高考物理一轮复习：电场部分 静电屏蔽 电容器

静电屏蔽电容器思维导图高考考纲复习目标了解静电感应现象及静电平衡状态。知道静电屏蔽及其应用。知道电容器的概念和平行板电容器的主要构造；理解电容的概念及其定义式和决定式。掌握平行板电容器电容的决定式，并能用其讨论有关问题。知识梳理1.静电感应定义：把金属导体放在外电场E中，导体内的__________由于受电场力作用而____________的现象叫做静电感应。重新分布自由电子知识梳理2.静电平衡(1)概念：导体中(包括表面)没有电荷的___________的状态。定向移动知识梳理2.静电平衡(2)特点：①导体内部场强：___________②电势：导体为等势体，导体表面为_________③导体表面场强：表面上E≠0且与表面_______④净电荷：分布在_________，且与导体表面的曲率有关处处为零等势面垂直外表面知识梳理3.静电现象的应用(1)静电屏蔽：处于静电平衡的空腔导体，腔外电场____________对不产生影响。导体内腔不受外界影响接地导体空腔外部不受内部电荷影响腔内空间知识梳理3.静电现象的应用(2)尖端放电：所带电荷与导体尖端的电荷符号相反的粒子，由于被吸引而奔向尖端，与尖端上的___________的现象。电荷中和例题——静电平衡时导体特点的理解（考点1/2012年海南双基）导体处于静电平衡时，下列说法正确的是（

）

A.导体内部没有电场

B.导体内部没有电荷，电荷只分布在导体的外表面

C.导体内部没有电荷的运动

D.以上说法均不正确ABC例题——静电平衡状态下导体的带电情况使带电的金属球靠近不带电的验电器，验电器的箔片张开，下列各图表示验电器上感应电荷的分布情况，正确的是（

）提示：静电感应使物体带电的实质是导体表面电荷的重新分布。B

例题——静电平衡状态下导体的带电情况解析

带电的金属球靠近不带电的验电器时，在验电器上感应出异种电荷，A、D错误。验电器的顶端带上了正电荷，金属箔片则带上了负电，故B正确，C错误。如图所示，把一个不带电的枕形金属导体靠近带正电的小球，由于静电感应，在a、b端分别出现负、正电荷，则以下说法正确的是（

）

例题——静电平衡状态下导体的带电情况提示：闭合任何开关，导体都会与大地相连，会使大地的电子流入枕形导体，导体带上负电荷。ACD例题——静电平衡状态下导体的带电情况例题——静电平衡状态下导体的带电情况如图所示，绝缘开口金属球壳A已带电，现把验电器甲的小金属球与A球壳的内壁用导线相连，另外把一绝缘的金属小球B与球壳A的内壁相接触后再与验电器乙的金属小球相接触，验电器乙距球壳A足够远，那么验电器甲和乙的金属箔片是否张开？处于静电平衡的金属球壳，由于电荷间的相互排斥的作用力，电荷间的距离尽量变大，所以电荷分布在金属球壳的外表面上，在金属球壳的内表面没有净电荷的分布。验电器甲与A球壳相连时，与金属球壳构成一个导体，相当于金属球壳的远端，则带有电荷，从而使金属箔片张开；同理，得出验电器乙不会带电，故金属箔片不张开。例题——静电平衡状态下导体的带电情况A．C棒的电势一定高于D棒的电势

如图1－4－15所示，A、B为两个带等量异号电荷的金属球，将两根不带电的金属棒C、D放在两球之间，则下列叙述正确的是（

）

B．若用导线将C棒的x端与D棒的y端连接起来的瞬间，将有从y流向x的电子流

C．若将B球接地，B所带的负电荷全部流入大地

D．若将B球接地，B所带的负电荷还将保留一部分提示：处于静电平衡状态导体的特点：①导体内部的电场强度处处为零，电场线在导体的内部中断；②导体是一个等势体，表面是一个等势面；③导体表面上任意一点的场强方向跟该点的表面垂直；④导体所带的净电荷全部分布在导体的外表面上。ABD例题——静电平衡状态下导体的带电情况规律总结静电平衡状态下导体带电情况的判断在处理具体问题时，可以用“远近观及”整体观”的观点来处理这类问题。“远近观”是指：处于静电平衡状态的导体，离场源电荷较近和较远的两端将感应出等量的异种电荷，而导体的中间部分因感应电荷极少，可认为无感应电荷产生。

规律总结静电平衡状态下导体带电情况的判断在处理具体问题时，可以用“远近观及”整体观”的观点来处理这类问题。“整体观”是指：当把两个或多个原来彼此绝缘的导体接触或用导线连接时，就可把它们看作是一个大导体，再用“远近观”判断它们带电情况。不要认为导体内部没有电荷，用导线连接带电体内部时，小球Q就不带电，其实连接后就成为一个整体，故小球通过导线得到了电荷。有些问题中所提到的“用手触摸某导体”其实就是导体通过人体与大地构成一个大导体。规律总结静电感应时，自由电荷的定向移动方向可以根据静电感应的规律，定性画出电场线，然后再依据电场线和电势高低的关系判断自由电荷受电场力而定向移动的方向。当然，达到静电平衡以后电场线会有相应的变化，等势体之间不存在电场线（电场线总是从高电势指向低电势）。如图1-4-18所示，在孤立点电荷＋Q产生的电场中，金属圆盘A处于静电平衡状态。若金属圆盘平面与点电荷在同一平面内，试在圆盘A内作出由盘上感应电荷形成的附加电场的三条电场线。（用实线表示，要求严格作图）例题——静电平衡状态下，导体内部的电场提示：处于静电平衡状态的导体，内部场强处处为零。例题——静电平衡状态下，导体内部的电场【解析】画出感应电荷形成的附加电场在A圆盘内的三条电场线（实线）如图1-4-19所示，导体A处于静电平衡状态，因此内部每点的合电场都为0，即导体A内的每一点，感应电荷产生的电场强度都与点电荷Q在那点产生的电场强度大小相等、方向相反，即感应电荷的电场线与点电荷Q的电场线重合，且方向相反规律总结画附加电场电场线的方法①明确导体所处的电场是点电荷产生的电场还是匀强电场。②根据不同电场中电场线的分布特点，画出外电场的电场线，画电场线时，导体外部画线，内部画虚线，标出方向.③在导体内部的附加电场的电场线与外电场的电场线方向相反，沿虚线反向画出即可。例题——静电平衡状态下，导体内部的电场（考点1、3／2012年丹江口检测）如图1-4-11所示，长为l的导体棒原来不带电，现将一带电量为＋q的点电荷放在距棒左端R处，当棒达到静电平衡后，棒上感应电荷在棒内中点P处产生的场强大小等于_______________，方向为________。向左提示：处于静电平衡状态下的导体内部，场强处处为零。（考点3/2012年青岛检测）如图1-4-9所示，绝缘金属球壳的空腔内有一带电小球A，现在球壳左侧放一带电小球A，下列说法正确的是（

）

例题——静电屏蔽的应用A．A球对球壳内的电场不影响

B．由于静电屏蔽，球壳内没有电场

C．球壳内外表面均没有电荷

D．由于球壳接地，空腔内的电场对外部也没有影响提示：接地导体空腔外部不受内部电荷影响解析：由于金属球壳接地，对内外电场都有屏蔽作用，故A、D对；球壳外表面没有电荷，因为空腔内有带电体，所以空腔内有电场，内表面有感应电荷，故B、C错。AD如图1-4-7所示，两个相同的空心金属球M和N，M带-Q电荷，N不带电（M、N相距很远，互不影响），旁边各放一个不带电的金属球P和R，当将带正电Q的小球分别放入M和N的空腔中时（

）

A.P、R上均出现感应电荷

例题——静电屏蔽的应用B.P、R上均没有感应电荷

C.P上有感应电荷，而R上没有感应电荷

D.P上没有感应电荷，而R上有感应电荷提示：静电感应的本质是电荷在导体内部的重新分布。D【解析】当将带正电Q的小球放入M的空腔中时，对M产生静电感应使M的内表面带负电，而外表面带正电，其电荷量为Q，它与原来金属球M外表面所带的-Q正好中和，使外表面不带电，实际上是M所带-Q被吸引至内表面，所以金属球M外部不存在电场，不能对P产生静电感应，P上没有感应电荷。当将带正电Q的小球放入原来不带电的N的空腔中时，对N产生静电感应，使N内表面带负电荷，N外表面带正电荷，N外部有电场，对R产生静电感应，使R左端带负电，右端带正电，选项D正确。例题——静电屏蔽的应用避雷针能够避免建筑物被雷击的原因是（

）

例题——静电屏蔽在生活中的应用与防止提示：带电的云层靠近避雷针时，在避雷针尖端感应出于云层相反的静电，达到一定程度就向空中放电，中和云层中的电荷，从而避免遭受雷击。A．云层中带的电荷被避雷针通过导线导人大地

B．避雷针的尖端向云层放电，中和了云层中的电荷

C．云层与避雷针发生摩擦，避雷针上产生的电荷被导入大地

D．以上说法都不对B例题——静电屏蔽在生活中的应用与防止电工穿的高压作业服是用铜丝编织的，下列说法正确的是(

)

A．铜丝编织的衣服不易拉破，所以用铜丝编织B．电工被铜丝编织的衣服包裹，使体内电势保持为零，对人体起保护作用C．电工被铜丝编织的衣服包裹，使体内电场强度保持为零，对人体起保护作用D．铜丝必须达到一定厚度，才能对人体起到保护作用解析：金属壳可以起到静电屏蔽的作用，使壳内部不受外部电场的影响。C1.电容器(1)组成：由两个彼此_____又相互靠近的_____组成。(2)带电荷量：一个极板所带电荷量的_________。(3)电容器的充、放电：①充电：使电容器带电的过程，充电后电容器两极板带上等量的_________，电容器中储存电场能。②放电：使充电后的电容器失去电荷的过程，放电过程中______转化为其他形式的能。绝缘导体绝对值异种电荷电能知识梳理1.电容器知识梳理(4)电容器的击穿电压与额定电压击穿电压：加在电容器两极板上的电压如果超过某一极限，电介质将________，电容器损坏，这个极限电压称为击穿电压。额定电压：电容器_________时的最大电压注意：电解电容器正负极不能接反额定电压低于击穿电压被击穿正常工作(1)定义：电容器所带的_______与两个极板间的_______的比值。(2)定义式：___________。(4)意义：表示电容器_________本领的高低。(5)决定因素：由电容器本身物理条件(大小、形状、相对位置及电介质)决定，与电容器是否_____及_____无关。电荷量电势差容纳电荷带电电压2.电容

知识梳理3.平行板电容器的电容(1)决定因素：正对面积，相对介电常数，两板间的距离。(2)决定式：_________。想一想如图所示的实验装置中，平行板电容器的极板A与一灵敏的静电计相接，极板B接地，若极板B向上移动一点，由观察到的静电计指针变化作出平行板电容器电容变小的结论的依据是什么？知识梳理例题——电容概念的理解关于电容器及其电容，下列说法中正确的是（

）

A.平行板电容器一板带电+Q，另一板带电-Q，则此电容器不带电

D.如果一个电容器两板间没有电压，就不带电荷，也就没有电容C.对一个电容器来说，电容器的电荷量与两板间的电势差成正比

C例题——电容概念的理解如图1-5-5所示是描述对给定的电容器充电时极板上带电荷量Q、极板间电压U和电容C之间的关系的图象，其中正确的是（

）提示：对于给定的电容器，其电容是一定值。（电容器的电容由自身的物理条件决定。）【解析】A图所含的信息是：电容器电容的大小和电容器所带的电荷量成正比，显然错误。B图所含的信息是：电容器的电容并不随两极板间的电压的变大而改变，B正确。C图所含的信息是：电容器所带的电荷量与极板间的电压的比值不变，即电容器的电容不变，C正确。D图所含的信息是：电容器的电容与电容器所带的电荷量无关，由电容器的定义可知，D正确。BCD例题——电容概念的理解150150例题——电容概念的理解规律总结本式是定义式，适于各种电容器，同时也给出了一种计算电容的方法。电压U一定时，Q越大，C越大，容纳电荷本领越强。电容C的大小不随Q变化，也不随电压变化，就像水桶容量的大小不随是否盛水、盛水多少变化一样。电容大小的决定因素：电介质、正对面积和板间距离等自身因素例题——电容器的额定电压和击穿电压提示：电容器件上所标的电压为额定电压；额定电压低于击穿电压。B例题——对平行板电容器电容决定因素的理解对于水平放置的平行板电容器，下列说法正确的是（

）

A．将两极板的间距加大，电容将增大

B．将两极板平行错开，使正对面积减小，电容将减小

C．在下板的内表面上放置一面积和极板相等、厚度小于极板间距的陶瓷板，电容将增大

D．在下板的内表面上放置一面积和极板相等、厚度小于极板间距的铝板，电容将增大【解析】影响平行板电容器电容大小的因素有：①随正对面积的增大而增大；②随两极间距离的增大而减小；③在两极板间放入电介质，电容增大，据上面叙述可直接看出B、C选项正确，对D选项，实际上是减小了平行板的间距，所以本题正确选项应为B、C、D。BCD例题——对平行板电容器电容决定因素的理解如图是一种通过测量电容器电容的变化，来检测液面高低的仪器原理图，电容器的两个电极分别用导线接到指示器上，指示器可显示电容的大小，下列关于该仪器的说法中正确的有（

）AC

A．该仪器中电容器的两个电极分别是芯柱和导电液体

提示：芯柱和导电液体构成电容器的两块电极。B．芯柱外套的绝缘管越厚，该电容器的电容越大

C．如果指示器显示出电容增大了，则说明容器中液面升高了

D．如果指示器显示出电容减小了，则说明容器中液面升高了解析：类似于平行板电容器的结构：芯柱和导电液体构成电容器的两块电极，芯柱的绝缘层就是极间的电介质，其厚度d相当于两平行板间的距离，进入液体深度h相当于两平行板的相对面积(且h越大，S越大)，所以d大时C就小，若C大时就表明h大，正确答案为AC项。例题——对平行板电容器电容决定因素的理解例题——对平行板电容器电容决定因素的理解(多选)将平行板电容器两极板之间的距离、电压、电场强度大小和极板所带的电荷量分别用d、U、E和Q表示。下列说法正确的是（

）

A.保持U不变，将d变为原来的两倍，则E变为原来的一半

B.保持E不变，将d变为原来的一半，则U变为原来的两倍

C.保持d不变，将Q变为原来的两倍，则U变为原来的一半

D.保持d不变，将Q变为原来的一半，则E变为原来的一半AD例题——对平行板电容器电容决定因素的理解若保持E不变，将d变为原来的一半，则U变为原来的一半，B项错误；保持d不变，若Q变为原来的一半，则E变为原来的一半，D项正确。练习B21世纪，智能机器人将走进千家万户，各种各样的传感器G是智能机器人的核心部分之一．传感器是一种将感受的物电极理量（如光、热、力、声等）转换成便于测量的量（一般是电学量）．如图1－5－9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，可使膜片产F膜片电极生压力发生形变，引起电容的变化将电容器、灵敏电流计和直流电源串联，接成闭合电路时，那么

练习①当F向上压膜片电极时，电容将减小

②当F向上压膜片电板时，电容将增大③若电流计有示数，则压力F发生变化

④若电流计有示数，则压力F不发生变化，以上各项中正确的有（

）

A．①③

B．②③

C．①④

D．②①提示：膜片形变以后，板间距离减小。【解析】选B。F向上压展片电时，膜片发生形变，板间距离减小，故电容增大；②对，当F发生变化，形状改变，板间距离改变，电容改变，Q=CU知电量要变化，就有充电或放电电流，电流计有示数。③对，正确选项为B。B例题——电容器的两类动态分析问题(2016·全国卷Ⅰ)一平行板电容器两极板之间充满云母介质，接在恒压直流电源上。若将云母介质移出，则电容器（

）A.极板上的电荷量变大，极板间电场强度变大B.极板上的电荷量变小，极板间电场强度变大C.极板上的电荷量变大，极板间电场强度不变D.极板上的电荷量变小，极板间电场强度不变D例题——电容器的两类动态分析问题(2012·江苏高考)一充电后的平行板电容器保持两极板的正对面积、间距和电荷量不变，在两极板间插入一电介质，其电容C和两极板间的电势差U的变化情况是()

A.C和U均增大

B.C增大，U减小

C.C减小，U增大

D.C和U均减小B例题——电容器的两类动态分析问题A.U变小，E不变

提示：电容器的电荷量不变；判断电势能如何变化时，可先判断电势如何判断；正电荷在电势高的地方电势能大，负电荷在电势高的地方电势能小。A例题——电容器的两类动态分析问题例题——电容器的两类动态分析问题D例题——电容器的两类动态分析问题规律总结平行板电容器的动态分析两类典型问题①电容器始终与恒压电源相连，电容器两极板间的电势差U保持不变。②电容器充电后与电源断开，电容器两极板所带的电荷量Q保持不变。规律总结平行板电容器的动态分析动态分析思路U不变Q不变练习A.U变大，E变大AC练习练习如图6-5-3所示，平行板电容器A、B板与电源正、负极相连，电容器中有一固定点P。下列说法正确的是（

）A．闭合K给电容器充电，然后断开K，并向下移动A板，P点电场强度不変，如取A板电势为零，则P点电势升高B．闭合K，并向下移动A板，P点电场强度不变，如取A板电势为零，P点电势降低

C．闭合K，给申容器充电，然后断开K，并向上B板，P点电场强度不变，如取B板电势为零，则P点电势升高

D．闭合K，并向上移动B板，P点电场强度变大，如取B点电势为零，P点电势降低AD练习练习如图所示，电容器极板间有一可移动的电介质板，介质与被测物体相连，电容器接入电路后，通过极板上物理量的变化可确定被测物体的位置，则下列说法中正确的是（

）A.若电容器极板间的电压不变，x变大，电容器极板上带电荷量增加B.若电容器极板上带电荷量不变，x变小，电容器极板间电压变大C.若电容器极板间的电压不变，x变大，有电流流向电容器的正极板D.若电容器极板间的电压不变，x变大，有电流流向电容器的负极板D例题——对电容器充、放电过程的理解A.电阻R中没有电流B.电容器的电容变小C.电阻R中有从a流向b的电流D.电阻R中有从b流向a的电流如图1-5-10所示，是一个由电池、电阻R、开关S与平行板电容器组成的串联电路，开关S闭合．在增大两极板距离的过程中（

）

提示：判断电容器是充电还是放电，关键是判断电容器极板的电量如何变化。BC例题——对电容器充、放电过程的理解如图1-5-11所示，电容器的两极板与电源的正、负极相连，当电容器两极板间的距离由d迅速增大为2d的过程中，下列说法正确的是（

）

例题——对电容器充、放电过程的理解提示：迅速增大表明电容器极板上的电荷量未来得及变化。A．电容器两板电压始终不变

B．电容器两板电压瞬时升高后又恢复原值

C．根据Q＝CU可知，电容器带电荷量先增大后减小

D．电路中电流由A板经电源流向B板B例题——对电容器充、放电过程的理解例题——含有带电体的动态分析问题提示：迅速增大表明电容器极板上的电荷量未来得及变化。C例题——含有带电体的动态分析问题例题——含有带电体的动态分析问题如图所示，平行板电容器与电动势为E的直流电源(内阻不计)连接，下极板接地。一带电油滴位于电容器中的P点且恰好处于平衡状态。现将平行板电容器的上极板竖直向上移动一小段距离，则()A．带电油滴将沿竖直方向向上运动

提示：电容器两端的电压保持不变；判断带电油滴如何运动实际上是判断其所受电场力如何变化；注意带电油滴所受电场力的方向。B．P点的电势将降低

C．带电油滴的电势能将减小

D．若电容器的电容减小，则极板带电荷量将增大B例题——含有带电体的动态分析问题练习如图所示，两块较大的金属板A、B相距为d，平行放置并与一电源相连，S闭合后，两板间恰好有一质量为m，带电量为q的油滴处于静止状态，以下说法正确的是(

)

提示：判断G表中的电流方向实际上是判断电容器两极板上的电荷量如何变化。BCA.若将S断开，则油滴将做自由落体运动，G表中无电流

B.若将A向左平移一小段位移，则油滴仍然静止，G表中有b→a的电流

C.若将A向上平移一小段位移，则油滴向下加速运动，G表中有b→a的电流

D.若将A向下平移一小段位移，则油滴向上加速运动，G表中有b→a的电流练习例题——带电体在电容器中的运动如图1-5-14所示，水平放置的两平行金属板A、B相距为d，电容为C，开始时两极板均不带电，A板接地且中央有一小孔，现将带电液滴一滴一滴地从小孔正上方h高处无初速地滴下，设每滴液滴的质量为m，电荷量为q，落到B板后把电荷全部传给B板，

（1）第几滴液滴将在A、B间做匀速直线运动？（2）能够达到B板的液滴不会超过多少滴？提示：①第n滴在AB板间做匀速直线运动时，滴到B板上的液滴共n-1滴②第n'滴不一定恰好到B板，有