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专题06 静电场
一、多选题
1．（2023·广东·高考真题）电子墨水是一种无光源显示技术，它利用电场调控带电颜料微粒的分布，使之
在自然光的照射下呈现出不同颜色．透明面板下有一层胶囊，其中每个胶囊都是一个像素．如图所示，胶
囊中有带正电的白色微粒和带负电的黑色微粒．当胶囊下方的电极极性由负变正时，微粒在胶囊内迁移
（每个微粒电量保持不变），像素由黑色变成白色．下列说法正确的有（ ）
A．像素呈黑色时，黑色微粒所在区域的电势高于白色微粒所在区域的电势
B．像素呈白色时，黑色微粒所在区域的电势低于白色微粒所在区域的电势
C．像素由黑变白的过程中，电场力对白色微粒做正功
D．像素由白变黑的过程中，电场力对黑色微粒做负功
【答案】AC
【详解】A．像素呈黑色时，当胶囊下方的电极带负电，像素胶囊里电场线方向向下，所以黑色微粒所在
的区域的电势高于白色微粒所在区域的电势，故A 正确；
B．像素呈白色时，当胶囊下方的电极带正电，像素胶囊里电场线方向向上，所以黑色微粒所在的区域的
电势高于白色微粒所在区域的电势，故B 错误；
C．像素由黑变白的过程中，白色微粒受到的电场力向上，位移向上，电场力对白色微粒做正功，故C 正
确；
D．像素由白变黑的过程中，黑色微粒受到的电场力向下，位移向下，电场力对黑色微粒做正功，故D 错
误。
故选AC。
2．（2022·广东·高考真题）如图所示，磁控管内局部区域分布有水平向右的匀强电场和垂直纸面向里的匀
强磁场。电子从M 点由静止释放，沿图中所示轨迹依次经过N、P 两点。已知M、P 在同一等势面上，下
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列说法正确的有（ ）
A．电子从N 到P，电场力做正功
B．N 点的电势高于P 点的电势
C．电子从M 到N，洛伦兹力不做功
D．电子在M 点所受的合力大于在P 点所受的合力
【答案】BC
【详解】A．由题可知电子所受电场力水平向左，电子从N 到P 的过程中电场力做负功，故A 错误；
B．根据沿着电场线方向电势逐渐降低可知N 点的电势高于P 点，故B 正确；
C．由于洛伦兹力一直都和速度方向垂直，故电子从M 到N 洛伦兹力都不做功；故C 正确；
D．由于M 点和P 点在同一等势面上，故从M 到P 电场力做功为0，而洛伦兹力不做功，M 点速度为0，
根据动能定理可知电子在P 点速度也为0，则电子在M 点和P 点都只受电场力作用，在匀强电场中电子在
这两点电场力相等，即合力相等，故D 错误；
故选BC。
3．（2024·广东湛江·一模）如图所示，是闪电击中广州塔的画面，广州塔的尖顶是一避雷针，雷雨天气时，
低端带负电的云层经过避雷针上方时，避雷针尖端放电形成瞬间强电流，云层所带的负电荷经避雷针导入
大地，在此过程中，下列说法正确的是（ ）
A．云层靠近避雷针时，针尖感应出正电荷
B．向塔尖端运动的负电荷受到的电场力越来越小
C．越靠近避雷针尖端，电场强度越大
D．向塔尖端运动的负电荷电势能减小
2
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【答案】ACD
【详解】A．根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，可知云层靠近避雷针时，针尖感应出正电荷，
故A 正确；
B．据电场线的疏密可知，塔尖的电场强度较大，所以向塔尖端运动的电荷受到的电场力越来越大，故B
错误；
C．由于电荷更容易集中到尖端，越靠近避雷针尖端电场强度越大，故C 正确；
D．负电荷在电场力的作用下向塔尖端运动，电场力做正功，电势能减小，故D 正确。
故选ACD。
4．（2024·广东·模拟预测）如图所示，3 个电荷量相同的点电荷固定于等边三角形的三个顶角上，电荷电
性如图所示，O 点是两个正电荷连线的中点，A 和B 关于O 点对称，以下说法正确的是（ ）
A．A 和B 两点的电场强度相同
B．A 和B 两点的电势相同
C．电子从A 点移到B 点过程中静电力先做正功后做负功
D．电子从A 点移到B 点过程中电势能先增大后减小
【答案】BD
【详解】AB．根据电场线分布所示，由对称性可知，A 和B 两点的电场强度大小相同，方向不同，电势相
同，故A 错误，B 正确；
CD．电子从A 点移动到B 点的过程中，静电力先做负功后做正功，电势能先增大后减小，故C 错误，D 正
确。
故选BD。
5．（2024·广东佛山·二模）某些肿瘤可以用“质子疗法”进行治疗过程中，来自质子源的质子（初速度为
零）先被电场加速到具有较高的能量，然后被磁场引向轰击肿瘤，杀死其中恶性细胞，如图所示．若加速
电场可看成单个匀强电场，质子的加速长度为L，加速的末速度为v，质子质量为m，电荷量为e，下列说
法正确的是（ ）
3
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A．质子在加速过程中电场力对其做正功，电势能减少
B．该加速电场的电场强度大小为
C．若要提高质子飞出时的动能，可在其他条件不变的情况下提高加速电压
D．质子击中肿瘤时的速度大于质子进入磁场时的速度
【答案】ABC
【详解】A．质子在加速过程中，速度增大，电场力对其做正功，电势能减少，故A 正确；
B．根据动能定理有
解得
故B 正确；
C．根据动能定理可知
则若要提高质子飞出时的动能，可在其他条件不变的情况下提高加速电压，故C 正确；
D．质子进入磁场，洛伦兹力不做功，则质子的速度不变，所以质子击中肿瘤时的速度等于质子进入磁场
时的速度，故D 错误；
故选ABC。
6．（2024·广东·模拟预测）静电现象在自然界中普遍存在，我国早在西汉末年已有对静电现象的记载，
《春秋纬考异邮》中有“玳瑁吸褚”之说，下列属于静电现象的是（ ）
A．梳过头发的塑料梳子吸起纸屑
B．导线沿南北方向放置在一个带玻璃罩的指南针上方，通电时指南针转动
C．闭合线框在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴转动时产生了电流
D．从干燥的地毯走过，手碰到金属把手时有被电击的感觉
【答案】AD
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【详解】A．梳过头发的塑料梳子吸起纸屑，是因为梳子与头发摩擦起电，静电吸引轻小物体，属于静电
现象，故A 正确；
B．导线沿南北方向放置在一个带玻璃罩的指南针上方，通电时指南针转动是因为受到磁场力的作用，不
是静电现象，故B 错误；
C．闭合线框在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴转动时，产生感应电流是电磁感应现象，不是静电现象，
故C 错误；
D．从干燥的地毯走过，手碰到金属把手时有被电击的感觉，是因为摩擦起电，故D 正确。
故选AD。
7．（2024·广东佛山·一模）开尔文滴水起电机的结构如图所示。中空金属圆筒
、
通过导线分别与金属
杯
、
相连，盆
中的水通过管
从滴管
、
滴出，分别经
、
落入
、
中。整个装置原不带
电，若某次偶然机会，
滴出一滴带少量正电荷的水滴，落入金属杯
中，则由于静电感应，
后续滴下
的水滴总是带负电，这样
、
就会带上越来越多的异种电荷。关于上述过程，下列说法正确的是
（ ）
A．
带正电荷，则
带正电荷
B．
带正电荷，则
带负电荷
C．关闭
、
的阀门，仅
向
靠近时，
带电量减少
D．此过程中水的重力势能部分转化为系统的电势能
【答案】ABD
【详解】AB．左边金属杯
获得正电荷，则与之相连的右边导电环
也有一定的正电荷。由于静电感应
作用，右手导电环
上的正电荷，会吸引负电荷到右边D 的水流中。右边的水滴会携带负电荷滴落，最终
滴到右边的金属杯H 内，使右边的桶所带负电荷增加积累，从而又使与之相连的左边导电环E 也带负电荷，
它将会吸引正电荷到左边的水流中。当水滴落到金属杯内，他们各自携带的正负电荷就会转移到金属杯上
并积累。
因此，正电荷由于左边导电环E 的吸引作用被吸引到左边水流，使左边金属杯
携带正电荷不断积累。负
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电荷被吸引到右侧水流，使右边金属杯携带负电荷不断积累，AB 正确；
C．关闭
、
的阀门，仅
向
靠近时，不会导出新的电荷，
带电量不变，C 错误；
D．此过程中水的重力势能部分转化为系统的电势能，其余重力势能转化为内能，D 正确。
故选ABD。
8．（2024·广东惠州·三模）沿电场线所在直线建立如图所示Ox 轴，x 轴上各点电势
随x 的变化规律如图
所示，坐标原点O 点电势为零。带电量为e 的电子仅在电场力作用下从O 点由静止释放，下列说法正确的
是（ ）
A．在0~x3区间内，电场方向始终指向x 轴正方向
B．电子到达B 点时动能为
C．电子从A 运动到C，加速度先减小后增大
D．若在B 点给电子一个沿x 轴正方向的初速度，电子一定会在AC 间做往复运动
【答案】BC
【详解】A．沿电场线方向电势降低，在0 ~x3区间内，电场方向开始就指向x 轴的负方向，故A 错误；
B．从O 到A 电场力做正功，根据动能定理可得
从O 到B 电场力做负功，根据动能定理可得
联立解得电子到达B 点的动能为
故B 正确；
C．根据φ-x 图象的斜率表示电场强度，由图象可知从A 到C 电场强度先减小再增大，所以加速度先减小
再增大，故C 正确；
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D．BC 段电场方向沿x 轴负方向，电子受电场力沿x 轴正方向，所以在B 点给电子一个沿x 轴正方向的初
速度，电子将沿x 轴正方向做直线运动，故D 错误；
故选BC。
一、多选题
9．（2024·广东肇庆·二模）如图甲所示，在“观察电容器的充、放电现象”实验中，将单刀双掷开关S 与
“1”端相接，并将电阻箱的阻值调为R1和R2（R1>R2）两种情况，两次得到的电流I 随时间t 的变化图像如
图乙所示，下列说法正确的是（ ）
A．实线是电阻箱阻值为R1时的结果
B．电路达到稳定时，电阻箱的阻值为R1时电容器所带的电荷量较大
C．S 与“2”端相接时，电容器的放电时间与电阻箱阻值的变化无关
D．电容器的其他参数不变，当两极板间的距离增大时，其电容变大
【答案】AC
【详解】A．单刀双掷开关S 与“1”端相接瞬间，电容器可以认为短路，根据
由于
，可知闭合开关瞬间，
图线对应的初始电流较小，则实线是电阻箱阻值为
时的结果，故A
正确；
B．电路达到稳定时，电容器电压等于电动势，则电容器所带的电荷量为
可知稳定时电容器所带电荷量与电阻箱阻值无关，故B 错误；
C．由于电容器充电达到稳定时电容器所带电荷量与电阻箱阻值无关，则S 与“2”端相接时，电容器的放
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电时间与电阻箱阻值的变化无关，故C 正确；
D．电容器的其他参数不变，当两极板间的距离增大时，根据
可知其电容变小，故D 错误。
故选AC。
10．（2024·广东·一模）如图所示是场离子显微镜的原理图，被研究金属样品做成的针尖与荧光质涂层之
间加有高电压，从针尖上发出的离子在强电场下加速运动至涂层上相应的位置形成光点，进而得到针尖上
原子分布的像，图中带箭头的线是电场线。下列说法正确的是（ ）
A．从针尖向涂层加速运动的离子带正电荷
B．针尖与涂层之间的电场是匀强电场
C．离子向涂层运动的过程中克服电场力做功
D．离子向涂层运动的过程中电势能减小
【答案】AD
【详解】A．根据题意可知，离子从针尖向涂层做加速运动，说明电场力方向与电场方向相同，则从针尖
向涂层加速运动的离子带正电荷，故A 正确；
B．由图可知，针尖与涂层之间的电场不是匀强电场，针尖附近电场大，涂层附近电场小，故B 错误；
CD．根据题意可知，离子从针尖向涂层做加速运动，电场力做正功，离子向涂层运动的过程中电势能减小，
故C 错误，D 正确。
故选AD。
11．（22-23 高三下·广东珠海·阶段练习）静电喷涂是利用高压静电电场使带负电的涂料微粒沿着电场相反
的方向定向运动，并将涂料微粒吸附在工件表面的一种喷涂方法，其工作原理如图所示。忽略运动中涂料
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微粒间的相互作用和微粒的重力。下列说法中正确的是（ ）
A．当静电喷涂机与被喷涂工件之间的距离增大时，在运动中的涂料微粒所受电场力减小
B．涂料微粒的运动轨迹仅由被喷涂工件与静电喷涂机之间所接的高压电源决定
C．在静电喷涂机水平向左移动的过程中，有两个带有相同电荷量的微粒先后经过被固定的工件右侧P
点（相对工件的距离不变）处，先经过微粒的电势能较小
D．涂料微粒在向被涂工件运动的轨迹中，在直线轨迹上电势升高最快
【答案】ACD
【详解】A．当静电喷涂机与被喷涂工件之间的距离增大时，由于静电喷涂机与被喷涂工件之间电压恒定，
距离增加，故场强减小，故电场力减小，故A 正确；
B．涂料微粒的运动轨迹与初速度和受力情况均有关，故B 错误；
C．在静电喷涂机水平向左移动的过程中,P 点处电势降低，先经过P 点处的带电粒子由于带负电，电势胡
小，故C 正确；
D．涂料微粒在向被涂工件运动的轨迹中，直线的距离最小，结合公式U=Ed，在直线轨迹上电势升高最快，
故D 正确；
故选ACD。
12．（22-23 高三上·广东深圳·期末）半导体掺杂是集成电路生产中最基础的工作。如图所示为某晶圆掺杂
机的简化模型图，平行金属板A、B 加上电压
，产生竖直方向的匀强电场；两电磁线圈间的圆柱形磁
场视为匀强磁场，磁感应强度与电流I 成正比。离子发生器产生的电量为＋q、质量为m 的离子，以速度v₀
沿电场的中央轴线飞入电场，当
、
时，离子恰好打到晶圆圆心O（0，0）点。已知晶圆垂直纸
面放置，晶圆面内xOy 坐标系中，x 轴为水平方向、y 轴为竖直方向，掺杂过程中，离子全部打在晶圆上，
忽略离子的重力和空气阻力。则在掺杂过程中（ ）
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A．
越大，离子穿过极板的时间越短
B．
越大，离子在竖直方向上的位移越小
C．当
，
时，离子打在x 轴上
D．离子打在晶圆上时，其动能与电流I 大小无关
【答案】CD
【详解】A．离子穿过极板过程中，再水平方向上为匀速直线运动，则
穿过极板的时间与板长和初速度有关，故离子穿过极板的时间不变，故A 错误；
B．离子在竖直方向上做匀加速直线运动，则
则
越大，离子在竖直方向上的位移越大，故B 错误；
C．当
，
时，离子在磁场中受到洛伦兹力发生水平偏转，则打在
轴上，故C 正确；
D．由于洛伦兹力不做功，离子打在晶圆上的动能与电流
大小无关，故D 正确。
故选CD。
13．（23-24 高三上·广东·阶段练习）如图所示，平行板电容器的上、下极板间的距离恒定，上极板带有正
电荷，下极板带有等量负电荷。氢核（
）和氘（
）分别沿着两极板的中心线先后以相同的初速度射
入平行板电容器，两粒子均能从电场射出，不计粒子所受重力，下列说法正确的是（ ）
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A．氢核和氘核在电场中运动的时间之比为1 2∶
B．氢核和氘核在电场中运动的加速度大小之比为2 1∶
C．氢核和氘核在电场中运动时的侧位移大小之比为4 1∶
D．氢核和氘核在电场中运动时的动能的增加量之比为2 1∶
【答案】BD
【详解】A．粒子水平方向做匀速直线运动，设极板长度为L，粒子的初速度均为
，氢核和氘核在电场
中运动的时间均为
，故A 错误；
B．氢核和氘核在电场中运动时受到的电场力大小之比为1:1，质量之比为1:2，则加速度大小之比为2 1∶，
故B 正确；
C．侧位移大小
，时间相等，加速度大小之比为2 1∶，则侧位移大小之比为2 1∶，故C 错误；
D．侧位移大小之比为2 1∶，电场力做功之比为2:1，则在电场中运动时的动能的增加量之比为2 1∶，故D 正
确。
故选BD。
14．（23-24 高三上·广东·阶段练习）如图所示，质子和
粒子的混合体，由静止经同一电场
加速后，
垂直于电场方向射入同一偏转电场
中，偏转后打在同一荧光屏上，则它们（ ）
A．离开加速电场时的速度相同
B．离开偏转电场时速度方向相同
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C．在偏转电场中的偏转距离y 相同
D．到达屏上位置相同
【答案】BCD
【详解】A．设带电粒子的电荷量为q，质量为m，偏转电场极板板长为L，板间距离为d，根据动能定理
可知，在加速电场中
可得
由于质子和
粒子的比荷不同，故离开加速电场时的速度不相同，故A 错误；
BCD．在偏转电场运动时间为
偏转距离带电粒子
设速度偏转角为
，则
由以上分析可知带电粒子在偏转电场中的偏转距离、速度偏转角与带电粒子的质量、电荷量无关，故质子
和
粒子离开偏转电场时速度方向相同，偏转距离相同，会打在屏上同一点，故BCD 正确。
故选BCD。
15．（23-24 高三上·广东·开学考试）如图甲所示，空间存在电场方向为竖直方向、电场强度大小变化的电
场，质量为m、带正电的小球在电场中从某高度O 处由静止开始下落。小球初始时的机械能为
，小球下
落过程中的机械能E 随下降的高度h 变化的关系如图乙中实线所示，图中
、
、
、
和
均为已知量，
P 为关系图线上的点，其坐标为
。小球在下落过程中所受空气阻力作用忽略不计，重力加速度大小
为g。下列说法正确的是（ ）
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A．在
处小球的重力势能一定为零
B．电场的方向竖直向上，电场强度随h 的增大而增大
C．小球在下落过程中电势能不断增大
D．在
处小球所受的电场力大小为
【答案】BC
【详解】A．因为初速度为零，所以
，因为在
处小球的机械能为零，但动能可能不为零，所以
处小球的重力势能可能为负值，即可能不为零，故A 错误；
B．因为小球的机械能减小，电场力做负功，小球带正电，所以电场方向竖直向上，
图象的斜率越来
越大，所以电场强度随h 的增大而增大，故B 正确；
C．小球下落过程中，电场力做负功，小球在下落过程中电势能不断增大，故C 正确；
D．根据功能关系，可知在
处小球所受的电场力大小为P 点切线斜率的绝对值，即
故D 错误。
故选BC。
16．（2023·福建福州·二模）如图甲所示为某品牌负离子空气净化器，其产生负离子的原理如图乙所示，
针状电极M 和弧形电极N 之间加上直流高压，使其间的空气发生电离，产生的负离子通过鼓风装置排出。
在MN 连线上，下列说法正确的是（ ）
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A．离M 点越近，场强越大，电势越低
B．离M 点越近，同一正离子的加速度越小
C．离M 点越近，同一负离子的电势能越大
D．各点的电势都大于零
【答案】AC
【详解】A．高压供电装置正极接地，针状电极接电源负极，而弧形电极接地，可知弧形电极N 点的电势
高于针状电极M 点的电势，且离M 点越近电势越低，而针状电极尖端处电荷的密集程度大，因此离M 点
越近，场强越大，故A 正确；
B．离M 点越近，场强越大，由
可知，离M 点越近，同一正离子的加速度越大，故B 错误；
C．带负电的粒子在电势越低的地方电势能越大，因此可知离M 点越近，同一负离子的电势能越大，故C
正确；
D．因为弧形电极N 接地，电势为零，而MN 连线各点上的电势都小于N 点的电势，因此可知MN 连线上
各点（不包括N 点）的电势都小于零，故D 错误。
故选AC。
17．（2023·广东佛山·模拟预测）如图为“小珠落玉盘”的演示实验，两金属板平行放置如图所示，M、N
为极板上两点，表面潮湿的泡沫小球刚开始静止在N 点，用高压感应圈的直流高压加在两极板上，让下极
板带正电，上极板带负电，看到泡沫小球先向上运动，与上极板接触后泡沫小球又向下运动，再与下极板
接触后再向上运动，之后在两平行板间往复运动，下面说法正确的是（ ）
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A．泡沫小球在向上运动过程中，小球带负电
B．泡沫小球在向下运动过程中，电势能减小
C．泡沫小球在向上运动过程中，电势能减小
D．泡沫小球在向下运动过程中，做减速运动
【答案】BC
【详解】A．泡沫小球在向上运动过程中，小球带正电，选项A 错误；
B．泡沫小球与上极板接触带负电，向下运动，电场力做正功，电势能减小，选项B 正确；
C．泡沫小球与下极板接触带正电，向上运动，电场力做正功，电势能减小，选项C 正确；
D．小球在向下运动过程中，电场力和重力都向下，则做加速运动，选项D 错误。
故选BC。
一、多选题
18．（23-24 高三上·广东茂名·开学考试）人体的细胞膜由磷脂双分子层组成，双分子层之间存在电压（医
学上称为膜电位），使得只有带特定电荷的粒子才能通过细胞膜进入细胞内。如图初速度为零的正一价钠
离子仅在电场力的作用下，从细胞膜外A 点运动到细胞膜内B 点，则下列说法正确的是（ ）
A．A 点电势高于B 点电势
B．钠离子的电势能减小
C．若膜内的电场可看作匀强电场，钠离子的加速度变大
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D．若膜电位上升但细胞膜厚度不变，钠离子进入细胞内的速度增大
【答案】ABD
【详解】A．初速度可视为零的正一价钠离子仅在电场力的作用下，从图中的A 点运动到B 点，则电场线
由A 到B，沿电场线方向电势逐渐降低，所以A 点电势大于B 点电势，故A 正确；
B．钠离子运动过程中电场力做正功，电势能减小，故 B 正确；
C．膜内的电场可看作匀强电场，故电场强度不变，故电场力不变，故加速度不变，故C 错误；
D．根据动能定理可知
，则膜电位上升时，钠离子进入细胞内的速度变大，故D 正确。
故选ABD。
19．（22-23 高三上·广东潮州·期末）2015 年2 月20 日，自动除颤器亮相杭州街头，心脏骤停最有效的抢
救方式有望实现“黄金3 分钟”．某型号AED 模拟治疗仪器的电容器电容是
，充电至4kV 电压，如
果电容器在4ms 时间内完成放电，则下列说法正确的是（ ）
A．电容器的击穿电压不小于4kV
B．在放电治疗的过程中，流过人体的电流不变
C．电容器放电完成后，电容为0
D．电容器放电过程的平均电流强度为15A
【答案】AD
【详解】A．当电容器两端达到击穿电压时，电容器将会损坏，所以电容器的击穿电压应该不小于4kV，
故A 项正确；
B．在放电治疗过程中，电容器的电容不变，电荷量减小，其电容器两端的电压也减小，所以放电的电流
逐渐减小，故B 项错误；
C．电容器的电容与电容器的带电量无关，所以当电容器放完电后，其电容不变，故C 项错误；
D．根据电容的定义式有
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电容器放电过程的平均电流强度大小为
故D 项正确。
故选AD。
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