2011-2020年高考物理试卷分类汇编之039.电容和电容器（含答案及解析）
文档属性
| 名称 | 2011-2020年高考物理试卷分类汇编之039.电容和电容器（含答案及解析） |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 405.0KB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 通用版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-08-07 14:14:37 | ||
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文档简介
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第39节 电容和电容器
1.2019年浙江选考卷2.下列器件中是电容器的是（ ）
答案：B
解析：A为滑动变阻器；B为电容；C为变阻箱；D为定值电阻，故选B。
2. 2012年物理江苏卷
2. 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
【答案】B
【解析】根据，电容C增大，根据,U减小，B正确。
3. 2012年理综浙江卷
20．为了测量储罐中不导电液体的高度，将与储罐外壳绝缘的两块平行金属板构成的电容器C置于储罐中，电容器可通过开关S与线圈L或电源相连，如图所示。当开关从a拨到b时，由L与C构成的回路中产生周期的振荡电流。当罐中的液面上升时
A．电容器的电容减小
B．电容器的电容增大
C．LC回路的振荡频率减小
D．LC回路的振荡频率增大
【答案】BC
【解析】根据平行板电容的电容公式 ，知道液面上升，则板间的平均电介质 增大，得C增大，B项对；LC振荡电路周期 ，在C增大时，T增大，所以频率减小，C项对。
4. 2012年物理海南卷
9．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
答：A D
解析：由选项A正确；由U=Ed，选项B错；保持d不变，则电容C不变，，Q加倍则U加倍，选项C错；保持d不变，则电容C不变，，，Q减半，则U减半，E减半，选项D正确。
5. 2014年物理海南卷
4．如图，一平行板电容器的两极板与一电压恒定的电源相连，极板水平放置，极板间距为d，在下极板上叠放一厚度为l的金属板，其上部空间有一带电粒子P静止在电容器中，当把金属板从电容器中快速抽出后，粒子P开始运动，重力加速度为g。粒子运动加速度为 （ ）
A． B．
C． D．
【答案】A
【解析】电容器的极板与电源相连，可知极板间电压恒定，有金属板存在时，板间电场强度为，此时带电粒子静止，可知，把金属板快速抽出后，板间电场强度为，此时粒子的加速度为，联立可得。
6.2016年新课标I卷14.一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
答案：D
解析：由可知，当云母介质抽出时，变小，电容器的电容C变小；
因为电容器接在恒压直流电源上，故U不变，根据Q=CU可知，当C减小时，Q减小。再由，由于U与d都不变，故电场强度E不变，答案为D。
7.2016年浙江卷14．以下说法正确的是
A.在静电场中，沿着电场线方向电势逐渐降低
B.外力对物体所做的功越多，对应的功率越大
C.电容器电容C与电容器所带电荷量Q成正比
D.在超重和失重现象中，地球对物体的实际作用力发生了变化
【答案】A
【解析】在静电场中，沿着电场线的方向电势逐渐降低，选项A正确；由功率P=可知选项B错误；C=是比值定义式，电容器的电容是由其自身决定的，电容C不与Q成正比，不与U成反比，选项C错误；地球对物体的实际作用力即为物体受到的重力，但物体超重或失重时，其受到的重力是不变的，改变的只是视重，故选项D错误。
8.2016年天津卷4、如图所示，平行板电容器带有等量异种电荷，与静电计相连，静电计金属外壳和电容器下极板都接地。在两极板间有一个固定在P点的点电荷，以E表示两板间的电场强度，Ep表示点电荷在P点的电势能，θ表示静电计指针的偏角。若保持下极板不动，将上极板向下移动一小段距离至图中虚线位置，则
A、θ增大，E增大 B、θ增大，Ep不变
C、θ减小，Ep增大 D、θ减小，E不变
【答案】D
【解析】若保持下极板不动，将上极板向下移动一小段距离，则根据可知，C变大，Q一定，则根据Q=CU可知，U减小，则静电计指针偏角θ减小；根据，Q=CU，联立可得：，可知Q一定时，E不变；根据U1=Ed1可知P点离下极板的距离不变，E不变，则P点与下极板的电势差不变，P点的电势不变，则EP不变；故选项ABC错误，D正确；故选D.
9. 2011年理综天津卷
5．板间距为d的平行板电容器所带电荷量为Q时，两极板间电势差为U1，板间场强为E1。现将电容器所带电荷量变为2Q，板间距变为d/2，其他条件不变，这时两极板间电势差为U2，板间场强为E2，下列说法正确的是
A．U2=U1，E2=E1 B．U2=2U1，E2=4E1
C．U2=U1，E2=2E1 D．U2=2U1，E2=2E1
答：C
【解析】
当电荷量变为2Q时，
C选项正确。
10.2020年新课标Ⅰ卷4.图（a）所示电路中，K与L间接一智能电源，用以控制电容器C两端的电压UC。如果UC随时间t的变化如图（b）所示，则下列描述电阻R两端电压UR随时间t变化的图像中，正确的是（ ）
【答案】A
【解析】根据电容器的定义式可知
结合图像可知，图像的斜率为，则1～2s内的电流I12与3～5s内的电流I35关系为I12=2I35
且两段时间中的电流方向相反，根据欧姆定律可知R两端电压大小关系满足UR12=2URI35
由于电流方向不同，所以电压方向不同。
故选A。
11. 2012年理综全国卷
24.（16分）如图，一平行板电容器的两个极板竖直放置，在两极板间有一带电小球，小球用一绝缘轻线悬挂于O点。先给电容器缓慢充电，使两极板所带电荷量分别为﹢Q和﹣Q，此时悬线与竖直方向的夹角为π/6。再给电容器缓慢充电，直到悬线和竖直方向的夹角增加到π/3，且小球与两极板不接触。求第二次充电使电容器正极板增加的电荷量。
【解析】根据力的平衡和力的合成(如下图)，，根据电场强度与电势差的关系及电容的定义得，所以；
第二次充电后，，
所以第二次充电使电容器正极板增加的电荷量.
12. 2014年理综安徽卷22．（14分）
如图所示，充电后的平行板电容器水平放置，电容为C，极板间距离为d，上极板正中有一小孔。质量为m、电荷量为+q的小球从小孔正上方高h处由静止开始下落，穿过小孔到达下极板处速度恰为零（空气阻力忽略不计，极板间电场可视为匀强电场，重力加速度为g）。求：
（1）小球到达小孔处的速度；
（2）极板间电场强度大小和电容器所带电荷量；
（3）小球从开始下落运动到下极板的时间。
【答案】（1） （2） （3）
【解析】（1）由 得
（2）在极板间带电小球受重力和电场力，有
得
得
（3）由 综合可得
13.2018年江苏卷8．如图所示，电源E对电容器C充电，当C两端电压达到80 V时，闪光灯瞬间导通并发光，C放电．放电后，闪光灯断开并熄灭，电源再次对C充电。这样不断地充电和放电，闪光灯就周期性地发光。该电路 （ BCD ）
A．充电时，通过R的电流不变
B．若R增大，则充电时间变长
C．若C增大，则闪光灯闪光一次通过的电荷量增大[来源:Zxxk.Com]
D．若E减小为85 V，闪光灯闪光一次通过的电荷量不变
解析：电容器充电时两端电压不断增大，所以电源与电容器极板间的电势差不断减小，因此充电电流变小，选项A错误；当电阻R增大时，充电电流变小，电容器所充电荷量不变的情况下，充电时间变长，选项B正确；若C增大，根据Q=CU，电容器的带电荷量增大，选项C正确；当电源电动势为85V时，电源给电容器充电仍能达到闪光灯击穿电压80V时，所以闪光灯仍然发光，闪光一次通过的电荷量不变，选项D正确。
14.2018年北京卷、19．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 ）
A．实验前，只用带电玻璃棒与电容器a板接触，能使电容器带电
B．实验中，只将电容器b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
解析：当用带电玻璃棒与电容器a板接触，由于静电感应，从而在b板感应出等量的异种电荷，从而使电容器带电，选项A正确；根据电容器电容的决定式，将电容器b板向上平移，
则正对面积S减小，电容C减小，根据，电量不变，则电压U增大，则静电计指针的张角变大，选项B错误；根据电容的决定式，只在极板间插入有机玻璃板，则介电常数ε增大，电容C变大，再根据，电量Q不变，则电压U减小，则静电计指针的张角变小，选项C错误；根据，电容器的电容大小只与正对面积S、极板间距d和介电常数ε有关，电容大小与极板的带电量Q无关。只增加极板带电量，Q增大，静电计指针的张角变大，表明U也增大，而电容不变，选项D错误。
15.2019年北京卷23.（18分）电容器作为储能器件，在生产生活中有广泛的应用。对给定电容值为C的电容器充电，无论采用何种充电方式，其两极间的电势差u随电荷量q的变化图像都相同。
（1）请在图1中画出上述u–q图像。类比直线运动中由v–t图像求位移的方法，求两极间电压为U时电容器所储存的电能Ep。
（2）在如图2所示的充电电路中，R表示电阻，E表示电源（忽略内阻）。通过改变电路中元件的参数对同一电容器进行两次充电，对应的q–t曲线如图3中①②所示。
a．①②两条曲线不同是______（选填E或R）的改变造成的；
b．电容器有时需要快速充电，有时需要均匀充电。依据a中的结论，说明实现这两种充电方式的途径。
“恒流源” （2）中电源
电源两端电压 ____ ____
通过电源的电流 ____ ____
__________________
（3）设想使用理想的“恒流源”替换（2）中电源对电容器充电，可实现电容器电荷量随时间均匀增加。请思考使用“恒流源”和（2）中电源对电容器的充电过程，填写下表（选填“增大”、“减小”或“不变”）。
答案： (1).如右侧答图所示
(2). a． R
b．要快速度充电时，只要减小图2中的电阻R；要均匀充电时，只要适当增大图2中的电阻R即可
（3） 增大 不变 不变 减小
解析：(1)由电容器电容定义式可得：，整理得：，所以图象应为过原点的倾斜直线，如图示：
由题可知，两极间电压为U时电容器所储存的电能即为图线与横轴所围面积，即，当两极间电压为U时，电荷量为，所以；
(2)a.由于电源内阻不计，当电容器充满电后电容器两端电压即电源的电动势，电容器最终的电量为：，q-t图线的斜率表示充电电流的大小，而充电电流由电路中的电阻大小决定，电阻大则充电电流小，充电到最终电量所需的时间长。由q-t图可知，两种充电方式最终的电量相同，只是时间不同，所以①②曲线不同是R造成的。
b.由图3可知，要快速度充电时，只要减小图2中的电阻R，要均匀充电时，只要适当增大图2中的电阻R即可。
(3)在电容器充电过程中在电容器的左极板带正电，右极板带负电，相当于另一电源，且充电过程中电量越来越大，回路中的总电动势减小，当电容器两端电压与电源电动势相等时，充电结束，所以换成“恒流源”时，为了保证电流不变，所以“恒流源两端电压要增大，通过电源的电流不变，在(2)电源的电压不变，通过电源的电流减小。
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第39节 电容和电容器
1.2019年浙江选考卷2.下列器件中是电容器的是（ ）
答案：B
解析：A为滑动变阻器；B为电容；C为变阻箱；D为定值电阻，故选B。
2. 2012年物理江苏卷
2. 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
【答案】B
【解析】根据，电容C增大，根据,U减小，B正确。
3. 2012年理综浙江卷
20．为了测量储罐中不导电液体的高度，将与储罐外壳绝缘的两块平行金属板构成的电容器C置于储罐中，电容器可通过开关S与线圈L或电源相连，如图所示。当开关从a拨到b时，由L与C构成的回路中产生周期的振荡电流。当罐中的液面上升时
A．电容器的电容减小
B．电容器的电容增大
C．LC回路的振荡频率减小
D．LC回路的振荡频率增大
【答案】BC
【解析】根据平行板电容的电容公式 ，知道液面上升，则板间的平均电介质 增大，得C增大，B项对；LC振荡电路周期 ，在C增大时，T增大，所以频率减小，C项对。
4. 2012年物理海南卷
9．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
答：A D
解析：由选项A正确；由U=Ed，选项B错；保持d不变，则电容C不变，，Q加倍则U加倍，选项C错；保持d不变，则电容C不变，，，Q减半，则U减半，E减半，选项D正确。
5. 2014年物理海南卷
4．如图，一平行板电容器的两极板与一电压恒定的电源相连，极板水平放置，极板间距为d，在下极板上叠放一厚度为l的金属板，其上部空间有一带电粒子P静止在电容器中，当把金属板从电容器中快速抽出后，粒子P开始运动，重力加速度为g。粒子运动加速度为 （ ）
A． B．
C． D．
【答案】A
【解析】电容器的极板与电源相连，可知极板间电压恒定，有金属板存在时，板间电场强度为，此时带电粒子静止，可知，把金属板快速抽出后，板间电场强度为，此时粒子的加速度为，联立可得。
6.2016年新课标I卷14.一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
答案：D
解析：由可知，当云母介质抽出时，变小，电容器的电容C变小；
因为电容器接在恒压直流电源上，故U不变，根据Q=CU可知，当C减小时，Q减小。再由，由于U与d都不变，故电场强度E不变，答案为D。
7.2016年浙江卷14．以下说法正确的是
A.在静电场中，沿着电场线方向电势逐渐降低
B.外力对物体所做的功越多，对应的功率越大
C.电容器电容C与电容器所带电荷量Q成正比
D.在超重和失重现象中，地球对物体的实际作用力发生了变化
【答案】A
【解析】在静电场中，沿着电场线的方向电势逐渐降低，选项A正确；由功率P=可知选项B错误；C=是比值定义式，电容器的电容是由其自身决定的，电容C不与Q成正比，不与U成反比，选项C错误；地球对物体的实际作用力即为物体受到的重力，但物体超重或失重时，其受到的重力是不变的，改变的只是视重，故选项D错误。
8.2016年天津卷4、如图所示，平行板电容器带有等量异种电荷，与静电计相连，静电计金属外壳和电容器下极板都接地。在两极板间有一个固定在P点的点电荷，以E表示两板间的电场强度，Ep表示点电荷在P点的电势能，θ表示静电计指针的偏角。若保持下极板不动，将上极板向下移动一小段距离至图中虚线位置，则
A、θ增大，E增大 B、θ增大，Ep不变
C、θ减小，Ep增大 D、θ减小，E不变
【答案】D
【解析】若保持下极板不动，将上极板向下移动一小段距离，则根据可知，C变大，Q一定，则根据Q=CU可知，U减小，则静电计指针偏角θ减小；根据，Q=CU，联立可得：，可知Q一定时，E不变；根据U1=Ed1可知P点离下极板的距离不变，E不变，则P点与下极板的电势差不变，P点的电势不变，则EP不变；故选项ABC错误，D正确；故选D.
9. 2011年理综天津卷
5．板间距为d的平行板电容器所带电荷量为Q时，两极板间电势差为U1，板间场强为E1。现将电容器所带电荷量变为2Q，板间距变为d/2，其他条件不变，这时两极板间电势差为U2，板间场强为E2，下列说法正确的是
A．U2=U1，E2=E1 B．U2=2U1，E2=4E1
C．U2=U1，E2=2E1 D．U2=2U1，E2=2E1
答：C
【解析】
当电荷量变为2Q时，
C选项正确。
10.2020年新课标Ⅰ卷4.图（a）所示电路中，K与L间接一智能电源，用以控制电容器C两端的电压UC。如果UC随时间t的变化如图（b）所示，则下列描述电阻R两端电压UR随时间t变化的图像中，正确的是（ ）
【答案】A
【解析】根据电容器的定义式可知
结合图像可知，图像的斜率为，则1～2s内的电流I12与3～5s内的电流I35关系为I12=2I35
且两段时间中的电流方向相反，根据欧姆定律可知R两端电压大小关系满足UR12=2URI35
由于电流方向不同，所以电压方向不同。
故选A。
11. 2012年理综全国卷
24.（16分）如图，一平行板电容器的两个极板竖直放置，在两极板间有一带电小球，小球用一绝缘轻线悬挂于O点。先给电容器缓慢充电，使两极板所带电荷量分别为﹢Q和﹣Q，此时悬线与竖直方向的夹角为π/6。再给电容器缓慢充电，直到悬线和竖直方向的夹角增加到π/3，且小球与两极板不接触。求第二次充电使电容器正极板增加的电荷量。
【解析】根据力的平衡和力的合成(如下图)，，根据电场强度与电势差的关系及电容的定义得，所以；
第二次充电后，，
所以第二次充电使电容器正极板增加的电荷量.
12. 2014年理综安徽卷22．（14分）
如图所示，充电后的平行板电容器水平放置，电容为C，极板间距离为d，上极板正中有一小孔。质量为m、电荷量为+q的小球从小孔正上方高h处由静止开始下落，穿过小孔到达下极板处速度恰为零（空气阻力忽略不计，极板间电场可视为匀强电场，重力加速度为g）。求：
（1）小球到达小孔处的速度；
（2）极板间电场强度大小和电容器所带电荷量；
（3）小球从开始下落运动到下极板的时间。
【答案】（1） （2） （3）
【解析】（1）由 得
（2）在极板间带电小球受重力和电场力，有
得
得
（3）由 综合可得
13.2018年江苏卷8．如图所示，电源E对电容器C充电，当C两端电压达到80 V时，闪光灯瞬间导通并发光，C放电．放电后，闪光灯断开并熄灭，电源再次对C充电。这样不断地充电和放电，闪光灯就周期性地发光。该电路 （ BCD ）
A．充电时，通过R的电流不变
B．若R增大，则充电时间变长
C．若C增大，则闪光灯闪光一次通过的电荷量增大[来源:Zxxk.Com]
D．若E减小为85 V，闪光灯闪光一次通过的电荷量不变
解析：电容器充电时两端电压不断增大，所以电源与电容器极板间的电势差不断减小，因此充电电流变小，选项A错误；当电阻R增大时，充电电流变小，电容器所充电荷量不变的情况下，充电时间变长，选项B正确；若C增大，根据Q=CU，电容器的带电荷量增大，选项C正确；当电源电动势为85V时，电源给电容器充电仍能达到闪光灯击穿电压80V时，所以闪光灯仍然发光，闪光一次通过的电荷量不变，选项D正确。
14.2018年北京卷、19．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 ）
A．实验前，只用带电玻璃棒与电容器a板接触，能使电容器带电
B．实验中，只将电容器b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
解析：当用带电玻璃棒与电容器a板接触，由于静电感应，从而在b板感应出等量的异种电荷，从而使电容器带电，选项A正确；根据电容器电容的决定式，将电容器b板向上平移，
则正对面积S减小，电容C减小，根据，电量不变，则电压U增大，则静电计指针的张角变大，选项B错误；根据电容的决定式，只在极板间插入有机玻璃板，则介电常数ε增大，电容C变大，再根据，电量Q不变，则电压U减小，则静电计指针的张角变小，选项C错误；根据，电容器的电容大小只与正对面积S、极板间距d和介电常数ε有关，电容大小与极板的带电量Q无关。只增加极板带电量，Q增大，静电计指针的张角变大，表明U也增大，而电容不变，选项D错误。
15.2019年北京卷23.（18分）电容器作为储能器件，在生产生活中有广泛的应用。对给定电容值为C的电容器充电，无论采用何种充电方式，其两极间的电势差u随电荷量q的变化图像都相同。
（1）请在图1中画出上述u–q图像。类比直线运动中由v–t图像求位移的方法，求两极间电压为U时电容器所储存的电能Ep。
（2）在如图2所示的充电电路中，R表示电阻，E表示电源（忽略内阻）。通过改变电路中元件的参数对同一电容器进行两次充电，对应的q–t曲线如图3中①②所示。
a．①②两条曲线不同是______（选填E或R）的改变造成的；
b．电容器有时需要快速充电，有时需要均匀充电。依据a中的结论，说明实现这两种充电方式的途径。
“恒流源” （2）中电源
电源两端电压 ____ ____
通过电源的电流 ____ ____
__________________
（3）设想使用理想的“恒流源”替换（2）中电源对电容器充电，可实现电容器电荷量随时间均匀增加。请思考使用“恒流源”和（2）中电源对电容器的充电过程，填写下表（选填“增大”、“减小”或“不变”）。
答案： (1).如右侧答图所示
(2). a． R
b．要快速度充电时，只要减小图2中的电阻R；要均匀充电时，只要适当增大图2中的电阻R即可
（3） 增大 不变 不变 减小
解析：(1)由电容器电容定义式可得：，整理得：，所以图象应为过原点的倾斜直线，如图示：
由题可知，两极间电压为U时电容器所储存的电能即为图线与横轴所围面积，即，当两极间电压为U时，电荷量为，所以；
(2)a.由于电源内阻不计，当电容器充满电后电容器两端电压即电源的电动势，电容器最终的电量为：，q-t图线的斜率表示充电电流的大小，而充电电流由电路中的电阻大小决定，电阻大则充电电流小，充电到最终电量所需的时间长。由q-t图可知，两种充电方式最终的电量相同，只是时间不同，所以①②曲线不同是R造成的。
b.由图3可知，要快速度充电时，只要减小图2中的电阻R，要均匀充电时，只要适当增大图2中的电阻R即可。
(3)在电容器充电过程中在电容器的左极板带正电，右极板带负电，相当于另一电源，且充电过程中电量越来越大，回路中的总电动势减小，当电容器两端电压与电源电动势相等时，充电结束，所以换成“恒流源”时，为了保证电流不变，所以“恒流源两端电压要增大，通过电源的电流不变，在(2)电源的电压不变，通过电源的电流减小。
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