选项A错误；10B.若开关K与触点接通，通过电阻R的电荷量为q

38、=ERt=R=BhLR选项B正确；C.若开关K与触点接通，则回路电流I=qt=UCt=BLvCt=BLCa由牛顿第二定律mg-BIL=ma解得a=mgm+B2L2C可知导体棒做匀加速运动，下落h时h=12at2重力的冲量IG=mgt解得IG=2mgh m+B2L2C选项C正确；D.若开关K与触点接通，根据动能定理可知W安=-mgh-mah=-mghB2L2CB2L2C+m电容器所充的电能为E=-W安=mghB2L2CB2L2C+m选项D错误。故选BC。14如图，空间中存在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场，磁场中水平放置两根足够长的光滑金属导轨，导轨间距为d。一质量为m，电阻不计的

39、导体棒MN垂直横跨在导轨上，与导轨接触良好。导轨一端分别与电源、电容器和定值电阻通过开关连接，电源的电动势为E，内阻不计，电容器电容为C，定值电阻为R。首先将开关S2与d接通，待电路稳定后再将开关S1与b点相接、开关S2与c点相接，当导体棒匀速时，将开关S2与c点断开、开关S1与a接通，导体棒运动一段距离后速度为零。下列说法正确的是()A.导体棒匀速时速度v=ECBdB.当S1与a刚接通瞬间导体棒的加速度a=CB3d3EmR(CB2d2+m)C.从S1与a接通至导体棒速度为零用时t=mRB2d2D.若导体棒匀速运动时速度为v，S1与a接通后导体棒位移x=mvRB2d2【答案】BD【详解】A将开

40、关S1与b点相接、开关S2与c点相接，导体棒与电容器连成闭合回路，电容器放电，导体棒受安培力作用做加速运动，开始时电容器两板间电压为E，则随时间增加，电容器两板间电压减小，当导体棒中产生的感应电动势等于电容器两板间电压时，导体棒匀速运动，则U=Bdv对导体棒由动量定理BIdt=mv其中 It=C(E-U)解得v=CBdECB2d2+m选项A错误；B当S1与a刚接通瞬间对导体棒BId=ma；I=UR解得导体棒的加速度a=CB3d3EmR(CB2d2+m)选项B正确；CD从S1与a接通至导体棒速度为零时，由动量定理BIdt=mv其中It=q=R=BdxR解得x=mvRB2d211因此过程中导体棒做

41、变减速运动，则运动时间txv=mRB2d2选项C错误，D正确。故选BD。15如图所示，两电阻为零的光滑导轨水平放置在垂直纸面向里的匀强磁场中，磁感应强度大小为B，导轨间距最窄处为一狭缝(狭缝宽度不计)，取狭缝所在处O点为坐标原点，狭缝右侧两导轨与x轴夹角均为，导轨左端通过单刀双掷开关S可以与电容C或电阻R相连，导轨上有一足够长且不计电阻的金属棒与x轴垂直，在外力F(大小未知)的作用下从O点开始以速度v向右匀速运动，若某时刻开关S接1，外力用F1表示，通过金属棒电流的大小用I1表示；若某时刻开关S接2，外力用F2表示，通过金属棒电流的大小用I2表示。关于外力、电流大小随时间变化的图象关系正确的是

42、()A.B.C.D.【答案】AD【详解】AB.由题知金属棒匀速切割磁感线，根据几何关系切割长度为L=2xtan；x=vt则产生的感应电动势为E=2Bv2ttan当开关S接1时，通过金属棒的电流为I1=ER=2Bv2ttanR则可得F1=BLI1=4B2v3tan2Rt2由于具有初速度，则开始计时时I1、F1不为零，不过原点。故选项A正确，选项B错误；CD.当开关S接2时，通过金属棒的电流为I2=qt=2BCv2tan则可得F2=BLI2=4B2Cv3ttan2由于具有初速度，则开始计时时I2、F2不为零，不过原点。选项D正确，选项C错误。故选AD。16如图甲所示，光滑足够长平行金属导轨ab、c

43、d与水平面的夹角为=37，间距L=0.5m，金属导轨处于垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，导轨b、d端并联接入电阻箱和电容C=1F的电容器，电容器不带电。质量为m=0.5kg、电阻不计的导体棒MN垂直于导轨放置，仅闭合开关S1，同时由静止释放导体棒，12记录导体棒MN的最大速度vm和电阻箱接入电路的阻值为R，vm随R变化的关系图像如图乙所示。重力加速度为g=10m/s2，不计金属导轨的电阻，导体棒运动过程中，电容器的两端电压未超出其击穿电压，sin37=0.6，cos37=0.8。下列说法正确的是()A.匀强磁场的磁感应强度大小为2TB.仅闭合开关S2，导体棒MN运动的加速度大小恒为2m/s2C

44、.仅闭合开关S2，导体棒MN高度下降9m的过程中通过导体棒的电荷量为6CD.仅闭合开关S2，导体棒MN沿导轨方向运动9m的过程中电容器储存的电场能为18J【答案】ABD【详解】A仅闭合开关S1，由法拉第电磁感应定律得E1=BLvmax由闭合电路欧姆定律得I1=E1R由平衡条件得BI1L=mgsin化简得vmax=mgsinB2L2R所以vm-R图像的斜率k=mgsinB2L2=3解得匀强磁场的磁感应强度大小为B=2T故A正确；B仅闭合开关S2，由法拉第电磁感应定律得E2=BLv给电容器充电，则q=CU=CE2根据电流定义式得I2=qt=CBLvt=CBLa 对导体棒 MN，由牛顿第二定律得 mgsin-BI2L=ma 化简得 a=mgsinm+CB2L2解得a=2m/s2故B正确C仅闭合开关S2，由v2=2ax得导体棒MN高度下降9m时的速度v=2290.6m/s=2 15m/s在此过程中通过导体棒的电荷量为q=CBLv=2 15C故C错误D由v2=2ax得导体棒MN沿导轨运动9m时的速度v=229m/s=6m/s由能量守恒定律得mgxsin37=12mv2+E电场解得电容器储存的电场能E电场=18J故D正确。故选ABD。