2024届高考物理二轮专题复习与测试第一部分专题三电场和磁场第8讲电场带电粒子在电场中的运动命题点三与平行板电容器有关的电场问题

命题点三与平行板电容器有关的电场问题1．电容．(1)定义：电容器所带的电荷量与电容器两极板间的电势差的比值．(2)定义式：C＝eq\f(Q,U).(3)单位：法拉(F)、微法(μF)、皮法(pF).1F＝106μF＝1012pF.(4)意义：表示电容器容纳电荷本领的高低．(5)决定因素：由电容器本身物理条件(大小、形状、极板相对位置及电介质)决定，与电容器是否带电及电压无关．2．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：C＝eq\f(εrS,4πkd).(2023·广东深圳统考一模)用电流传感器研究电容器充放电现象，电路如图所示．电容器不带电，闭合开关S1，待电流稳定后再闭合开关S2，通过传感器的电流随时间变化的图像是()解析：闭合开关S1后，电容器充电，电容器电压与电源电压差值越来越小，则通过传感器的电流越来越小，充电完成后，电容器电压等于电源电压，此时电路中电流为零；再闭合开关S2，因为电容器电压大于R2电压，则电容器放电，电容器电压与R2电压差值越来越小，则通过传感器的电流越来越小，且电流方向与开始充电时的方向相反，当电容器电压等于R2电压，此时电路中电流为零．故选A.答案：A1．如图所示，M、N为水平放置的平行板电容器的两个金属极板，G为静电计．闭合开关S，静电计指针张开一定角度，电容器两极板间的P点有一带电液滴处于静止状态．下列说法正确的是()A．保持开关S闭合，将R的滑片向右移动，G的指针张开角度减小B．保持开关S闭合，将R的滑片向左移动，带电液滴仍处于静止状态C．若断开开关S，将极板M向上移动少许，G的指针张开角度减小D．若断开开关S，将极板M向左移动少许，带电液滴仍处于静止状态解析：闭合开关，U一定时静电计指针示数不变，R中无电流，则无电压降，故静电计指针不随R的变化而变化，A项错误；R的改变不影响电容器两端电压，故液滴仍处于静止状态，B项正确；开关断开，平行板电容器的带电荷量Q不变，M极板向上移动一段距离时，两极板间距d增大，由C＝eq\f(εrS,4πkd)，U＝eq\f(Q,C)，可知电容C变小，U变大，则静电计指针的张角增大，因为两板间电场强度E＝eq\f(U,d)＝eq\f(Q,Cd)＝eq\f(4πkQ,εS)，Q、S不变，则E不变，带电液滴仍处于静止状态，C错误；若断开开关S，将极板M向左移动少许，正对面积减小，电容减小，电势差增大，两板间电场强度增大，带电液滴不能处于静止状态，D项错误．故选B.答案：B2．图示为某电容传声器结构示意图，当人对着传声器讲话，膜片会振动．若某次膜片振动时，膜片与极板距离增大，则在此过程中()A．膜片与极板间的电容增大B．极板所带电荷量增大C．膜片与极板间的电场强度增大D．电阻R中有电流通过解析：根据C＝eq\f(εrS,4πkd)可知，膜片与极板距离增大，膜片与极板间的电容减小，选项A错误；根据Q＝CU可知极板所带电荷量减小，因此电容器要通过电阻R放电，所以选项D正确，B项错误；根据E＝eq\f(U,d)可知，膜片与极板间的电场强度减小，选项C错误．答案：D3．电容器是一种重要的电学元件，在电工、电子技术中应用广泛．使用图甲所示电路观察电容器的充、放电过程．电路中的电流传感器可以捕捉瞬时的电流变化，它与计算机相连，可显示电流随时间的变化．图甲直流电源电动势E＝8V、内阻不计，充电前电容器带电量为零．先使S与“1”端相连，电源向电容器充电．充电结束后，使S与“2”端相连，直至放电完毕．计算机记录的电流随时间变化的It曲线如图乙所示．(1)在电容器充电与放电过程中，通过电阻R0的电流方向________(选填“相同”或“相反”)．(2)图像阴影为I-t曲线图像与对应时间轴所围成的面积，乙图中阴影部分的面积S1______S2(选填“>”“<”或“＝”)．(3)已知S1＝1233mA·s，则该电容器的电容值为________法拉(保留两位有效数字)．(4)由甲、乙两图可判断阻值R1________R2(选填“>”或“<”)．解析：(1)由图甲可知，电容器充电时，通过电阻R0的电流方向向左，放电时通过R0的电流方向向右，故在电容器充电与放电过程中，通过电阻R0的电流方向相反．(2)I-t曲线图像与对应时间轴所围成的面积表示电荷量，充电和放电电荷量相等，所以乙图中阴影部分的面积S1＝S2.(3)由于电源内阻不计，可知电容器两端电压等于电源电动势，则该电容器的电容值为C＝eq\f(Q,U)＝eq