电容器动态变化模型-高考物理电场常用模型（解析版）

2023年高考物理静电场常用物理模型最新模拟题精练

专题6.电容器动态变化模型

一.选择题

1.（2022年9月辽宁省朝阳市凌源市质检）如图所示，电动势为£、内阻不计的直流电源与平行板电容器

连接，电容器下极板接地，带负电油滴被固定于电容器中的。点，静电计所带电量可被忽略。下列判断正

确的是（）

A.若开关K闭合且将下极板竖直向上移动一小段距离后，则静电计指针张角不变，平行板电容器的电容值

将变大

B.若开关K闭合且将下极板竖直向上移动一小段距离后，则电容器电压不变，带电油滴的电势能不变

C.若开关K闭合一段时间后断开，再将下极板向下移动一小段距离，则电容器中场强变小

D.若开关K闭合一段时间后断开，再将下极板向下移动一小段距离，则带电油滴所受电场力不变

【参考答案】AD

【名师解析】若开关K闭合且将下极板竖直向上移动一小段距离后，根据平行板电容器的决定式，可知平

行板电容器的电容值将变大。由于直流电源与平行板电容器连接，平行板电容器的电压不变，而静电计测

量的是平行板电容器的电压，所以静电计指针张角不变，选项A正确；若开关K闭合且将下极板竖直向上

移动一小段距离后，则电容器电压不变，由于下极板接地电势为零，所以带电油滴的电势能增大，选项B

错误；若开关K闭合一段时间后断开，电容器极板带电荷量不变，再将下极板向下移动一小段距离，电容

器极板之间的电场强度不变，带电油滴所受电场力不变，选项C错误D正确。

2.（2021广东潮州第一次质检）如图所示的实验装置可用来探究影响平行板电容器电容的因素，其中电容器

左侧极板B和静电计外壳均接地，电容器右侧极板A与静电计金属球相连，使电容器带电后与电源断

开，下列操作能使静电计的指针张角变大的是

A.减小A板与B板之间的水平距离

B.将橡胶棒插入A板与B板之间

C.A板位置不动，将B板稍微竖直向下平移

D.将A板也接地

【参考答案】C

【命题意图】本题考查探究影响平行板电容器电容的因素实验及其相关知识点。

【解题思路】电容器带电后与电源断开，电容器极板带电荷量不变，减小A板与B板之间的水平距离，电

场强度不变，由U=Ed可知两极板之间的电势差减小，静电计的指针张角变小，选项A错误；将橡胶棒插入

A板与B板之间，电容器电容C增大，由C=Q/U可知，U减小，静电计的指针张角变小，选项B错误；A板

位置不动，将B板稍微竖直向下平移，电容器电容C减小，由C=Q/U可知，U增大，静电计的指针张角变大,

选项C正确；将A板也接地，两极板电压为零，静电计的指针张角为零，选项D错误。

3.（2020江苏模拟2）如图所示，一平行板电容器的电容为C,所接电源的电动势为£,两板间。、b、

c三点的连线构成一等腰直角三角形.三角形的两直角边长均为L其中。6边与两板平行，当一个一q的检

验电荷从无限远处被移到极板间的。点时，电场力做的功为W.下列说法中正确的是（）

A.电容器所带电荷量为CE

B.检验电荷在。点的电势能W

w

C.检验电荷在a点的电势为日

q

D.若增大两板间距离时，a、c两点间电势差不变

【参考答案】AC

【名师解析】根据电容器的电压、电荷量和电容的关系可知，电荷量Q=CE,A正确；一q的检验电荷从

电场的无限远处被移到a点时，电场力做的功为W,则电荷的电势能减小W,在无限处电荷的电势能为零,

则电荷在。点的电势能为Ep=—W,B错误；。点的电势伽=言=§,C正确；设两极板M、N间距离

为d,三角形的两直角边长为La、c间的电势差为Lsin45。="等,增大两板间距离时，a、c

两点间的电势差变小，故D错误.

4,（2020高考精优预测卷）如图所示的电路中，A8和CD为两个水平放置的平行板电容器，A8板间有

一点尸，闭合开关K,待电路稳定后将开关断开。现将一有机玻璃板（图中未画出）插入CO板间，则下列

说法正确的是（）

A、C。平行板电容器的电容减小B.尸点电势降低

C.两板间的电场强度增大D.电阻R中有向右的电流

【参考答案】B

【名师解析】：将玻璃板插入CD板间，则相对介电常数£增大，其他条件不变，由C=9可知，CD平

471kd

行板电容器的电容增大，故A错误；电容器两板间电压：U=—&—,断开开关后，两电容器总电荷量

^AB+CCD

不变，由于CD电容器的电容增大，依据C=2可知，电容器两板间电势差均变小，由£=且可知，AB板间

Ud

电场强度变小，则P点与B板间的电势差变小，因为B板接地电势始终为零，则P点电势降低，故B正确,

C错误；由于插入玻璃板的过程中，电容器两板间电势差变小，则AB电容器放电，电阻R中有向左的电流,

故D错误。

5.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，静电计所带电荷

量很少，可被忽略，一带负电的油滴被固定于电容器中的P点，现将平行板电容器的上极板竖直向下平移

一小段距离，则下列说法正确的是（）

A.平行板电容器的电容将减小

B.带电油滴的电势能将减少

C.静电计指针的张角变小

D.若将上极板与电源正极断开后，再将下极板左移一小段距离，则带电油滴所受的电场力不变

【参考答案】B

【名师解析】由C=抽知，将平行板电容器的上极板竖直向下平移一小段距离，d减小，C增大，A错误;

U不变，静电计指针的张角不变，C错误；由£=苓知，E增大，则P点与负极板间的电势差增大，P点的

电势升高，Ep=(pq,又油滴带负电，则带电油滴的电势能将减少，B正确；若将上极板与电源正极的导线

断开后再将下极板左移一小段距离，Q不变，由C=^知，S减小，C减小，由U=8得，电压U增大，

场强E=5增大，带电油滴所受的电场力增大，D错误.

6.研究与平行板电容器电容有关因素的实验装置如图所示。下列说法正确的是

A.实验前，只用带电玻璃棒与电容器。板接触，能使电容器带电

B.实验中，只将电容器6板向上平移，静电计指针的张角变小

C.实验中，只在极板间插入有机玻璃板，静电计指针的张角变大

D.实验中，只增加极板带电量，静电计指针的张角变大，表明电容增大

【参考答案】A

【名师解析】实验前，只用带电玻璃棒与。板接触，能使电容器。板带电，b板上由于静电感应会带上异

种电荷，A正确；只将6板向上平移，电容器两极板正对面积S变小，由C=照可知C变小，且。不变,

由。=苫可知，U变大，静电计指针张角变大，B错误；只在极板间插入有机玻璃板，&变大，由C=磊可

知，C变大，且。不变，由U=g可知，U变小，静电计指针张角变小，C错误；增加极板带电荷量、静电

计指针张角变大，说明电压U变大，由可知，电容大小与极板带电荷量无关，故D错误。

7.在如图所示电路中，A、8是构成平行板电容器的两金属极板，P为其中的一个定点，将开关S闭合,

电路稳定后将A板向上平移一小段距离，则下列说法正确的是

A.电容器的电容增加

B.在A板上移过程中，电阻R中有向上的电流

C.A、B两板间的电场强度增大

D.尸点电势升高

【参考答案】B

【名师解析】根据知，当A板向上平移一小段距离，间距d增大，其他条件不变，则导致电容

变小，故A错误；在A板上移过程中，电容减小，由于极板电压不变，则极板带电荷量减小，因此电容器

处于放电状态，电阻R中有向上的电流，故B正确；根据E=乌与。=篙相结合可得£=坐，由于电荷

CIorO

量减小，场强大小变小，故C错误；因场强变小，导致尸点与8板的电势差减小，因8板接地，电势为零,

即尸点电势降低，故D错误。

8.（6分）（2023山东潍坊联考）如图所示，水平金属板A、B分别与电源两极相连，带电油滴处于静止状

态。现将B板右端向下移动一小段距离，两金属板表面仍均为等势面，则该油滴（）

U.B・油滴

0^-L1

...."£："££一

A.仍然保持静止B.竖直向下运动

C.向左下方运动D.向右下方运动

【参考答案】D

【名师解析】B板右端向下移动一小段距离，两板间的平均距离增大，根据E=U可知液滴所在处电场

d

强度减小，油滴竖直方向将向下运动；

由于两金属板表面仍均为等势面，电场线应该与等势面垂直，所以油滴靠近B板时，电场线方向斜向右

上方，如图所示，故水平方向油滴向右运动；

所以油滴向右下方运动，故D正确、ABC错误。

【方法归纳】B板右端向下移动一小段距离，两板间的平均距离增大，分析电场强度的变化；油滴靠近

B板时，电场线方向斜向右上方，由此分析竖直方向和水平方向的运动情况即可。

9一平行板电容器充电后与电源断开，负极板接地，两板间有一个正检验电荷固定在P点，如图所示,

以C表示电容器的电容、E表示两板间的场强、。表示P点的电势，W表示正电荷在尸点的电势能，若正

极板保持不动，将负极板缓慢向右平移一小段距离/o,则下列关于各物理量与负极板移动距离无的关系图像

中正确的是（）

【参考答案】.c

【名师解析】由c=，C与两极板间距离d成反比，C与X不是线性关系，选项A错；电容器充

Q=CU,。=&/得£=坪是定值，选项错；因负极板接

电后与电源断开，电荷量不变，由B

c=4nkd、

地，电势为零，所以尸点电势为夕=E（L—x）,工为P点到负极板的初始距离，E不变，。随x增大而线性减

小，选项C正确；由W=q°知W与电势夕变化情况一样，选项D错。

10.一平行板电容器两板之间的距离，和两板正对面积S都可以调节，电容器充电后与电源断开，以

〃表示电容器两极板间电压，£表示两极板间的电场强度，则（）

A.当S减小、d增大时,U增大、E增大

B.当S增大、一不变时,U减小、E不变

C.当d减小、S减小时,。增大，£增大

D.当d增大、S不变时,U增大、E减小

【参考答案】.A

【名师解析】电容器充电后与电源断开，可知电容器的电荷量。不变，由。=篇知，当S减小、d

增大时，C减小，由。=CU知U=*增大，由E寸=g=甯知E增大，A正确；同理当S增大、d不

变时，C增大，U减小，E减小，B错误；当d减小、S减小时，无法确定C、U、E的变化情况，C错误;

当d增大、S不变时，C减小，U增大,E不变,D错误。

11.如图所示，平行板电容器两板间有一带电小球（可视为质点），当电容器的电荷量为Q（A板带正电）时，

小球恰好静止在P点，当电容器的电荷量突增到。2时，带电小球开始向上运动，经时间B使A板带负电,

B板带正电，电荷量仍为。2,则再经时间r带电小球刚好回到尸点，不计一切阻力，小球运动中没与极板

相碰，贝）

B

Ai।

A.02=2QB.Q2=3Q

c.22=401D.22=521

【参考答案］A

【名师解析】因小球静止，所以有mg=（rj-,只改变电容器两极板的电荷量时有机0=源一mg,再改

变电容器两极板的电性有ma2=cr^+mg,而两段相等时间内位移满足3的尸=一（。1"一^^彷，联立得5=

25,又因。=CU,所以。2=2QI,A正确。

12.平行板电容器的两板A、B接于电池两极，一个带正电小球用绝缘细线悬挂在电

容器内部，闭合开关S,电容器充电，这时悬线偏离竖直方向夹角为仇如图所示，那

么（）

A.保持开关S闭合，将A板稍向8板靠近，则6增大

B.保持开关S闭合，将A板稍向上移，则。减小

C.开关S断开，将A板稍向2板靠近，则6不变

D.开关S断开，将A板稍向上移，则6减小

【参考答案］AC

【名师解析】保持开关S闭合，电容器两极板间的电势差不变，A板向2板靠近，极板间距离减小，

根据E=号知，电场强度E增大，小球所受的电场力变大，。增大，故A正确；保持开关S闭合，仅将4板

沿极板方向上移少许，电容器两极板间的电势差不变，板间距离也不变，则板间场强不变，小球所受的电

场力不变，。不变，故B项错误；断开开关S,电容器所带的电荷量不变，根据E=%、C*。=孺联

立得，E=曙,则d变化，E不变,电场力不变，6不变，故C正确，D错误。

GfkJ

13.如图所示，两平行金属板竖直放置且B板接地，其间有用绝缘细线悬挂的带电小球，当给两金属板充

电。后，悬线与竖直方向夹角为。=?因电离作用，两金属板的电荷量缓慢减小（小球电荷量假设不变），

以致悬线与竖直方向间的夹角逐渐减小，则在夹角减少到装的过程中，下列说法正确的是（）

A.细线拉力逐渐增大

B.细线拉力大小不变

C.电容器两极板减小的电荷量为多

D.电容器两极板减小的电荷量为与

【参考答案］D

【名师解析】小球受到重力加g、细线的拉力吊和水平向右的电场力产的作用而处于动态

平衡（如图所示），由无=枭可知，。减小，后也减小，A、B错误；令两极板间距离为4,电

容器的电容为C,由图知tan0\$=照/令减小的电荷量为A。，同理可得tan仇=

，rigifci：x_zu

q（2肃）,联立解得AQ=1。，c错误，D正确。

ifLtdJ

14.如图所示，平行板电容器两极板水平放置，电容为C,开始时开关闭合，电容器与一直流电源相连，极

板间电压为。，两极板间距为力电容器储存的能量E=；CL/2。一电荷量为一4的带电油滴，以初动能及。

从平行板电容器的两个极板中央水平射入（极板足够长），带电油滴恰能沿图中所示水平虚线匀速通过电容

A.保持开关闭合，仅将上极板下移带电油滴仍能沿水平线运动

4

B.保持开关闭合，仅将上极板下移4,带电油滴将撞击上极板，撞击上极板时的动能为％0+吆

4k012

C.断开开关，仅将上极板上移g,带电油滴将撞击下极板，撞击下极板时的动能为巳。+—

46

D.断开开关，仅将上极板上移若不考虑电容器极板的重力势能变化，外力对极板做功至少为工缈2

48

【参考答案】BD

【名师解析】

保持开关闭合，开始时带电油滴沿直线匀速通过电容器，贝U：^-=mg

d

保持开关闭合，仅将上极板下移《，则向上的电场力大于重力，故带电油滴向上运动，故选项A错误；到

4

达上极板时动能为则根据动能定理：粤-mgJd=Ek-Ek。,以上两个方程式联立可以得到到达

~d4

14）

上极板的动能为：Ek=Ek。畏，故选项B正确；断开开关，电量不变，当两极板间距离发生变化的时候,

场强不变，即电场力不变，故粒子仍沿直线运动，故选项C错误；断开开关，仅将上极板上移则两板

4

之间距离为2d,则。=旦，c1=,则整理可以得到：c.=±c,根据c=2和。=义，整理

44ikd,,55UTJ

4兀k——d口

4

可以得到：U=-U＞则上移之后电容器储存的能量为：E=-CU'2=-CU^所以增加的能量为：

428

\E=E-E=-CU2--CU2=-CU2'故外力对极板做功至少为故选项D正确。

8288

考点：电容器、带电粒子在匀强电场中的运动

【名师点睛】本题考查了带电微粒在复合场中的运动，得出合力的方向以及极板间距离变化后电场力和重

力的关系是解决本题的关键。

15.如图所示，A、B为平行板电容器的金属板，G为静电计.开始时开关S闭合，静电计指针张开一定角

度.下列操作可使指针张开角度增大一些的是（）

A.保持开关S闭合，将R上的滑片向右移动

B.断开开关S后，将A、B两极板分开一些

C.断开开关S后，将A、B两极板的正对面积减小一些

D.保持开关S闭合，将A、B两极板分开一些

【参考答案】BC

【名师解析】保持开关s闭合，电容器两极板的电势差不变，等于电源电动势，静电计指针张开的角度不

变，选项AD错误。断开开关S后，