电容器模型-2024年高三物理二轮常见模型含答案

电容器模型-2024年高三物理二轮常见模型

电容器模型

特训目标特训内容

目标1高考真题（IT—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】

一、高考真题

［题目切如图所示电路，已知电源电动势为E,内阻不计，电容器电容为。，闭合开关K，待电路稳定后，电容

器上电荷量为（）

题目团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，。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

题目回如图所示，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Z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。在圆环的人点和电刷间接有阻值为A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（)

B.微粒的电荷量与质量之比为蔻

c.电阻消耗的电功率为三蹙如

D.电容器所带的电荷量为您产。

题目目某同学用图（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。（4.7〃F,10V）,定值电阻&（阻值2.0%。）、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

R

图（a）图（b）

（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；

UNUN

5.0——；；-------；；------；—5.0-

2-5Z\^\/X/

2.5-

0|~10203040506070z/xl0*3s0|~10203040506070z/xl0*3s

图⑹图(d)

（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”随时间周期性变化，结果如图

（d）所示，4、8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“4’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/与频率/关系图像，如图（e）所示。当/=45Hz时电容器所带电荷量的

最大值Q“=。（结果保留两位有效数字）；

图（e）

（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

题目回如图所示，当K］、爸均闭合时，一质量为小、带电荷量为q的液滴，静止在电容器的两平行金属

板AB间，现保持Ki闭合，将为断开，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

题目回如图所示,平行板电容器A、B两极板与直流电源E、理想二极管。（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（）

-------------L----------

D\L

A.将极板A向下平移后,油滴在P点的电势能玛增大

B.将极板B向上平移后,油滴在P点的电势能可减小

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

题目［7J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，。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

/与时间1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，电流图线与土轴在友〜与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1轴在力3〜右时间内所围图形的面积将变小

题目回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，加■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，河、~间距离为诙，电压传感器

示数为仇，已知弹簧的劲度系数为k,N板质量为小,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

L电压口

传感器

A.电容器的电容变大B.A/、N板间的电场强度不变

C.电压传感器示数为伍（1+罟M）D.电压传感器示数为伍（1-罟朱）

三、电路中的电容器模型

题目回如图所示的电路中，电源电动势为E,内阻为「，凡、凡为定值电阻，R1为滑动变阻器，入=凡=「，

变阻器品的总阻值为3r,。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8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.将滑动变阻器用的滑动头向左移动,油滴在运动过程中的电势能和动能都增大

B.将滑动变阻器此的滑动头向左移动，电压表的示数增大，变阻器用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

、题目叵如图所示，理想变压器的原线圈匝数为%=100,副线圈匝数的=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(20K40W)、〃(30V,30W)均恰好正常发光，乙2与〃

相同，电容器。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=3V5cm。重力加

速度g取lOm/s?,下列说法正确的是()

A.小球带负电,电荷量为1x10~4C

B.7?尸100。

C.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

［题旦］亘在如图所示的电路中，定值电阻R产3。、&=2。、凡=1。、凡=3。,电容器的电容C=40F,电源

的电动势石=10忆内阻不计。闭合开关Si、S2,电路稳定后，则()

RiR?

R3bR4

A.a、b两点的电势差■尸3.5»

B.电容器所带电荷量为1.4x10-6。

C.断开开关Sz，稳定后流过电阻凡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2.4x10-5。

题目①如图所示的电路中，电源E的内阻忽略不计，定值电阻风、显的阻值相等，两电容器G、G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G、G的带电荷量之比为1:1

B.开关S断开时，电容器G、G的带电荷量之比为1:2

C.闭合开关S瞬间，电容器G将会充电，电容器G将会放电

D.闭合开关S,电流再次稳定后，电容器所带的电荷量比初始时多

四、磁场中的电容骞模型

题耳叵如图所示，竖直方向两光滑平行金属导轨间距为力,处于垂直纸面的匀强磁场中，磁感应强度为

杆的质量为小，定值电阻为R，其余电阻不计，电容器电容为。（未充电），金属杆与导轨接触良好，开关K与

触点I或H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九的过程中，对该过程下列说法正

A.若开关K与触点I接通，电阻R产生的焦耳热为m■殖

B.若开关K与触点I接通，通过电阻五的电荷量为粤

C.若开关K与触点II接通,杆的重力对杆的冲量为J2m虱m+将I?C）h

D.若开关K与触点H接通，电容器所充的电能为

B2l}C+m

［题目正如图，空间中存在磁感应强度大小为3、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。一质量为小，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H,内阻不计，电容器电容为

。，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Si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Si与a接通,导体棒运动一段距禺后速度为零。下列说法正确

的是（）

XX~~X

F

XXXX

d

XXXX-

N

A.导体棒匀速时速度。=等

Ba

B.当Si与a刚接通瞬间导体棒的加速度a=-CB?/

mR（CB2d2+m）

C.从Si与a接通至导体棒速度为零用时±=舞

D.若导体棒匀速运动时速度为0,&与a接通后导体棒位移工=卷工

题目也如图所示,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。点为坐标原点，狭缝右侧两导轨与，轴夹角均

为。，导轨左端通过单刀双掷开关S可以与电容。或电阻R相连，导轨上有一足够长且不计电阻的金属棒

与立轴垂直,在外力F（大小未知）的作用下从。点开始以速度。向右匀速运动，若某时刻开关S接1,外力

用后表示,通过金属棒电流的大小用乙表示;若某时刻开关S接2，外力用后表示,通过金属棒电流的大小

用A表示。关于外力、电流大小随时间变化的图象关系正确的是（）

•••

c.D.

题目叵如图甲所示，光滑足够长平行金属导轨而、cd与水平面的夹角为。=37。,间距刀=0.5馆,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AW垂直于导轨放置,仅闭合开关Si,同时由静止释放导体棒，

记录导体棒的最大速度vm和电阻箱接入电路的阻值为R,j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，

A.匀强磁场的磁感应强度大小为2T

2

B.仅闭合开关S2，导体棒MN运动的加速度大小恒为2m/s

C.仅闭合开关S2，导体棒TW高度下降97n的过程中通过导体棒的电荷量为6C

D.仅闭合开关S2,导体棒沿导轨方向运动9m的过程中电容器储存的电场能为18J

电卷暮版型

特训目标特训内容

目标1高考真题(1T-4T)

目标2电场中的电容卷模型(5T-8T)

目标3电路中的电容器模型(9T-12T)

目标4W中的电型(13T-16T)

【特训典例】

一、高考真题

〔题目工如图所示电路，已知电源电动势为E,内阻不计，电容器电容为。，闭合开关K，待电路稳定后，电容

器上电荷量为()

【答案】。

【详解】电路稳定后，由于电源内阻不计，则整个回路可看成3R、27?的串联部分与72、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0上=与-27?=华电容器下极板的电势为「下=上

5R55/t

・47?=华则电容两端的电压/上=箸则电容器上的电荷量为Q=CU上产故选C。

000

题目句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，。为电容器，A为电

流表，V为电压表。下列说法正确的是()

R

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】B

1

【详解】充电过程中，随着电容器。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。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/-力图像如图所示

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

题目⑶如图所示，固定在水平面上的半径为T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Z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。。上，随轴以角速度0匀速

转动。在圆环的A点和电刷间接有阻值为五的电阻和电容为。、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《B/sB.微粒的电荷量与质量之比为理-

2历％

C.电阻消耗的电功率为噂舆D.电容器所带的电荷量为困

【答案】B

【详解】A.如图所示，金属棒绕轴切割磁感线转动，棒产生的电动势£=历••詈=A错误;

B.电容器两极板间电压等于电源电动势E,带电微粒在两极板间处于静止状态，则q与=mg即

a

&T=4=T,B正确;

mE专BABr2a）

C.电阻消耗的功率P=第=旦？/，C错误；

D.电容器所带的电荷量Q=CE=9（包，。错误。故选B。

题目@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（4.7/zF,10V），定值电阻A（阻值2.0%。）、开关S、导线若干。

（1）电解电容器有正、负电极的区别。根据图伍）,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；

"IN

5.0----：----：；----；；—5.0-

2.5-

0|10203040506070z/xl0*3s°I_l'o203040506070z/xlO*3s

图⑹图(d)

（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”随时间周期性变化，结果如图

（d）所示，4、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"4’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外与频率/关系图像，如图（e）所示。当/=45Hz时电容器所带电荷量的

图(e)

（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B1.8x10-5

【详解】（1）[1]根据电路图连接实物图，如图所示

（2）［2］由图（c）可知周期7=25x10-35,所以该矩形波的频率为/=A=40HZ

（3）［3］［4］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，人点

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/=45Hz时，电容器此时两端的电压最大值约为4=3.75V

-6

根据电容的定义式。=盘■得此时电容器所带电荷量的最大值为Qm=CUm=4.7x10x3.75C^1.8x

犷。

二、电场中的电容骞模型

题目回如图所示，当笛、&均闭合时，一质量为小、带电荷量为q的液滴，静止在电容器的两平行金属

板间，现保持为闭合，将先断开，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】4将B板向下平移一段距离，则两板间距变大，根据。=若7可知，电容器的电容变小，选项人

正确；

B.将爸断开之前，4板的电势等于电路中Q点的电势，及断开之后，电容器带电量不变，根据Q=CV

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=与；。=冬；。=弃7可得七=小挈可知电容器两板场强不变，则液滴仍静止不动，选项

dUeS

。错误；

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.

题目回如图所示,平行板电容器A、B两极板与直流电源E、理想二极管。（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（）

-----------------

D\L

A.将极板A向下平移后,油滴在P点的电势能为增大

B.将极板B向上平移后,油滴在P点的电势能及减小

C.将极板人向上平移后，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】4将极板4向下平移，根据C=等与可知电容。增大，根据C=冬，E=与可知极板间电势差

Ud

不变，电荷量增大，电场强度增大；根据%B=注一%=0P=EdpB可知P点电势升高，由受力可知，油滴带负

电,则油滴在P点的电势能珞减小，故A错误；

B.极板B向上平移，根据。=可知电容。增大，根据。=2，5=.可知极板间电势差不变，电荷

4兀府dUa

量增大，电场强度增大；根据UAP=04-沐=及弧）由于电源负极接地，电势一直为0,则入板电势等于电源

电动势大小，即人板电势不变。可知P点电势降低，带负电油滴在P点的电势能珞增大，故B错误；

C.极板力向上平移，根据。=乎与，。=冬可知电容。减小，由于二极管的单向导电性，电容器不能放

4兀kdU

电，电容器的带电荷量Q不变，则电场强度E=¥=£=则孕可知电场强度不变，油滴所受静电力不

aCd,8上

变，带电油滴静止不动，故。正确；

D.极板B向下平移，根据。=一孚y,。=冬可知电容。减小，由于二极管的单向导电性，电容器不能放

4欣dU

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4板电势不变，可知B板电势降低，故。正确。故选CD。

OJ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，。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

/与时间力的关系图像,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轴在力1〜右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轴在右〜上时间内所围图形的面积将变小

【答案】AD

【详解】4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/=多解得q=It可知，/-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7?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=¥解得Q=CU所以电容器极板的带电量不变，即电流图线与力轴在打〜t2时间内所

围图形的面积不变，故。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。=若7

所以在电容器充电过程中极板的带电量Q=。7=警4可知，电容器极板所带电荷量变小，在放电过程中

4兀/以

释放的电荷量减小，即电流图线与右轴在右〜右时间内所围图形的面积将变小，故。正确。故选AD。

题目回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，河板固定在手机上，

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间距离为诙，电压传感器

示数为仇，已知弹簧的劲度系数为k,N板质量为rn,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

_电压—

传感器

A.电容器的电容变大B.M、N板间的电场强度不变

C.电压传感器示数为伍（1+罟D.电压传感器示数为伍（1-亲亨）

【答案】BC

【详解】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，N板将压缩弹簧，

两极板间距增大，令极板间距为d,根据。=二苧二可知，电容器的电容变变小，故4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。=孕，E=与解得石=坐£■可知，河、N板

UaeS

间的电场强度不变，故B正确；

CD.没有加速运动前有。=:学丁，C=冬加速运动之后有。=厂》，C=g,N板所受外力的合力

47T/VO«OUO4nkodU

等于弹簧压缩后的弹力，则有2%（d—d0）=ma解得U=”（1+1等）故。正确，。错误。故选

V2kdo/

三、电路中的电容卷模型

［醺］9］如图所示的电路中，电源电动势为E,内阻为r,凡、晶为定值电阻，R1为滑动变阻器，入=凡=T,

变阻器品的总阻值为3r,。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Si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

A.将滑动变阻器后的滑动头向左移动，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B的滑动头向左移动，电压表的示数增大，变阻器B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52,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&的滑动头向左移动，凡上的电压增大，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，油滴向上运动，电场力做正功，电势能减小，故A错误；

B.将滑动变阻器用的滑动头向左移动，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=（cEc?凡=........-------不由数学知识可知，当R产R,+r=

凡，3+度+凡+”5无

%

2T

时，功率最大，则变阻器用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。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

则。的电势不变，带电油滴Q的电势能不变，故。正确。故选BO。

题目®如图所示,理想变压器的原线圈匝数为为=100,副线圈匝数九2=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，小灯泡刀（20匕40卬）、〃（30叱,30印）均恰好正常发光，乙2与乙1

相同，电容器。极板间有一质量为馆=0.01kg的带电小球处于静止状态，极板间距为d=3，^cm。重力加

速度g取lOm/s?,下列说法正确的是（）

A.小球带负电,电荷量为1x10-4C

B.Ri=100。

C.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

7

D.开关S闭合后,要使小球保持静止,需右移滑动变阻器72的滑片

【答案】AB

【详解】A.〃正常发光，所以电电压为d=30/，电流；3=L4,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=解得q=1xICT’c故A正确；

B.L正常发光，出两端电压5=20V,电流h=2A,根据当■=也解得5=100V由能量守恒UgU2I2

U2n2

+U3I3

解得《=0.7A,R尸一—1=100。故B正确；

A

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4B。

题目①在如图所示的电路中，定值电阻△产3Q、见=2Q、凡=1。、用=3Q,电容器的电容C=%F,电源

的电动势E=10V,内阻不计。闭合开关S、52,电路稳定后，则()

Ri

R3

E

A.&、6两点的电势差%=3.5»

B.电容器所带电荷量为1.4x10-6。

C.断开开关S2,稳定后流过电阻凡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2.4x10-5。

【答案】CD

【详解】4设电源负极的电势为零，则a点的电势为%=—晶=4V,b点的电势为3产—&=

7.5V;

a、b两点的电势差Uab=(pa—(pb=—3.5V故4错误；

-6

B.电容器所带电荷量为Q=CUba=4x10x3.5C=1.4x10-5。故石错误；

C.断开开关S2,稳定后流过电阻用的电流与断开前相比将不发生变化，故。正确；

D.断开开关$2,稳定后a点的电势为Q=10V,b点的电势为也=一凡=7.5V,a、b两点的电势差

IL31Rq

为以产血一血=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

6

^Q=Cg-UQ=4xWx(2.5+3.5)C=2.4x10-5。故D正确。故选CDo

意目3如图所示的电路中，电源石的内阻忽略不计，定值电阻扁、此的阻值相等，两电容器G、a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G、G的带电荷量之比为1:1

B.开关S断开时，电容器G、G的带电荷量之比为1:2

C.闭合开关S瞬间，电容器G将会充电，电容器G将会放电

D.闭合开关S,电流再次稳定后，电容器C?所带的电荷量比初始时多

【答案】AD

【详解】。.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、反串联在电路中，阻值相等，电容器G与。2两端的电势差相等，根据Q=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，用被短路，电容器G两端电压将减小为0匕它将会放电，几分压会增大，电容器G将

会充电，所带的电荷量将会增多，故。错误，。正确。故选ADo

四、磁场中的电容卷模型

：题目国］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,

杆的质量为小，定值电阻为用其余电阻不计，电容器电容为。（未充电），金属杆与导轨接触良好，开关K与

触点I或H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拉的过程中，对该过程下列说法正

A.若开关K与触点I接通，电阻R产生的焦耳热为m啦

B.若开关K与触点I接通，通过电阻R的电荷量为^

C.若开关K与触点II接通，杆的重力对杆的冲量为J2mgm+B217cg

D.若开关K与触点H接通，电容器所充的电能为:2gh

B2I?C+m

【答案】BC

【详解】A若开关K与触点I接通，由能量关系可知小9/1=:馆/+。则电阻五产生的焦耳热小于佻丸

选项4错误；

B.若开关K与触点I接通，通过电阻A的电荷量为q=孰力=等=旦丝选项B正确；

RIL1L

C.若开关K与触点11接通，则回路电流/==-△<0—BLRG=BLCa由牛顿第二定律mg—

Z.ALti_JkL>4-XU

BIL—ma

解得a=----一可知导体棒做匀加速运动，下落九时无=重力的冲量IG—mgt解得

m+BEC2

2

IG=y/2mgh{m+Bl3C)选项C正确；

D.若开关K与触点II接通，根据动能定理可知H库=—(rng/z—mzzA)=—电容器所充的电能

为E=—收=慧华L0选项。错误。故选B。。

E^lJC+m

If■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，导轨间距为原一质量为机,电阻不计的导体棒垂直横跨在导轨上，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

。，定值电阻为R。首先将开关52与d接通，待电路稳定后再将开关&与b点相接、开关$2与c点相接,当

导体棒匀速时，将开关S2与c点断开、开关&与a接通,导体棒运动一段距离后速度为零。下列说法正确

C.从Si与a接通至导体棒速度为零用时1=厘

Bd

7TUVR

D.若导体棒匀速运动时速度为明&与a接通后导体棒位移力

【答案】BD

【详解】将开关Si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

Bldt—mv其中=C{E—U)解得v=―C'gE_选项人错误：

CB^+m

B.当$与a刚接通瞬间对导体棒=/=g•解得导体棒的加速度a=——组萼——选项B正

RmR(CB2#+m)

确；

CD.从Si与a接通至导体棒速度为零时，由动量定理BZ'd£=?7w其中/'£=q==旦薯■解得力=

RR

mvR•fl

因此过程中导体棒做变减速运动，则运动时间a#—=乌与选项C错误，。正确。故选BDo

VB2d2

题目也如图所示,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