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专题18电容器动态分析模型(解析版)_04-物理-高考总复习_二轮复习_2024年_2024高三物理新高考二轮复习常见模型讲义练习题_资料

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专题18 电容器动态分析模型
与电源相连接电容器模型(2-10 题)...........................................................................................2
充满电电容器模型(11-20 题).....................................................................................................9
1.
(2022•重庆)如图为某同学采用平行板电容器测量材料竖直方向尺度随温度变化的
装置示意图,电容器上极板固定,下极板可随材料尺度的变化上下移动,两极板间电压不变。
若材料温度降低时,极板上所带电荷量变少,则(  )
A.材料竖直方向尺度减小
B.极板间电场强度不变
C.极板间电场强度变大
D.电容器电容变大
【解答】解:AD、电容器两极板间电压不变,极板上所带电荷量变少,由C= Q
U
知电容减小,
由C= ɛr S
4 πkd
分析可知,电容器两极板间距离增大,则材料竖直方向尺度减小,故A 正确,D 错
误;
BC、电容器两极板间电压不变,两极板间距离增大,由E= U
d
分析可知极板间电场强度变小,
故BC 错误。
故选:A。
1
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与电源相连接电容器模型(2-10 题)
2.
(2023•梅州一模)图示为某电容传声器结构示意图,当人对着传声器讲话,膜片会
振动。若某次膜片振动时,膜片与极板距离减小,则在此过程中(  )
A.膜片与极板间的电容减小
B.极板所带电荷量减小
C.膜片与极板间的电场强度增大
D.电阻R 中有向上的电流
【解答】解:ABD、振动膜片振动时,电容器两极板的距离d 减小,根据电容决定式C = ɛr S
4 πkd
可知电容增大,又由于电容器与电源相连,其电压U 不变,再结合电容定义式C= Q
U
可知电容器
所带电荷量Q 增大,所以电阻R 中有向下的电流,故ABD 错误;
C、由E= U
d
知U 不变,d 减小,则极板间的电场强度E 增大,故C 正确。
故选:C。
3.
(2023•株洲三模)如图所示,M 和N 为电容器两极板,一直保持与导线相连,M 极
板左端绝缘固定,N 极板两端用绝缘材料与两轻弹簧连接,N 极板只能沿图中标识的上下方向
运动,当N 极板静止时,两极板间距为d,在外力驱动下,N 极板做简谐运动,向下运动至最
低点时,两极板间距1.5d,运动到最高点时两极板相距0.5d,下列说法正确的是(  )
2
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A.当N 极板向上运动时,电流表电流方向从b→a
B.N 极板完成一个运动周期运动,回路电流方向改变1 次
C.当N 极板从最低点运动到最高点的过程中,极板电荷量减少
D.N 极板在最低点和最高点时,电容器中场强之比为1:3
【解答】解:AC、当N 极板向上运动时,电容器板间距离d 减小,根据电容的决定式C = εr S
4 πkd
可知,电容C 增大,电容器板间电压不变,由电容的定义式C = Q
U
分析可知极板电荷量增加,
电容器充电,电流表电流方向为a→b,故AC 错误;
B、N 极板向上运动时,电容器充电。N 极板向下运动时,电容器放电,所以N 极板完成一个周
期运动,回路电流方向改变2 次,故B 错误;
D、根据题意,在N 极板运动过程中,电容器两极板间电压不变,最低点与最高点板间距离之比
为1.5d:0.5d=3:1,故由E= U
d
可知场强之比为1:3,故D 正确。
故选:D。
4.
(2023•马鞍山二模)如图所示,电源电动势E 一定,内阻不计,R1、R2是定值电阻,
R3是光敏电阻,其阻值随光照的增强而减小。开关S 闭合,电路稳定后,电容器两板间的一带
电液滴恰好能静止在M 点。现增强照射电阻R3的光照强度,则(  )
A.电容器的电容增大
B.M 点的电势升高
C.液滴向下运动
D.R2中有向右的电流
3
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【解答】解:A、电容器的电容由电容器本身性质决定,不随其电压或电荷量的变化而变化,所
以增强照射电阻R3的光照强度,电容器的电容不变,故A 错误;
B、增强照射电阻R3的光照强度,R3阻值减小,回路总电阻减小,总电流增大,则R1两端电压
增大,电容器两极板间电压增大,根据E = U
d
可知两极板间电场强度E 增大,而下极板接地,电
势为零,设M 到下极板间的距离为d',则M 点的电势为φM=Ed',则知M 点的电势升高,故B
正确;
C、根据平衡条件可知,开始时液滴所受电场力与重力平衡。增强照射电阻R3的光照强度,电
容器两极板间电场强度增大,液滴所受电场力增大,将大于重力,所以液滴所受合外力向上,
将向上运动,故C 错误;
D、由电路连接方式易知电容器上极板带正电,下极板带负电,增强照射电阻R3的光照强度,
电容器两极板间电压增大,根据Q=CU 可知电容器所带电荷量增加,电容器充电,R2中有向左
的电流,故D 错误。
故选:B。
5.
(2023•雁塔区校级模拟)传感器是一种检测装置,能感受到被测量的信息,并能将
感受到的信息,按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出,以满足信息的传输、
处理、存储、显示、记录和控制等要求,它是实现自动检测和自动控制的首要环节。如图所示
是测定液面高度h 的电容式传感器示意图,E 为电源,G 为灵敏电流计,A 为固定的导体芯,
B 为导体芯外面的一层绝缘物质,C 为导电液体。已知电流从灵敏电流计左边接线柱流进电流
计,指针向左偏。如果在导电液体的深度h 发生变化时观察到指针正向左偏转,则(  )
A.导体芯A 所带电荷量在增加,液体的深度h 在增大
B.导体芯A 所带电荷量在减小,液体的深度h 在增大
C.导体芯A 所带电荷量在增加,液体的深度h 在减小
D.导体芯A 所带电荷量在减小,液体的深度h 在减小
【解答】解:已知电流从灵敏电流计左边接线柱流进电流计,指针向左偏,则电流计指针向左
4
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偏转时,说明流过电流计G 的电流方向由左→右,所以导体芯A 所带电荷量在减小。由Q=CU
可知,电压U 不变,导体芯A 与液体形成的电容器的电容减小,根据电容的决定式C = εr S
4 πkd
可
知液体的深度h 在减小,故ABC 错误,D 正确。
故选:D。
6.
(2023•通州区一模)如图所示,M、N 为水平放置的平行板电容器的两个金属极板,
G 为静电计。闭合开关S,静电计指针张开一定角度,电容器两极板间的P 点有一带电液滴处
于静止状态。下列说法正确的是(  )
A.保持开关S 闭合,将R 的滑片向右移动,G 的指针张开角度减小
B.保持开关S 闭合,将R 的滑片向左移动,带电液滴仍处于静止状态
C.若断开开关S,将极板M 向上移动少许,G 的指针张开角度减小
D.若断开开关S,将极板M 向左移动少许,带电液滴仍处于静止状态
【解答】解:A、闭合开关,U 一定时静电计指针示数不变,R 中无电流,则无电压降,故静电
计指针不随R 的变化而变化,故A 错误;
B、R 只是连接电位计“导线”,其大小的改变不影响电容器两端电压,故液滴仍处于静止状态,
故B 正确;
C、开关断开,平行板电容器的带电荷量Q 不变,M 极板向上移动一段距离时,两极板间距d 增
大,由C= ɛr S
4 πkd
,U = Q
C ,则电容C 变小,U 变大,则静电计指针的张角增大,因为两板间电
场强度:E= U
d = Q
Cd = 4 πkQ
ɛr S ,Q、S 不变,则E 不变,带电液滴仍处于静止状态,故C 错误;
D、开关断开,平行板电容器的带电荷量Q 不变,M 极板向左移动一段距离时,正对面积减小,
由C= ɛr S
4 πkd
,U = Q
C ,则电容C 变小,U 变大,两板间电场强度:E= U
d ,则E 增大,带电液滴
向上移动,故D 错误。
故选:B。
5
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7.
(2023•遂川县校级一模)如图所示,平行板电容器通过一滑动变阻器R 与直流电源
连接,G 为一零刻度在表盘中央的电流计,闭合开关S 后,下列说法正确的是(  )
A.若在两板间插入电介质,电容器的电容变小
B.若在两板间沿下极板插入导体板,电容器的电容不变
C.若只将电容器下极板向下移动一小段距离,此过程电流计中有从b 到a 方向的电流
D.若只将滑动变阻器滑片P 向下移动,此过程电流计中有从a 到b 方向的电流
【解答】解:A、若只在两板间插入电介质,根据C = ɛr S
4 πkd
可知,电容器的电容将增大。故A
错误;
B、若在两板间插入导体板,相对于减小平行板电容器的距离,根据C = ɛr S
4 πkd
,电容器的电容
变大,故B 错误;
C、若只将电容器下极板向下移动一小段距离,板间距离增大,根据C = ɛr S
4 πkd = Q
U
,电容减小,
而电压不变,则电容器所带电量减小,电容器放电。由于上极板带正电,所以此过程电流计中
有从b 到a 方向的电流,故C 正确;
D、若只将滑动变阻器滑片P 向下移动,电容器极板间电压减小,则电容器所带电荷减小,电容
器放电,此过程电流计中有从b 到a 方向的电流,故D 错误。
故选:C。
8.
(2023•高新区模拟)如图,A、B 为水平放置的平行金属板,下板B 接地,R 为滑动
变阻器,电源内阻不可忽略。闭合开关S0与S,电路稳定后,A、B 之间一带电液滴P 恰好静
止。则(  )
6
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A.仅使A 板水平向左移动一小段距离,液滴将向下运动
B.仅使变阻器滑片向下滑动,液滴将向上运动,电阻R 功率增大
C.断开S0,仅使A 板竖直向上移动一小段距离,液滴将向上运动
D.断开S0,仅使B 板竖直向下移动一小段距离,液滴的电势能将减小
【解答】解:A、因为电容器与滑动变阻器并联,两者电压相等。仅使A 板水平向左移动,滑动
变阻器的阻值不变,则滑动变阻器两端电压不变,电容器两极板间的电压不变,根据E = U
d
知,
板间场强不变,液滴所受电场力不变,所以液滴的合力依然为零,液滴仍静止,故A 错误;
B、仅使滑动变阻器的滑片向下移动,其接入电路的阻值变大,电路中的总电阻变大,由闭合电
路欧姆定律可知,其电路中的总电流变小,根据U=E
Ir
﹣
可知路端电压变大,即滑动变阻器两
端电压变大,电容器两极板间的电压增大,根据公式E = U
d
知电容器内部的场强变大,根据F=
qE 可知,液滴受到的电场力变大,液滴将向上运动。根据电源输出功率的规律可知,若滑动变
阻器的阻值比电源的内阻小,则随着阻值变大,其功率变大;若其阻值大于电源的内阻,在其
未与内阻相等时,随着电阻增大,其功率变小。因为不知道滑动变阻器的阻值与电源内阻的关
系,所以无法判断电阻的功率变大还是变小,故B 错误;
C、断开S0,电容器所带的电荷量不会发生变化,仅使A 板竖直向上移动一小段距离,其电容器
的板间距变大,有C = εr S
4 kπd = Q
U
,E = U
d ,整理有E = 4 kπQ
εr S
所以电容器内部的场强不变,即液滴合力仍然为零,液滴将静止,故C 错误;
D、断开S0,电容器所带的电荷量不会发生变化,仅使B 板竖直向下移动一小段距离,其电容器
的板间距变大,由C 项分析可知,板间的电场强度不变,液滴仍然静止在P 点。对于PB 有UPB
=φP
φ
﹣
B=EdPB,因为B 板接地,所以B 板的电势为零,因为B 板下移所以PB 之间的距离变大,
所以P 点的电势变大。由题意可知,液滴初始受竖直向下的重力和竖直向上的电场力,结合题
图可知,A 板带正电,所以液滴带负电。根据公式Ep=qφ,知液滴的电势能变小,故D 正确。
故选:D。
9.
(多选)(2023•深圳模拟)如图所示,一轻质绝缘细线一端固定在O 点,另一端系
一带电量大小为q、质量为m 的小球,小球静止悬挂放置在正对距离为d 的平行板电容器A、
B 间,电容器极板足够大,电容器两板连接在电源两端细线与竖直方向夹角θ=60°,细线、小
球在竖直平面内纸面内,A、B 两板平行正对倾斜放置,且与纸面垂直、与细线平行。已知重
7
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力加速度为g,下列说法正确的有(  )
A.小球带正电
B.电源电动势E= √3mgd
2q
C.若在竖直面内保持两板正对面积不变,B 板向A 板缓慢靠近,则小球将缓慢上移
D.若绳子突然断开,则小球将做曲线运动
【解答】解:A、由图得,A 板连接电源的负极,带负电,B 板连接电源的正极,带正电,则两
极板间电场的方向斜向左下,由B 指向A,对小球受力分析,小球受到重力、拉力和电场力,
由平衡条件得,小球所受电场力斜向右上,如图
则小球所受电场力方向与电场方向相反,小球带负电,故A 错误;
B、由平衡条件得:q E
d =mgsinθ
解得:E= √3mgd
2q
故B 正确;
C、电容器始终与电源连接,两极板间电势差不变,始终等于电源电动势,若在竖直面内保持两
板正对面积不变,B 板向A 板缓慢靠近,两极板间场强E0= E
d0
则两极板间场强增大,小球所受电场力增大,则小球将缓慢上移,故C 正确;
D、若绳子突然断开,小球所受合力与绳上的拉力等大反向,为恒力,小球从静止开始运动,则
小球将做初速度为零的匀加速直线运动,故D 错误。
故选:BC。
8
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10. (多选)(2023•江西模拟)如图所示,A、B 为平行板电容器的两个金属极板,C 为
静电计,开始时闭合开关S,静电计张开一定角度。不考虑静电计引起的电荷量变化,则下列
说法正确的是(  )
A.保持开关S 闭合,将两极板间距减小,板间场强减小
B.保持开关S 闭合,将R 的滑片向左移动,静电计指针张开角度不变
C.断开开关S 后,紧贴下极板插入金属板,静电计指针张开角度减小
D.断开开关S 后,将两极板间距增大,板间电压增大
【解答】解:AB.保持开关S 闭合,电容器两端的电势差等于电源电动势,是定值,若将两极
板间距减小,由E = U
d
则板间场强增大,若将R 的滑片向左移动,不能改变电容器两端的电势差,静电计指针张角不
变,故A 错误,B 正确;
C.断开开关S 后,电容器所带电荷量不变,若紧贴下极板插入金属板,则板间距离d 减小,根
据C = εr S
4 πkd
可知,C 增大,根据U = Q
C
极板间的电势差减小,则静电计指针张开角度减小,故C 正确;
D.断开开关S 后,电容器所带电荷量不变,将两极板间距d 增大,根据C = εr S
4 kπd
可知,电容C 减小,根据U = Q
C
可知,板间电压U 增大,故D 正确。
故选:BCD。
9
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充满电电容器模型(11-20 题)
11. (2023•绍兴二模)如图所示,神经元细胞可以看成一个平行板电容器,正、负一价
离子相当于极板上储存的电荷,细胞膜相当于电介质,此时左极板的电势低于右极板的电势,
左右两极板之间的电势差为U1(U1<0)。已知细胞膜的相对介电常数为εr,膜厚为d,膜面
积为S,静电力常量为k,元电荷为e。由于某种原因导致膜内外离子透过细胞膜,使膜内变为
正离子而膜外变为负离子,这时左右两极板之间的电势差为U2(U2>0),则通过细胞膜的离
子数目为(  )
A.εr SU 2
4 πkde
B.εr S(U 2-U 1)
4 πkde
C.εr S(U 2+U 1)
4 πkde
D.- εr SU 1
4 πkde
【解答】解:由C = Q
U
可得:Q1=﹣CU1(左板为负,右板为正)
Q2=CU2(左板为为正,右边为负)
则通过细胞膜的电荷量为:ΔQ=Q2+Q1=ne
又根据平行板电容器的大小公式:C = εr S
4 πkd ,可得通过细胞膜的离子数目为n= εr S(U 2-U 1)
4 πkde
,
故ACD 错误,B 正确。
故选:B。
12. (2023•万年县校级一模)如图所示,由两块相互靠近竖直放置的平行金属板组成平
行板电容器,极板N 与静电计相接,极板M 接地。用静电计测量平行板电容器两极板间的电
势差U。在两极板相距一定距离d 时,给电容器充电,静电计指针张开一定角度后停止充电。
不计实验过程中电容器的漏电,下面操作能使静电计指针张角变大的是(  )
10
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A.在M、N 之间插入云母板
B.将M 板沿水平方向向右靠近N 板
C.将M 板竖直向下平移
D.在M、N 之间插入金属板,且不和M、N 接触
【解答】解:A、在M、N 之间插入云母板,由电容的决定式C= ɛr S
4 πkd
,知电容C 变大,由题
意知,电容器所带电量Q 保持不变,根据电容的定义式C= Q
U
分析可知,电容器两极板间的电势
差U 减小,静电计指针张角变小,故A 错误;
B、将M 板沿水平方向向右靠近N 板,则两极板间距离d 减小,由电容的决定式C= ɛr S
4 πkd
,知
电容C 变大。电容器所带电量Q 保持不变,根据电容的定义式C= Q
U
分析可知,电容器两极板
间的电势差U 减小,静电计指针张角变小,故B 错误;
C、将M 板竖直向下平移,则两极板正对面积S 减小,由电容的决定式C= ɛr S
4 πkd
,知电容C 减
小,电容器所带电量Q 保持不变,根据电容的定义式C= Q
U
分析可知,电容器两极板间的电势差
U 变大,静电计指针张角变大,故C 正确;
D、在M、N 之间插入金属板,且不和M、N 接触,则相当于两极板间距离d 减小,由B 项分析
可知,C 变大,U 减小,静电计指针张角变小,故D 错误。
故选:C。
13. (2023•弋阳县校级一模)如图所示,一平行板电容器充电后与电源断开,这时电容
器的电荷量为Q,P 是电容器内一点,电容器的上极板与大地相连,下列说法正确的是
(  )
11
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A.若将电容器的上极板左移一点,则两板间电场强度减小
B.若将电容器的下极板上移一点,则P 点的电势升高
C.若将电容器的下极板上移一点,则两板间电势差增大
D.若将电容器的下极板上移一点,则两板间电势差减小
【解答】解:A、电容器充电后与电源断开后,电容器的电量不变,电容器上板左移,正对面积
减小,电容C 减小,由C = Q
U
分析可知U 增大,板间场强E= U
d
,d 不变,则E 增大,故A 错误。
BCD、将电容器的下板上移一点,板间距离减小,电容C 增大,由C= Q
U
分析得知:Q 不变,两
板间电势差U 减小。
又由E= U
d = 4 πkQ
S
,可知板间场强不变,则P 与上板的电势差不变,上板电势为零,则P 点电
势不变。故BC 错误,D 正确;
故选:D。
14. (多选)(2023•蜀山区校级模拟)如图所示的两个平行板电容器水平放置,A 板用
导线与B′板相连,B 板和A′板都接地。已知A 板带正电,在右边电容器间有一个带电油滴N
处于静止状态。AB 间电容为C1,电压为U1,带电量为Q1;A′B′间电容为C2,电压为U2,带
电量为Q2,若将左边电容器间的绝缘介质抽出,则(  )
A.C1减小,C2增大
B.Q1减小,Q2增大
C.U1减小,U2增大
D.N 原来所在位置处的电势升高且N 向上运动
【解答】解:A、将绝缘介质抽出,由电容的决定式C= ɛr S
4 πkd
可知,C1将变小,而A′B′板未动,
12
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则C2不变,故A 错误;
C、两电容器并联,等效电容设为C,则C=C1+C2,总电荷量不变,设为Q,AB 间和A′B′间的
电压相等,设为U,则U= Q
C =
Q
C1+C2
,因C1减小,C2不变,则U 增大,即U1增大,U2增大,
故C 错误;
B、由于C2不变,U2增大,由Q=CU 知Q2增大,而总电荷量不变,则Q1减小,故B 正确;
D、U2增大,由场强公式E = U
d
可知A′B′之间的场强增大,N 所受电场力增大,则N 向上运动;
N 原来所在位置处与A′距离不变,场强增大,则UNA增大,而UNA′=φN
φ
﹣
A′,A′接地,电势为
零,故N 原来所在位置处的电势升高,故D 正确。
故选:BD。
15. (多选)(2023•三明模拟)如图,水平放置的A、B 板和M、N 板分别组成平行板电
容器C1和C2,A 板通过一理想二极管与M 板相连接,B 板和N 板都接地。M、N 两板之间插
有电介质,A 板和B 板正中均有一小孔,两孔在同一竖直线上。现让A 板带正电,稳定后,一
带电液滴从小孔正上方由静止开始下落,穿过小孔到达B 板处速度恰为零。空气阻力忽略不计,
极板间电场视为匀强电场。下列说法正确的是(  )
A.仅将A 板向下移动一小段距离后,A 板电势升高
B.仅将N 板向右移一小段距离时,C1、C2均不充放电
C.仅在MN 板间更换相对介电常数更大的电介质时,C1充电C2放电
D.M 板向下移动一小段距离时,液滴能穿过B 板小孔
【解答】解:根据电容决定式和定义式:C= ɛr S
4 πkd
,C = Q
U
A、仅将A 板向下移动一小段距离后,电容C1增大,设A 板电荷量不变,则A 板电势降低,M
板要给A 板充电,但是二极管反向,所以不能充电,故A 板电荷量不变,A 板电势降低,故A
错误;
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C、仅在MN 板间更换相对介电常数更大的电介质时,则电容C2增大,设M 板电荷量不变,则
M 板电势降低,A 板要给M 板充电,二极管正向导通,所以能充电,则C1放电C2充电,故C
错误;
B、仅将N 板向右移一小段距离时,则电容C2减小,设M 板电荷量不变,则M 板电势升高,M
板要给A 板充电,但是二极管反向,所以不能充电,故M 板电荷量不变,A 板电荷量不变,
C1、C2均不充放电,故B 正确;
D、M 板向下移动一小段距离时,则电容C2增大,设M 板电荷量不变,则M 板电势降低,A 板
要给M 板充电,二极管正向导通,所以充电可行,则C1放电C2充电,A、B 板间电场强度减小,
带电液滴若同样能达到B 板时克服电场力做功减小,即电场力做的负功变小,而重力做功不变,
故液滴能穿过B 板小孔,故D 正确。
故选:BD。
16. (多选)(2023•九江二模)如图所示的两个平行板电容器水平放置,A 板用导线与
B’板相连,B 板和A’板都接地。已知A 板带正电,在两个电容器间分别有M、N 两个带电油
滴都处于静止状态。AB 间电压为UAB,带电量为QAB,A′B′间电压为UA′B′,带电量为QA′B′,
若将B 板稍向下移,则(  )
A.电容CAB不变,电容CA′B′不变
B.UAB减小,UA′B′增大
C.QAB减小,QA′B′增大
D.N 原来所在位置处的电势增大且N 向上运动
【解答】解:A、将B 板稍向下移,AB 板间距离d 变大,由C= ɛr S
4 πkd
得,电容CAB变小,电容
CA′B′不变,故A 错误;
B、电容器与电源断开,两电容器电容器并联,等效电容设为C,则C=CAB+CA′B′,总电荷量不
变,设为Q,AB 间和B’A’间的电压相等,设为U,则U = Q
C =
Q
C AB+C A ' B' ,由于AB 板间距离
d 变大,CAB变小,则两个电容器的电压都变大,故B 错误;
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C、两电容器电容器并联,两个电容器电压相等,都等于U,所以有U = Q A ' B'
C A ' B'
= Q AB
C AB
,电容
CA′B′不变而U 变大,则QA′B′增大,又QAB=Q
Q
﹣
A′B′,Q 不变,则QAB变小,故C 正确;
D、N 带电油滴原来处于静止状态,电场力和重力平衡,电场力向上,根据B 选项分析,现在
B’A’间的电压变大,又电场强度E= U
d
,场强变大,则N 原来所在位置处的电势增大,电场力F
= U
d q,q 为油滴电荷量不变,则电场力变大,N 向上运动,故D 正确。
故选:CD。
17. (2023•沙河口区校级模拟)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,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,E 不变
D.θ 减小,Ep增大
【解答】解:电容器与电源断开,故电量不变;上极板向下移动时,两板间的距离减小,根据C
= εr S
4 πkd
可知,电容C 增大;
根据U= Q
C
可知,电压U 减小,故静电计指针偏角θ 减小;
两板间的电场强度E= U
d = Q
Cd = 4 πkQ
ɛr S ,因此电场强度与板间距无关,因此电场强度不变;
因电场强度不变,且P 点离下极板间距不变,因此P 点的电势φ 不变,那么电荷在P 点的电势能
EP也不变,故C 正确,ABD 错误。
故选:C。
18. (2021•海淀区校级模拟)如图所示,两块相互靠近的平行金属板组成的平行板电容
器,极板N 与静电计相连,极板M 与静电计的外壳均接地。用静电计测量平行板电容器两极
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板间的电势差U。在两板相距一定距离d 时,给电容器充电,静电计指针张开一定角度。在整
个实验过程中,保持电容所带电量Q 不变,下面的操作中将使静电计指针张角变大的是(  
)
A.仅将M 板向上平移
B.仅将M 板向右平移
C.仅在M、N 之间插入云母板
D.仅在M、N 之间插入金属板,且不和M、N 接触
【解答】解:A、向M 板向上平移时,极板间的正对面积减小,则由C=
ɛS
4 πkd
 可知,电容器的
电容C 减小,
则由C= Q
U
可知,因电荷量Q 不变,则U 增大,指针张角变大,故A 正确;
B、将M 板向右移动,则减小了极板间的距离,由决定式可得,电容C 增大,同理可知指针张
角变小,故B 错误;
C、在MN 之间插入云母板时,介电常数增大,则由电容器的决定式可知电容C 增大,则可知U
减小,故指针张角减小,故C 错误;
D、M、N 之间插入金属板且不和M、N 接触时,相当减小了板间距离,则d 减小,电容C 增大,
由A 的分析可知,U 减小,故指针张角减小,故D 错误;
故选:A。
19. (多选)(2021•海淀区模拟)如图所示,两块相互靠近的平行金属板组成的平行板
电容器,极板N 与静电计相连,极板M 与静电计的外壳均接地.用静电计测量平行板电容器
两极板间的电势差U.在两板相距一定距离d 时,给电容器充电,静电计指针张开一定角度.
在整个实验过程中,保持带电量Q 不变,下面的操作中将使静电计指针张角变大的是
(  )
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A.仅将M 板向下平移
B.仅将M 板向左平移
C.仅在M、N 之间插入云母板(介电常数大于1)
D.仅在M、N 之间插入金属板,且不和M、N 接触
【解答】解:A、向M 板向下平移时,极板间的正对面积减小,则由C=
ɛs
4 πkd
可知,电容器的
电容减小,则由C= Q
U
可知,电荷量不变,则U 增大,指针张角变大,故A 正确;
B、将M 板向左移动,则增大了极板间的距离,由决定式可得,C 减小,同理可知指针张角变大,
故B 正确;
C、在MN 之间插入云母板时,介电常数增大,则由电容器的决定式可知C 增大,则可知U 减小,
故指针张角减小,故C 错误;
D、M、N 之间插入金属板时,减小了板间距离,则d 减小,C 增大,由A 的分析可知,U 减小,
故指针张角减小,故D 错误;
故选:AB。
20. (多选)(2022•凉州区校级模拟)如图所示,由两块相互靠近的平行金属板组成的
平行板电容器的极板N 与静电计相接,极板M 接地.用静电计测量平行板电容器两极板间的
电势差U.在两板相距一定距离d 时,给电容器充电,静电计指针张开一定角度.在整个实验
过程中,保持电容器所带电量Q 不变,下面哪些操作将使静电计指针张角变小(  )
A.将M 板向下平移
B.将M 板沿水平向左方向远离N 板
C.在M、N 之间插入云母板(介电常数ε>1)
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D.在M、N 之间插入金属板,且不和M、N 接触
【解答】解:A、将M 板向下平移,正对面积减小,根据C =
ɛs
4 πkd
,电容减小,根据U = Q
C
,
Q 不变,则电势差增大,张角变大。故A 错误。
B、将M 板沿水平向左方向远离N 板,d 变大,根据C =
ɛs
4 πkd
,电容减小,根据U = Q
C
,Q 不
变,则电势差增大,张角变大。故B 错误。
C、在M、N 之间插入云母板(介电常数ε>1),根据C =
ɛs
4 πkd
,电容增大,根据U = Q
C
,Q
不变,则电势差减小,张角变小。故C 正确。
D、在M、N 之间插入金属板,且不和M、N 接触,d 减小,根据C =
ɛs
4 πkd
,电容增大,根据
U = Q
C
,Q 不变,则电势差减小,张角变小。故D 正确。
故选:CD。
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