2023-2025北京高三（上）期末物理汇编：电容器的电容

第1页/共1页2023-2025北京高三（上）期末物理汇编电容器的电容一、单选题1．（2025北京房山高三上期末）如图所示为研究电容器充放电实验的电路图。将S拨至1给电容器充电，充电完毕后，将S拨至2让电容器放电。已知电源的电动势为，内阻为，电容器的电容为，电阻的阻值为。下列说法正确的是（）A．充电过程，电流表示数逐渐增大B．充电过程，电源为整个电路提供的电能为C．放电过程，通过电阻的电流方向向左D．放电过程，通过电阻的电荷量为2．（2025北京朝阳高三上期末）如图所示，指纹传感器在一块半导体基板上有大量相同的小极板，外表面绝缘。当手指的指纹一面与绝缘表面接触时，由于指纹凸凹不平，凸点处与凹点处分别与半导体基板上的小极板形成一个个正对面积相同的电容器，若每个电容器的电压保持不变，则（）A．指纹的凸点处与极板距离近，电容小 B．指纹的凹点处与极板距离近，电容大C．手指挤压绝缘表面，极板带电量增大 D．手指挤压绝缘表面，极板带电量减小3．（2024北京通州高三上期末）如图甲所示，利用电流传感器观察一固定电容器充放电过程，开关S先掷向1端，电源给电容器充电，开关S再掷向2端，电容器放电，放电过程中电流I随时间t变化的图像如图乙所示，根据图乙所示，下列说法正确的是（） A．电容器的电容逐渐减小B．电容器所带的电荷量逐渐增加C．将R换成更大的阻值，图像与坐标轴所围的面积会减小D．用紧靠纵轴的狭长矩形的面积可估算0.2s内电容器释放的电荷量4．（2024北京东城高三上期末）富兰克林曾用莱顿瓶收集“天电”，莱顿瓶相当于电容器，其结构如图所示。为提升莱顿瓶的电容值，以下做法正确的是（）A．升高莱顿瓶的电压 B．增加铜杆上的电荷量C．增加内外锡箔的高度 D．增加玻璃瓶壁的厚度5．（2024北京石景山高三上期末）某同学用传感器做“观察电容器的充放电”实验，采用的实验电路如图所示。将开关先与“1”端闭合，对电容器进行充电，充电完毕后再将开关与“2”端闭合，电容器放电。在下列通过传感器的电流i随时间t变化的四个图像中，正确的是（） B．C． D．6．（2024北京大兴高三上期末）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，只将电容器板向左平移，静电计指针的张角变小B．实验中，只将电容器板向上平移，静电计指针的张角变大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，只增加极板带电荷量，静电计指针的张角变大，表明电容增大7．（2024北京大兴高三上期末）如图所示，平行板电容器与电源连接，下极板接地，开关闭合，一带电油滴在电容器中的点处于静止状态。下列说法正确的是（）A．保持开关闭合，板竖直上移一小段距离，电容器的电容增大B．保持开关闭合，板竖直上移一小段距离，点的电势将升高C．保持开关闭合，板竖直上移一小段距离过程中，电流计中电流方向向右D．开关先闭合后断开，板竖直上移一小段距离，带电油滴向下运动二、多选题8．（2025北京海淀高三上期末）如图所示，将某种均匀电介质插入带电平行板电容器的极板A和极板B之间，本来正、负电荷中心重合的分子，在两极板间电场的作用下，其正电荷中心与负电荷中心分离，在电介质左、右表面出现净剩电荷。电容器极板上所带电荷量保持不变。下列说法正确的是（）A．平行板电容器的极板A带正电B．插入电介质后，两极板间的电场强度比无该电介质时小C．插入电介质会使电容器的电容增大D．插入电介质的过程中，静电力对电介质不做功三、实验题9．（2025北京海淀高三上期末）某同学借助电流传感器和电压传感器，利用如图所示电路观察电容器的充、放电现象。实验时，先将开关S与1端相连，待电路稳定后，将开关S掷向2端，传感器将信息传入计算机。(1)将开关S与1端相连，观察到的电流、电压随时间变化的图线、图线，可能是图中的___________。A． B． C．(2)该同学进一步研究影响电容器充电所用时间的因素。改变电路中的可调电阻的阻值、电容器的电容，测量从充电开始至电压达到稳定所用时间。表中为该同学得到的部分实验数据。依据表中数据，能初步得出结论：仅增大电容器的电容，电容器充电用时变；仅增大可调电阻的阻值，电容器充电用时变。（选填“长”或“短”）电源电动势电容电阻充电用时6.0220050.396.01500051.236.015000101.786.015000152.246.02200051.44(3)待电路稳定后，将开关S掷向2端，研究电容器放电规律。可调电阻阻值为时，图线如图所示。保持电源、电容器不变，在图中，定性画出可调电阻阻值为时的图线。10．（2025北京西城高三上期末）把直流电源、电阻、电容器、电流表、电压表以及单刀双掷开关组装成图1所示的电路进行实验，观察电容器充、放电过程。(1)先将开关S接1，观察到电流表示数（）A．逐渐增大到某一值后保持不变B．逐渐增大到某一值后迅速减小C．迅速增大到某一值后保持不变D．迅速增大到某一值后逐渐减小(2)待电压表示数稳定后，将开关S接2，测得电流随时间变化的图线如图2所示。则放电过程中通过R的电荷量C（结果保留2位有效数字）。(3)该同学在分析数据时，用电容器的电容与充电后电压表稳定示数的乘积求出电荷量，他发现与有明显差异。多次重复实验发现这种差异总是存在。请判断（选填“>”或“<”），产生这一差异是由于的影响（选填“电流表”、“电压表”或“电阻”）。11．（2024北京丰台高三上期末）物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据分析等。图甲是观察电容器充、放电现象的实验电路。某时刻，电流自右向左通过电流传感器，电容器在（选填“充电”或“放电”）。图乙为电容器在此过程中电流随时间变化的图像，请在图丙中画出此过程中电容器所带电荷量随时间变化的图像。

12．（2024北京昌平高三上期末）在“用传感器观察电容器的充、放电现象”实验中，按图甲所示连接电路。电容器C电容为50μF，电源电动势为8.0V，内阻不计。先使开关S与1端相连，一段时间后，把开关S掷向2端。（1）开关S改接2后，电容器进行的是（选填“充电”或“放电”）过程，在此过程中，通过图中电阻R的电流方向为（选填“由a到b”或“由b到a”）。（2）在电容器充电的过程中，电源产生的总电能E=。（3）用不同电动势的电源对该电容器充电，充电完成后，极板所带电荷量Q与极板电压U的关系图线如图乙所示。当极板电压U为8.0V时，电容器的电势能Ep=。13．（2024北京海淀高三上期末）图所示为“观察电容器的充、放电现象”的实验电路，其中为电源，为电容器，为定值电阻，S为单刀双掷开关，电流表A的零刻线在中央。（1）开关S接1时，给电容器充电；开关接2时，电容器对电阻放电。下列说法正确的是。A．充电过程中，电压表示数先迅速增大，然后逐渐增大并稳定在某一数值B．充电过程中，电流表示数先迅速增大，然后逐渐增大并稳定在某一数值C．放电过程中，电压表的示数均匀减小至零D．放电过程中，电流表中的电流方向从左到右（2）用上述电路还可以粗测电容器的电容：开关S接1，给电容器充电；一段时间后开关S接0，记下此瞬间电压表的示数，并以此时为计时起点，利用手机的秒表功能，电压表示数U每减小1V或0.5V记录一次对应的时间t。实验中，所用电压表的量程为15V，内阻为15kΩ。实验数据所对应的点已描绘在图17所示的U-t图中，则可知该电容器的电容值约是μF。四、解答题14．（2023北京丰台高三上期末）如图所示，绝缘支架悬挂一金属槽，槽中盛有导电液体，槽底部有一小孔，此小孔可以让槽中的液体一滴一滴无初速度地滴落。在槽下端通过绝缘支架水平挂一金属板A，A板中间挖一小孔且正对槽的小孔，两孔距离较为接近。现将槽和极板A接入电源，电源电压为U，当槽中液滴位于A板小孔（不与A板接触）但未滴落时，可将槽和液滴所构成的整体视作与A板共同构成电容器，电容大小为，液滴滴落时所带电荷量与总净剩电荷量的比值称为带电系数k（k为定值）。在A板正下方的绝缘底座上水平放置另一金属极板B，A板与B板构成电容为的电容器，通过调节槽中的液滴下落频率，保证A、B极板间不会同时存在两滴液滴。已知A、B板间距为h，重力加速度为g，A板接地，槽中导电液体的液面变化可以忽略不计，A板相较于小孔尺寸可视为无限大金属板，不考虑空气中带电粒子对装置的影响以及液滴对A、B板间电容的影响，开始时B极板不带电。（1）求滴落时液滴所带电荷量Q；（2）若液滴质量为m，求极板B可获得的最高电势；（3）第n滴液滴落到B板后，请推导第滴液滴所受静电力F与滴数n的函数关系式，并求出第n滴液滴刚落到B板时，A、B极板所构成电容器储存的电场能。

参考答案1．D【详解】A．充电过程，电流表示数逐渐减小，故A错误；B．充电过程，电源为整个电路提供的电能为故B错误；C．充电结束后，电容器上板带正电，则放电过程，通过电阻R的电流方向向右，故C错误；D．充电结束后，电容器带电量为Q=CE则放电过程，通过电阻R的电荷量为CE，故D正确。故选D。2．C【详解】AB．根据指纹的凸点处与极板距离近，电容大；指纹的凹点处与极板距离远，电容小，选项AB错误；CD．根据手指挤压绝缘表面，手指与极板间距减小，则电容C变大，电容器的电压保持不变，则根据Q=CU可知，极板带电量增大，选项C正确，D错误。故选C。3．D【详解】A．根据可知，电容器的电容不随极板间电压的变化而变化，由电容器本身决定。故A错误；B．由图乙可知，放电过程中，电容器所带的电荷量逐渐减少。故B错误；C．电容器放电时，电阻R的作用相当于导体，只更换电阻R，图像下面所围的面积表示电容器的总电荷量量不会改变。故C错误；D．根据可知，图乙中紧靠纵轴的狭长矩形的面积表示0.2s内电容两端减少的电荷量，故D正确。故选D。4．C【详解】AB．根据电容的决定式可知莱顿瓶的电容与莱顿瓶的电压、铜杆上的电荷量无关，故AB错误；CD．内外锡箔纸形成一个电容器，玻璃瓶壁为电容器的介质。增加内外锡箔纸的高度，电容器正对面积变大，莱顿瓶的电容值变大，增加玻璃瓶壁厚度，电容器两极板间距离增大，莱顿瓶的电容值变小，故C正确，D错误。故选C。5．A【详解】充电过程中，电容器两极板间的电压逐渐增大，电源电动势和电容器两极板间的电势差逐渐减小，充电电流逐渐变小，经过电流传感器的充电电流为从上到下，放电过程中，电容器两极板间的电压逐渐减小，放电电流逐渐减小，且减小得越来越慢，电容器上极板带正电，经过电流传感器的放电电流为从下到上，故图A符合要求。故选A。6．B【详解】A．实验前，只将电容器板向左平移，两极板间的间距增大，根据可知电容器电容减小，电容器带电量不变，根据可知电容器两端电压增大，静电计指针的张角变大，故A错误；B．实验中，只将电容器板向上平移，电容器正对面积减小，则电容器电容减小，电容器带电量不变，则电容器两端电压增大，静电计指针的张角变大，故B正确；C．实验中，只在极板间插入有机玻璃板，介电常数增大，可知电容器电容增大，电容器带电量不变，则电容器两端电压减小，静电计指针的张角变小，故C错误；D．电容只与电容器本身有关，与极板带电荷量无关，故电容器电容不变，故D错误。故选B。7．B【详解】A．保持开关闭合，则电压恒定不变，A板竖直上移一小段距离，根据电容的决定式，可知电容C减小，故A错误。B．根据，可知电场强度减小，根据U=Ed可知，P点与下极板的距离不变，但E减小，故P点与下极板的电势差减小，下极板带正电，故P点的电势升高，故B正确。C．根据Q=CU可知，电容减小，电荷量减小，电容器放电，电流计中电流方向向左，故C错误。D．开关S先闭合后断开，则电荷量Q不变，A板竖直上移一小段距离，电场强度恒定不变，故带电油滴静止不动，故D错误。故选B。8．BC【详解】A．由题图电介质左、右表面出现净剩电荷的正、负可知，平行板电容器极板间的场强向左，则极板B带正电，极板A带负电，故A错误；BC．根据，可知插入电介质会使电容器的电容增大；由于电容器极板上所带电荷量保持不变，根据可知，两极板间的电势差减小，根据可知，插入电介质后，两极板间的电场强度比无该电介质时小，故BC正确；D．插入电介质的过程中，静电力对电介质中的正、负电荷都做正功，故D错误。故选BC。9．(1)C(2)长长(3)【详解】（1）将开关S与1端相连，给电容器充电，则充电电流逐渐减小为零，电容器极板上所带电荷量逐渐增多，两极板之间的电压逐渐增大。故选C。（2）[1][2]根据表格数据可知仅增大电容器的电容，电容器充电用时变长；增大可调电阻的阻值，电容器充电用时变长。（3）因为，所以电容器的放电时间变长开始放电时的电流变小，电容器所带电荷量不变，即i-t图像与坐标轴所围面积不变，如下图虚线所示10．(1)D(2)(3)<电压表【详解】（1）先将开关S接1，电源给电容器充电，电路中存在充电电流，且随着电荷量的增多，充电电流逐渐减小为零，所以观察到电流表示数是迅速增大到某一值后逐渐减小。故选D。（2）图像与坐标轴所围面积表示电荷量，所以通过电阻R的电荷量为（3）[1][2]因为有电压表的存在，所以在放电时总有一部分电荷经过电压表放电，电容器所带电荷量不能全部经过电阻R，所以产生这一差异是由于电压表的影响。11．放电【详解】[1]若是充电过程则开关S接1，电容器上极板带正电，充电过程电流传感器上的电流方向是自左向右。充电完成后，若开关S接2，则电容器充当电源，因为电容器上极板带正电，所以放电过程中电流传感器上的电流方向是自右向左。所以根据题意可知该时刻电容在放电。[2]根据公式可知在图像中