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专题 50 静电平衡 电容器 实验：观察电容器的充、放
电现象
授课提示：对应学生用书80页
1．在医疗手术中，为防止麻醉剂乙醚爆炸，地砖用导电材料制成，医生护士穿由导电
材料制成的鞋和外套，一切设备要良好接地，甚至病人身体也要良好接地，这样做的目的
是( )
A．除菌消毒 B．消除静电
C．利用静电 D．防止漏电
答案：B
解析：由题意可知，良好接地可以将设备、病人衣物摩擦等产生的电荷通过接地的导
线导入地下，从而消除静电，这些要求与除菌消毒无关，也不是为了利用静电或防止漏电
正因为静电会产生火花、热量，而麻醉剂为易挥发性物品，遇到火花或热源便会爆炸，因
此所有的措施都是为了消除静电从而避免因麻醉剂的挥发而发生爆炸，造成事故，B正确．
2.
[2024·河北省九师联盟质检]如图所示是某科技馆的静电体验区，当体验者进入一个金
属笼后，金属笼外面用特斯拉线圈产生 200多万伏的高压，与金属笼之间发生火花放电，
但人在金属笼内是非常安全的．则火花放电过程中( )
A．笼体不带电荷
B．体验者和笼体带同种电荷
C．体验者不可与金属笼内壁接触，否则会发生触电
D．金属笼内部场强为零，笼体的电势可能不为零
答案：D
解析：金属笼处于静电平衡，笼体表面有感应电荷，A错误；笼体内部没有电场，因
此体验者不带电，B错误；体验者与笼体是等势体，体验者与金属笼内壁接触不会形成电
流，不会发生触电，C错误；金属笼内部场强为零，由于电势为相对量，因此笼体的电势
可能不为零，D正确．
3．静电植绒技术，于3 000多年前在中国首先起步，现代静电植绒于50、60年代在德
国首先研制出并使用，如图所示为植绒流程示意图，将绒毛放在带负电荷的容器中，使绒
毛带负电，容器与带电极板之间加恒定的电压，绒毛成垂直状加速飞到需要植绒的物体表面上．下列判断正确的是( )
A．带电极板带负电
B．绒毛在飞往需要植绒的物体的过程中，电势能不断增大
C．若增大容器与带电极板之间的距离，植绒效果会更好
D．质量相同的绒毛，带电荷量越多，到达需要植绒的物体表面时速率越大
答案：D
解析：带电极板吸引带负电的绒毛，则带电极板带正电，A错误；绒毛在飞往需要植
绒的物体的过程中，电场力做正功，电势能不断减小，B错误；植绒效果主要由容器和极
板间的电场强度决定．若增大容器与带电极板之间的距离，电场强度的变化情况不明，植
绒效果的好坏无法判断，C错误；由动能定理得qU＝mv2可知，质量相同的绒毛，带电荷
量越多，到达需要植绒的物体表面时速率越大，D正确．
4．[2024·安徽省合肥市一中期中考试](多选)某同学用如图所示装置，探究平行板电容
器的电容影响因素，图中M、N是平行板电容器的两个极板，探究过程中，发现电流表中
有a到b的电流，可能原因是( )
A．M板向下平移 B．M板向上平移
C．电介质向左移 D．M板向左移
答案：BCD
解析：M板向下平移，根据C＝，d减小，电容增大，根据Q＝CU，电容器带电量增
大，电容器充电，电流表中有b到a的电流，A错误；M板向上平移，根据C＝，d增大，
电容减小，根据Q＝CU，电容器带电量减少，电容器放电，电流表中有 a到b的电流，B
正确；电介质向左移，根据C＝，ε 减小，电容减小，根据Q＝CU，电容器带电量减少，
r
电容器放电，电流表中有a到b的电流，C正确；M板向左移，根据C＝，S减小，电容减
小，根据Q＝CU，电容器带电量减少，电容器放电，电流表中有a到b的电流，D正确．
5．[2024·河南省新未来联考]图甲是电容式油位传感器的示意图，可以用它来监测油箱
内液面高度的变化，传感器由圆柱形金属芯A和金属圆筒B组成，可看作电容器的两极，
油箱内的汽油可看作电介质，将传感器接入图乙的电路中，金属芯和金属圆筒分别与接线
柱c、d连接，当观察到输出端a的电势低于b的电势时，下列说法正确的是( )A．电容器在充电
B．电容器的电容在增大
C．油箱内液面在下降
D．电容器两板间电场强度在增大
答案：C
解析：当观察到输出端a的电势低于b的电势时，表明电阻R中有由下向上的电流，
表明电容器在放电，A错误；稳定时电容器两极间的电压不变，由Q＝CU可知，电容器的
电容在减小，B错误；由C＝可知，油的液面在下降，C正确；由E＝可知，稳定时两板间
的电场强度不变，D错误．
6．[2024·广东省深圳市阶段考试]如图所示，不带电的金属棒AB长为L，O为AB的
中点，在距离A点为R的C点处放一带电量为Q的正点电荷，C与AB在一条直线上，如
图所示，设无穷远处电势为零．下列说法正确的是( )
A．金属棒上A点的电势高于B点的电势
B．O点的电场强度为零，电势也为零
C．金属棒上感应电荷在O点产生的电场强度大小为k
D．若将A端接地，金属棒将不带电
答案：C
解析：金属棒达到静电平衡，整个金属棒是一个等势体，则金属棒上 A点的电势等于
B点的电势，A错误；金属棒达到静电平衡，棒内各点的场强为零，则O点的电场强度为
0，但电势不为零，B错误；金属棒内各点的场强为零，棒上感应电荷在棒内中点O产生的
场强大小与点电荷＋Q在该处产生的电场强度大小相等，方向相反，则感应电荷在 O点产
生的电场强度大小为E＝k，C正确；若将A端接地，大地上的电子跑到金属棒将正电荷中
和，所以金属棒将带上负电荷，D错误．
7．(多选)微信运动步数的测量是通过手机内电容式加速度传感器实现的，如图所示，
M极板固定，当手机的加速度变化时，N极板只能按图中标识的“前后”方向运动．图中
R为定值电阻．下列对传感器描述正确的是( )
A．静止时，电流表示数为零，且电容器两极板不带电B．电路中的电流表示数越大，说明手机“前后”方向的加速度越大
C．由静止突然向后加速时，电容器的电容会减小
D．由静止突然向前加速时，电流由b向a流过电流表
答案：BD
解析：静止时，N板不动，电容器的电容不变，电容器电量不变，则电流表示数为零，
电容器保持与电源相连，两极板带电，A项错误；由静止突然向后加速时，N板相对向前
移动，则板间距减小，根据C＝知电容C增大，C项错误；由静止突然向前加速时，N板
相对向后移动，则板间距增大，根据C＝知电容C减小，电压不变，由Q＝CU知电容器带
电量减小，电容器放电，电流由b向a流过电流表，D项正确；由C、D项分析可知，手机
“前后”方向运动的加速度越大，电容变化越大，相同时间内电容充电或放电的电荷量越
大，电路中的电流表示数越大，B项正确．
8．[2023·新课标卷]在“观察电容器的充、放电现象”实验中，所用器材如下：电池、
电容器、电阻箱、定值电阻、小灯泡、多用电表、电流表、秒表、单刀双掷开关以及导线
若干．
(1)用多用电表的电压挡检测电池的电压．检测时，红表笔应该与电池的________(填
“正极”或“负极”)接触．
(2)某同学设计的实验电路如图(a)所示．先将电阻箱的阻值调为R ，将单刀双掷开关S
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与“1”端相接，记录电流随时间的变化．电容器充电完成后，开关S再与“2”端相接，相
接后小灯泡亮度变化情况可能是________．(填正确答案标号)
A．迅速变亮，然后亮度趋于稳定
B．亮度逐渐增大，然后趋于稳定
C．迅速变亮，然后亮度逐渐减小至熄灭
(3)将电阻箱的阻值调为R (R >R )，再次将开关S与“1”端相接，再次记录电流随时间
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的变化情况．两次得到的电流I随时间t变化如图(b)中曲线所示，其中实线是电阻箱阻值
为________(填“R ”或“R ”)时的结果，曲线与坐标轴所围面积等于该次充电完成后电容器
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上的________(填“电压”或“电荷量”).
答案：(1)正极 (2)C (3)R 电荷量
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解析：(1)多用电表红表笔流入电流，黑表笔流出电流，故电流表红表笔应该与电池的
正极接触；
(2)电容器充电完成后，开始时两极板电量较多，电势差较大，当闭合“2”接入小灯泡，
回路立即形成电流，灯泡迅速变亮；随着时间的积累，两极板电量变少，电势差变小，流
过灯泡的电流减小，直至两极板电荷量为零不带电，则无电流流过，小灯泡熄灭，故选C.
(3)开始充电时两极板不带电，两极板电势差为零，设电源内阻为r，则开始充电时有E
＝I(R＋r)
由图像可知开始充电时实线的电流较小，故电路中的电阻较大，因此电阻箱阻值为
R ；
2图像的物理意义为充电过程中电流随时间的变化图线，故曲线与坐标轴所围面积等于
该次充电完成后电容器上的电荷量．
