电容器的动态分析问题(学生版)
电容器动态变化问题
电容器动态变化问题【例题】：如图所示，先接通电键S 使电容器充电，然后断开S ，增大两极板间的距离时，电容器所带电量Q 、电容C 、两极板间电势差U 的变化情况是A. Q 变小，C 不变，U 不变B. Q 变小，C 变小，U 不变C. Q 不变，C 变小，U 变大D. Q 不变，C 变小，U 变小【思路总结】：对于电容器动态变化问题，1 一、要记住电容器电容的定义式及决定式：Q C=U （定义式），s C=4kdεπ（决定式） 二、读题分析电容变化过程的不变量：接电源，U 不变，不接电源Q 不变；三、从题目中找出最先变化的物理量，通过公式去推其余物理量的改变。
例如：此题电源断开，首先是Q 不改变；改变量为d 变大，根据决定式S C=4kd επ，C 与d 成反比，C 变小；Q 不变，根据定义式可判断出U 变大；故答案选C ；另注意：Q 不变时，改变d,电场强度E 不变；U 4E=4Q Q Q k S d Cd S d kdπεεπ===与d 无关； 四、关于极板移动后电势粒子电势能或者某位置电势变化问题：A ：对于Q 不变的，E 不变，我们看接地（0 电势）的是哪个极板，通过该点与0势能面的间距判断其间的电势差，从而判断电势的变化；AB A B U =-ϕϕ。
如下题：上极板接地为0电势，将下极板上移或者下移，P 与上极板间距都不变，所以与零势能面的电势差不变，P 点电势不变，B 错误例题1：”如图所示，一平行板电容器充电后与电源断开，这时电容器的带电量为Q ，P 是电容器内一点，电容器的上板与大地相连，下列说法正确的是A. 若将电容器的上板左移一点，则两板间场强减小B. 若将电容器的下板上移一点，则P 点的电势升高C. 若将电容器的下板上移一点，则两板间电势差增大D. 若将电容器的下板上移一点，则两板间电势差减小B ：对于U 不变的，E 会改变，我们看该点到哪个极板的间距是不变的，然后通过改点与极板间的电势差判断电势的变化。
电容器的动态变化分析
电容器的动态变化分析电容器是一种能够存储电荷的电子元件，它由两个导体板之间夹着电介质组成。
在外加电压作用下，电容器会聚集正负电荷并储存电能。
电容器的动态变化分析主要参考其充放电过程，包括充电、放电和衰减三个阶段。
首先，我们来看电容器的充电过程。
当电压源连接到电容器上时，电压源会将正电荷送入一个导体板，同时从另一个导体板吸取相同数量的负电荷。
这样，电容器内的电荷就开始聚积，并且越来越多的电荷被储存在电容器中。
充电过程中，电容器的电压逐渐增加，直到达到电压源的电压，此时电容器被充满，不再接受更多的电荷。
接下来，我们来看电容器的放电过程。
当电容器上的电压源断开，即电压源不再提供电荷时，电容器中的电荷开始流向外部电路。
这是因为导体板上的正负电荷会吸引彼此，并且通过外部电路的导线流动。
在放电过程中，电容器的电荷越来越少，导致电容器的电压也逐渐降低，直到电容器完全放电为止。
最后，我们来看电容器的衰减过程。
当电容器被充满或放空后，电容器中的电荷不会立即消失。
相反，电容器内的电荷会因为一些因素的影响而逐渐减少。
其中最主要的因素是电容器内部的电阻和电介质的损耗。
电容器的电阻会导致电荷的漏失，而电介质的损耗会导致电荷的耗散。
因此，电容器的电荷衰减过程是一个逐渐减少的过程，电容器的电压也会随之减小。
在电容器的动态变化分析中，我们需要考虑电容器的电压-电荷关系。
根据电容器的定义，电容器的电压和电荷量之间存在线性关系，即Q=CV，其中Q为电容器的电荷，C为电容器的电容量，V为电容器的电压。
根据这个关系，我们可以通过测量电容器的电压和电荷量来确定电容器的特性。
总结起来，电容器的动态变化分析主要涉及充电、放电和衰减三个阶段。
在充电过程中，电压源将电荷送入电容器，使其电压逐渐增加；在放电过程中，电容器中的电荷通过外部电路流向导线，使电容器的电压逐渐降低；在衰减过程中，电容器内部的电阻和电介质的损耗导致电荷逐渐减少，使电容器的电压减小。
对电容器和电容平行板电容器的动态分析(含答案)
电容器、电容器的电容、平行板电容器的动态分析一、基础知识（一）电容器的充、放电和电容的理解1、电容器的充、放电(1)充电：使电容器带电的过程，充电后电容器两极板带上等量的异种电荷，电容器中储存电场能．(2)放电：使充电后的电容器失去电荷的过程，放电过程中电场能转化为其他形式的能．2、电容(1)定义：电容器所带的电荷量Q 与电容器两极板间的电势差U 的比值．(2)定义式：C ＝Q U. (3)物理意义：表示电容器容纳电荷本领大小的物理量．3、平行板电容器(1)影响因素：平行板电容器的电容与正对面积成正比，与介质的介电常数成正比，与两板间的距离成反比．(2)决定式：C ＝εr S 4πkd，k 为静电力常量． 特别提醒 C ＝Q U (或C ＝ΔQ ΔU )适用于任何电容器，但C ＝εr S 4πkd仅适用于平行板电容器． （二）平行板电容器的动态分析运用电容的定义式和决定式分析电容器相关量变化的思路(1)确定不变量，分析是电压不变还是所带电荷量不变．(2)用决定式C ＝εr S 4πkd分析平行板电容器电容的变化． (3)用定义式C ＝Q U分析电容器所带电荷量或两极板间电压的变化． (4)用E ＝U d分析电容器两极板间电场强度的变化．平行板电容器的动态分析问题常见的类型平行板电容器的动态分析问题有两种情况：一是电容器始终和电源连接，此时U 恒定，则Q ＝CU ∝C ，而C ＝εr S 4πkd ∝εr S d ，两板间场强E ＝U d ∝1d；二是电容器充电后与电源断开，此时Q 恒定，则U ＝Q C ，C ∝εr S d ，场强E ＝U d ＝Q Cd ∝1εr S. 1、关于电容器及其电容的叙述，正确的是( )A ．任何两个彼此绝缘而又相互靠近的导体，就组成了电容器，跟这两个导体是否带电无关B ．电容器所带的电荷量是指每个极板所带电荷量的代数和C ．电容器的电容与电容器所带电荷量成反比D ．一个电容器的电荷量增加ΔQ ＝1.0×10－6 C 时，两板间电压升高10 V ，则电容器的电容无法确定答案 A2、(2011·天津·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U 1，板间场强为E 1.现将电容器所带电荷量变为2Q ，板间距变为12d ，其他条件不变，这时两极板间电势差为U 2，板间场强为E 2，下列说法正确的是( )A ．U 2＝U 1，E 2＝E 1B ．U 2＝2U 1，E 2＝4E 1C ．U 2＝U 1，E 2＝2E 1D ．U 2＝2U 1，E 2＝2E 1答案 C解析 由C ＝Q U 和C ＝εr S 4k πd 及E ＝U d 得，E ＝4k πQ εr S，由电荷量由Q 增为2Q ，板间距由d 减为d 2，得E 2＝2E 1；又由U ＝Ed 可得U 1＝U 2，故A 、B 、D 错，C 对． 3、(2012·海南·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 变为原来的一半答案 AD解析 E ＝U d，保持U 不变，将d 变为原来的两倍，E 变为原来的一半，A 对；保持E 不变，则d 变为原来的一半，则U 变为原来的一半，B 错；C ＝Q U ，C ＝εr S 4πkd，保持d 不变，C 不变，Q 加倍，U 加倍，C 错；E ＝U d ＝Q Cd ＝Q εr S 4πkd·d ＝4πkQ εr S ，Q 变为原来的一半，则E 变为原来的一半，D 对．4、如图所示，两块较大的金属板A 、B 平行放置并与一电源相连，S 闭合后，两板间有一质量为m 、电荷量为q 的油滴恰好处于静止状态．以下说法中正确的是( )A ．若将A 板向上平移一小段位移，则油滴向下加速运动，G 中有b →a 的电流B ．若将A 板向左平移一小段位移，则油滴仍然静止，G 中有b →a 的电流C ．若将S 断开，则油滴立即做自由落体运动，G 中无电流D ．若将S 断开，再将A 板向下平移一小段位移，则油滴向上加速运动，G 中有b →a 的电流 答案 AB解析 根据电路图可知，A 板带负电，B 板带正电，原来油滴恰好处于静止状态，说明油滴受到的竖直向上的电场力刚好与重力平衡；当S 闭合，若将A 板向上平移一小段位移，则板间间距d 变大，而两板间电压U 此时不变，故板间场强E ＝U d变小，油滴所受合力方向向下，所以油滴向下加速运动，而根据C ＝εr S 4πkd可知，电容C 减小，故两板所带电荷量Q 也减小，因此电容器放电，所以G 中有b →a 的电流，选项A 正确；在S 闭合的情况下，若将A 板向左平移一小段位移，两板间电压U 和板间间距d 都不变，所以板间场强E 不变，油滴受力平衡，仍然静止，但是两板的正对面积S 减小了，根据C ＝εr S 4πkd可知，电容C 减小，两板所带电荷量Q 也减小，电容器放电，所以G 中有b →a 的电流，选项B 正确；若将S 断开，两板所带电荷量保持不变，板间场强E 也不变，油滴仍然静止，选项C 错误；若将S 断开，再将A 板向下平移一小段位移，两板所带电荷量Q 仍保持不变，两板间间距d 变小，根据C ＝εr S 4πkd ，U ＝Q C 和E ＝U d，可得E ＝4πkQ εr S，显然，两板间场强E 不变，所以油滴仍然静止，G 中无电流，选项D 错误． 5、在如图所示的实验装置中，平行板电容器的极板B 与一灵敏静电计相接，极板A 接地．下列操作中可以观察到静电计指针张角变大的是( )A ．极板A 上移B ．极板A 右移C ．极板间插入一定厚度的金属片D ．极板间插入一云母片答案 A解析 静电计测量的是平行板电容器两极板之间的电压，电容器两极板上的电荷量保持不变，由C ＝Q U 可得电压U ＝Q C ，根据平行板电容器的电容C ＝εr S 4πkd可知，通过减小极板正对面积S 、增大板间距d 和减小板间电介质的介电常数εr 可以减小电容器的电容，从而增大板间电压U ，故只有选项A 是正确的．6、如图所示，两个相同的平行板电容器C 1、C 2用导线相连，开始都不带电．现将开关S闭合给两个电容器充电，待充电完毕后，电容器C1两板间有一带电微粒恰好处于平衡状态．再将开关S断开，把电容器C2两板稍错开一些(两板间距离保持不变)，重新平衡后，下列判断正确的是()A．电容器C1两板间电压减小B．电容器C2两板间电压增大C．带电微粒将加速上升D．电容器C1所带电荷量增大答案BCD解析充电完毕后电容器C1、C2并联，两端电压相等，都等于电源电压U，断开S后，电容器C2两板稍错开一些，即两板正对面积S减小，根据C＝εr S4πkd知电容减小，又由C＝QU′可知，两板间电压U′增大，此时U′>U，则电容器C2又开始给C1充电，直到两电容器电压再次相等，此时两者两端的电压比原来的电压都增大，故A错误，B 正确；电容器C1所带电荷量增大，故D正确；电容器C1两端的电压增大，根据E＝U/d可知，C1两板间电场强度增大，则带电微粒受到的电场力增大，带电微粒将加速向上运动，故C正确．。
电容器动态分析专题训练含标准答案
电容器动态分析练习题一．选择题（共10小题）1．（2016•天津）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级板都接地．在两极板间有一固定在P点的点电荷，以E表示两极板间的电场强度，E P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，E P不变C．θ减小，E P增大D．θ减小，E不变2．（2016•新疆）如图所示的平行板电容器，B板固定，要减小电容器的电容，其中较合理的办法是（）A．A板右移 B．A板上移C．插入电解质D．增加极板上的电荷量3．（2016•湖南校级模拟）如图所示，先接通S使电容器充电，然后断开S．当增大两极板间距离时，电容器所带电荷量Q、电容C、两板间电势差U，电容器两极板间场强E的变化情况是（）A．Q变小，C不变，U不变，E变小B．Q变小，C变小，U不变，E不变C．Q不变，C变小，U变大，E不变D．Q不变，C变小，U变小，E变小4．（2016•湖南模拟）传感器是把非电学量转换成电学量的一种元件．如图所示，乙、丙是两种常见的电容式传感器，现将乙、丙两种传感器分别接到图甲的电路中进行实验（电流从电流表正接线柱流入时指针向右偏），下列实验现象中正确的是（）A．当乙传感器接入电路实验时，若F变小，则电流表指针向右偏转B．当乙传感器接入电路实验时，若F变大，则电流表指针向右偏转C．当丙传感器接入电路实验时，若导电溶液深度h变大，则电流表指针向左偏转D．当丙传感器接入电路实验时，若导电溶液深度h变小，则电流表指针向左偏转5．（2016•桂林一模）如图所示，一带电小球悬挂在竖直放置的平行板电容器内，当开关S 闭合，小球静止时，悬线与竖直方向的夹角为θ．则（）A．当开关S断开时，若减小平行板间的距离，则夹角θ增大B．当开关S断开时，若增大平行板间的距离，则夹角θ增大C．当开关S闭合时，若减小平行板间的距离，则夹角θ增大D．当开关S闭合时，若减小平行板间的距离，则夹角θ减小6．（2016•诏安县校级模拟）如图所示，平行板电容器已经充电，静电计的金属球与电容器的一个极板连接，外壳与另一个极板连接，静电计指针的偏转指示电容器两极板间的电势差．实验中保持极板上的电荷量Q不变．设电容器两极板正对面积为S，极板间的距离为d，静电计指针偏角为θ．下列关于实验现象的描述正确的是（）A．保持S不变，增大d，则θ变大B．保持S不变，减小d，则θ不变C．保持d不变，减小S，则θ变小D．保持S、d不变，在两板间插入电介质，则θ变大7．（2016•江苏模拟）如图所示为研究影响平行板电容器电容大小因素的实验装置．设两极板的正对面积为S，极板间的距离为d，静电计指针偏角为θ，平行板电容器的电容为C．实验中极板所带电荷量可视为不变，则下列关于实验的分析正确的是（）A．保持d不变，减小S，则C变小，θ变大B．保持d不变，减小S，则C变大，θ变大C．保持S不变，增大d，则C变小，θ变大D．保持S不变，增大d，则C变大，θ变大8．（2016•中山市模拟）如图所示，平行板电容器与电动势为E的直流电源（内阻不计）连接，下极板接地，静电计所带电量很少，可被忽略．一带负电油滴被固定于电容器中的P 点，现将平行板电容器的下极板竖直向下移动一小段距离，则（）A．平行板电容器的电容值将变大B．静电计指针张角变小C．带电油滴的电势能将减少D．若先将上极板与电源正极的导线断开再将下极板向下移动一小段距离，则带电油滴所受电场力不变9．（2016•铜仁市校级模拟）如图所示，水平放置的平行金属板a、b分别与电源的两极相连，带电液滴P在金属板a、b间保持静止，现设法使P固定，再使两金属板a、b分别绕中心点O、O′处垂直于纸面的轴顺时针转相同的小角度α，然后释放P，则P在电场内将做（）A．匀运直线运动B．水平向右的匀加速直线运动C．斜向右下方的匀加速直线运动D．曲线运动10．（2016•肇庆三模）如图所示，平行板电容器与电动势为E的直流电源（内阻不计）连接，下极板接地，静电计所带电荷量很少，可被忽略．一带负电油滴被固定于电容器中的P 点．现将平行板电容器的下极板竖直向下移动一小段距离，则（）A．静电计指针张角变小B．平行板电容器的电容将变大C．带电油滴的电势能将增大D．若先将电容器上极板与电源正极的导线断开，再将下极板向下移动一小段距离，则带电油滴所受电场力不变电容器动态分析练习题参考答案与试题解析一．选择题（共10小题）1．（2016•天津）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级板都接地．在两极板间有一固定在P点的点电荷，以E表示两极板间的电场强度，E P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，E P不变C．θ减小，E P增大D．θ减小，E不变【分析】电容器充电后断开电源，极板上的电量不变；根据电容器的定义式可分析电容的变化，再根据决定式分析电压的变化，从而分析静电计指针夹角的变化；根据U=Ed分析电场强度的变化；根据电势与电势差之间的关系可分析P点电势，再由电势分析电势能的变化．【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=可知，电容C增大，则根据C=可知，电压U减小；故静电计指针偏角减小；两板间的电场强度E===；因此电场强度与板间距无关，因此电场强度不变；再根据设P与下极板距离为l，则P点的电势φP=El，电势能E P=ELq；因此电荷在P点的电势能保持不变；故D正确，ABC错误；故选：D．2．（2016•新疆）如图所示的平行板电容器，B板固定，要减小电容器的电容，其中较合理的办法是（）A．A板右移 B．A板上移C．插入电解质D．增加极板上的电荷量【分析】平行板电容的电容取决于极板间的距离、正对面积及介电常数，与电压及电荷量无关．【解答】解：由C=ɛ可知，当增大d、减小电介质和减小正对面积时，可减小电容；而C与电压及电荷量无关，故只有B正确，ACD错误；故选：B．3．（2016•湖南校级模拟）如图所示，先接通S使电容器充电，然后断开S．当增大两极板间距离时，电容器所带电荷量Q、电容C、两板间电势差U，电容器两极板间场强E的变化情况是（）A．Q变小，C不变，U不变，E变小B．Q变小，C变小，U不变，E不变C．Q不变，C变小，U变大，E不变D．Q不变，C变小，U变小，E变小【分析】电容器与电源断开，电量保持不变，增大两极板间距离时，根据C=，判断电容的变化，根据U=判断电势差的变化，根据E=，判断电场强度的变化．【解答】解：电容器与电源断开，电量保持不变，增大两极板间距离时，根据C=，知电容C变小，根据U=，知两极板间的电势差U变大，根据E==，知电场强度E不变．故C正确，A、B、D错误．故选C．4．（2016•湖南模拟）传感器是把非电学量转换成电学量的一种元件．如图所示，乙、丙是两种常见的电容式传感器，现将乙、丙两种传感器分别接到图甲的电路中进行实验（电流从电流表正接线柱流入时指针向右偏），下列实验现象中正确的是（）A．当乙传感器接入电路实验时，若F变小，则电流表指针向右偏转B．当乙传感器接入电路实验时，若F变大，则电流表指针向右偏转C．当丙传感器接入电路实验时，若导电溶液深度h变大，则电流表指针向左偏转D．当丙传感器接入电路实验时，若导电溶液深度h变小，则电流表指针向左偏转【分析】根据电容的决定式分析F、h与电容器所带电量的关系，分析电路中电流的方向，判断电流表指针偏转方向．【解答】解：A、当乙传感器接入电路实验时，若F变小，电容器两极板间的距离增大，根据电容的决定式C=得知，电容减小，而电压不变，则由Q=CU可知，电容器所带的电量减小，电容器放电，电路中有顺时针方向的电流，则电流表指针向左偏转．故A错误．B、当乙传感器接入电路实验时，若F变大，电容器两极板间的距离减小，根据电容的决定式C=得知，电容增大，而电压不变，则由Q=CU可知，电容器所带的电量增加，电容器充电，电路中有逆时针方向的电流，则电流表指针向右偏转．故B正确．C、当丙传感器接入电路实验时，若导电溶液深度h变大，两电极正对面积增大，电容增大，而电压不变，则电容器充电，电路中有逆时针方向的电流，则电流表指针向右偏转．故C 错误．D、当丙传感器接入电路实验时，若导电溶液深度h变小，两电极正对面积减小，电容减小，而电压不变，则电容器放电，电路中有顺时针方向的电流，则电流表指针向左偏转．故D 正确．故选BD5．（2016•桂林一模）如图所示，一带电小球悬挂在竖直放置的平行板电容器内，当开关S 闭合，小球静止时，悬线与竖直方向的夹角为θ．则（）A．当开关S断开时，若减小平行板间的距离，则夹角θ增大B．当开关S断开时，若增大平行板间的距离，则夹角θ增大C．当开关S闭合时，若减小平行板间的距离，则夹角θ增大D．当开关S闭合时，若减小平行板间的距离，则夹角θ减小【分析】小球受重力、拉力、电场力三个力处于平衡状态，断开开关S，电容器所带的电量不变．保持开关S闭合，电容器两端间的电势差不变；先分析板间场强的变化，再判断夹角的变化．【解答】解：AB、当断开开关S时，电容器所带的电量不变，由电容器的定义式C=、电容的定义式C=和E=结合得E=，则知电容器板间距离d变化时，板间场强E 不变，小球所受的电场力不变，则θ不变．故A、B错误．CD、保持开关S闭合，电容器两端间的电势差U不变，若减小平行板间的距离，由E=知，板间的电场强度E增大，小球所受的电场力变大，则θ增大．故C正确，D错误．故选：C6．（2016•诏安县校级模拟）如图所示，平行板电容器已经充电，静电计的金属球与电容器的一个极板连接，外壳与另一个极板连接，静电计指针的偏转指示电容器两极板间的电势差．实验中保持极板上的电荷量Q不变．设电容器两极板正对面积为S，极板间的距离为d，静电计指针偏角为θ．下列关于实验现象的描述正确的是（）A．保持S不变，增大d，则θ变大B．保持S不变，减小d，则θ不变C．保持d不变，减小S，则θ变小D．保持S、d不变，在两板间插入电介质，则θ变大【分析】静电计指针偏角大小表示极板间电势差的大小，抓住电量不变，根据U=，通过C的变化，从而判断U的变化．【解答】解：A、根据电容的定义式C=，保持S不变，增大d，电容C减小，再根据U=，知U增大，所以θ变大，故A正确；B、根据电容的定义式C=，保持S不变，减小d，电容C增大，再根据U=，知U 减小，所以θ变小，故B错误；C、保持d不变，减小S，电容减小，再根据U=，知U增大，所以θ变大．故C错误；D、根据电容的定义式C=，保持S、d不变，在两板间插入电介质，则电容增大，根据U=，知U减小，则θ变小，故D错误．故选：A．7．（2016•江苏模拟）如图所示为研究影响平行板电容器电容大小因素的实验装置．设两极板的正对面积为S，极板间的距离为d，静电计指针偏角为θ，平行板电容器的电容为C．实验中极板所带电荷量可视为不变，则下列关于实验的分析正确的是（）A．保持d不变，减小S，则C变小，θ变大B．保持d不变，减小S，则C变大，θ变大C．保持S不变，增大d，则C变小，θ变大D．保持S不变，增大d，则C变大，θ变大【分析】静电计测定电容器极板间的电势差，电势差越大，指针的偏角θ越大．根据电容的决定式C=分析极板间距离、正对面积变化时电容的变化情况，由于极板所带电荷量不变，再由电容的定义式C=分析板间电势差的变化，即可再确定静电计指针的偏角变化情况．【解答】解：AB、根据电容的决定式C=得知，当保持d不变，减小S，则C变小，电容器的电量Q不变，由电容的定义式C=分析可知板间电势差增大，则静电计指针的偏角θ变大．故A正确，B错误．CD、根据电容的决定式C=得知，保持S不变，增大d，则C变小，电容器极板所带的电荷量Q不变，则由电容的定义式C=分析可知板间电势差增大，静电计指针的偏角θ变大，故C正确，D错误．故选：AC．8．（2016•中山市模拟）如图所示，平行板电容器与电动势为E的直流电源（内阻不计）连接，下极板接地，静电计所带电量很少，可被忽略．一带负电油滴被固定于电容器中的P 点，现将平行板电容器的下极板竖直向下移动一小段距离，则（）A．平行板电容器的电容值将变大B．静电计指针张角变小C．带电油滴的电势能将减少D．若先将上极板与电源正极的导线断开再将下极板向下移动一小段距离，则带电油滴所受电场力不变【分析】电容器始终与电源相连，则电容器两端间的电势差不变，根据电容器d的变化判断电容的变化以及电场强度的变化，从而判断电荷电势能和电场力的变化．【解答】解：A、根据C=知，d增大，则电容减小．故A错误．B、静电计测量的是电容器两端的电势差，因为电容器始终与电源相连，则电势差不变，所以静电计指针张角不变．故B错误．C、电势差不变，d增大，则电场强度减小，P点与上极板的电势差减小，则P点的电势增大，因为该电荷为负电荷，则电势能减小．故C正确．D、电容器与电源断开，则电荷量不变，d改变，根据，知电场强度不变，则油滴所受电场力不变．故D正确．故选CD．9．（2016•铜仁市校级模拟）如图所示，水平放置的平行金属板a、b分别与电源的两极相连，带电液滴P在金属板a、b间保持静止，现设法使P固定，再使两金属板a、b分别绕中心点O、O′处垂直于纸面的轴顺时针转相同的小角度α，然后释放P，则P在电场内将做（）A．匀运直线运动B．水平向右的匀加速直线运动C．斜向右下方的匀加速直线运动D．曲线运动【分析】题中带电液滴P原来在水平放置的a、b金属板间的电场内处于静止状态，说明处于平衡状态，竖直向上的电场力大小等于重力的大小，当两平行金属板a、b分别以O、0′中心为轴在竖直平面内转过相同的较小角度θ，然后释放P，此时P受到重力、电场力，合力向右，故P向右的匀加速直线运动．【解答】解：当a、b金属板水平放置时，带电液滴P在电场内处于静止状态，说明处于平衡状态，竖直向上的电场力大小等于重力的大小．当两平行金属板a、b分别以O、0′中心为轴在竖直平面内转过相同的较小角度α，然后释放P，此时P受到竖直向下的重力、垂直金属板的电场力，电场力方向与竖直方向的夹角为α，如图．设板间距离原来为d，则由几何知识得知：转过α角时，板间距离为dcosα，板间场强为E=，电场力为F=qE=，电场力方向与竖直方向的夹角为α，竖直方向的分力为Fcosα=．而原来液滴处于静止状态，即有mg=qE=q，则得此时液滴竖直方向受力平衡，合力水平向右，故P将水平向右作匀加速直线运动．故B正确．故选B10．（2016•肇庆三模）如图所示，平行板电容器与电动势为E的直流电源（内阻不计）连接，下极板接地，静电计所带电荷量很少，可被忽略．一带负电油滴被固定于电容器中的P 点．现将平行板电容器的下极板竖直向下移动一小段距离，则（）A．静电计指针张角变小B．平行板电容器的电容将变大C．带电油滴的电势能将增大D．若先将电容器上极板与电源正极的导线断开，再将下极板向下移动一小段距离，则带电油滴所受电场力不变【分析】电容器始终与电源相连，则电容器两端间的电势差不变，根据电容器d的变化判断电容的变化以及电场强度的变化，从而判断电荷电势能和电场力的变化．【解答】解：现将平行板电容器的下极板竖直向下移动一小段距离，导致极板间距增大，A、静电计测量的是电容器两端的电势差，因为电容器始终与电源相连，则电势差不变，所以静电计指针张角不变．故A错误．B、根据C=知，d增大，则电容减小．故B错误．C、电势差不变，d增大，则电场强度减小，P点与上极板的电势差减小，则P点的电势增大，因为该电荷为负电荷，则电势能减小．故C错误．D、若先将电容器上极板与电源正极的导线断开，则电荷量不变，d改变，根据E===，知电场强度不变，则油滴所受电场力不变．故D正确．故选：D．。
电容器的动态分析、带电粒子在电场中的直线和抛体运动-2025版高三物理一轮复习多维度导学与分层专练
2025届高三物理一轮复习多维度导学与分层专练专题46电容器的动态分析、带电粒子在电场中的直线和抛体运动导练目标导练内容目标1电容器的动态分析目标2带电粒子在电场中的直线运动目标3带电粒子在电场中的抛体运动【知识导学与典例导练】一、电容器的动态分析1．平行板电容器动态的分析思路2.平行板电容器的动态分析问题的两种情况(1)平行板电容器充电后,保持电容器的两极板与电池的两极相连接:(2)平行板电容器充电后,切断与电池的连接:【例1】如图所示，一平行板电容器充电后与电源断开，负极板（M 板）接地，在两板间的P 点固定一个带负电的检验电荷。
若正极板N 保持不动，将负极板M 缓慢向右平移一小段距离，下列说法正确的是（）A ．P 点电势升高B ．两板间电压增大C ．检验电荷的电势能增大D ．检验电荷受到的电场力增大【答案】C 【详解】由Q C U =；4r S C kdεπ=；U E d =可得4r kdQ U S πε=；4r k S E Q πε=BD ．因为电容器与电源断开，电荷量保持不变，两板间的距离d 减小，所以两板间电压减小，两板间电场强度不变，检验电荷受到的电场力不变，故BD 错误；AC ．因Ed ϕ'=，d '为P 到负极板之间的距离，d '减小，所以P 点电势降低；因沿电场线方向电势降低，M 板电势为零，所以P 点电势为正，P 点固定电荷为负，电势降低，电势能增加，C 正确，A 错误。
故选C 。
【例2】如图所示是由电源E 、灵敏电流计G 、滑动变阻器R 和平行板电容器C 组成的电路，开关S 闭合。
在下列四个过程中，灵敏电流计中有方向由a 到b 电流的是（）A ．在平行板电容器中插入电介质B ．减小平行板电容器两极板间的距离C ．减小平行板电容器两极板的正对面积D ．增大平行板电容器两极板的正对面积【答案】C【详解】A ．电容器保持和电源连接，电压U 一定，在平行板电容器中插入电介质，由4r S C kd επ=可知电容增大，由Q C U=可知极板电荷量增加，电容器充电，电路中有b 到a 方向的电流通过电流计。
1.8 电容器的电容(2)动态分析 2020.5.3
⑴ C=εS/4πkd∝εS/d
⑵ Q=CU=UεS/4πkd∝εS/d
⑶ E=U/d∝1/d
思考与讨论⑵ ： 平行板电容器充电后，切断与电源的连接。在 这种情况下，如果增大d，则C、U、Q、E各如何变化？
B、仍为150V
C、升高50V D、降低50V
AP
B
C
5.平行板电容器两板距离为4cm，带电量为8×10-8C，板间场强为
4×104N/C，则其电容为 5×10-11 F ，若保持其它条2，则其电容为 2.5×10-11 F
，若将
两板距离增加为8cm，则两板间场强为 4×104 N/C ，电容
A.Q变大
B.C变大
C.E不变
D.U变小
E与d无关， 即E不变。
4.平行金属板A、B间距离为6cm，电势差UAB=300V保持不变，将一 块3cm厚的矩形导体平行放入A、B板之间，它左侧面P与A平行正对 且离A板1cm，以B板电势为零，则A、B两板正中央一点C的电势由此 而发生怎样的变化？（ ）
A、变为零
在增大电容器两极板间距离的过程中（
）
A．电阻R中没有电流
BC
B．电容器的电容变小
C．电阻R中有从a流向b的电流
D．电阻R中有从b流向a的电流
解析：图中静电计的金属杆接 A 极，外壳和 B 板均接地， 静电计显示的是 A、B 两极板间的电压，指针张角越大，表示 两板间的电压越高。当合上 S 后，A、B 两板与电源两极相连， 板间电压等于电源电压不变，静电计指针张角不变；当断开 S 后，板间距离增大，正对面积减小，都将使 A、B 两板间的电 容变小，而电容器电荷量不变，由 C＝Q/U 可知，板间电压 U 增大，从而静电计指针张角增大，答案应选 CD。
电容器动态分析经典例题
电容器动态分析经典例题一、多选题1．如图所示，C 为中间插有电介质的电容器，a 和b 为其两极板；a 板接地；P 和Q 为两竖直放置的平行金属板，在两板间用绝缘线悬挂一带电小球；P 板与b 板用导线相连，Q 板接地．开始时悬线静止在竖直方向，在b 板带电后，悬线偏转了角度α．在以下方法中，能使悬线的偏角α变大的是A ．缩小a 、b 间的距离B ．加大a 、b 间的距离C ．取出a 、b 两极板间的电介质D ．换一块形状大小相同、介电常数更大的电介质【答案】BC【解析】【名师点睛】本题主要考察电容器的“孤岛效应”，即电荷守恒，在分析电容器动态变化时，需要根据4S C kd επ=判断电容器的电容变化情况，然后结合U E d =，Q C U=等公式分析2．如图所示，一平行板电容器充电后与电源断开，正极板与静电计连接，负极板接地，现将负极板缓慢向右平移一小段距离，下列说法正确的是（ ）A ．静电计指针张角变小B ．静电计指针张角不变C ．电容器的电容变小D ．电容器两板间的电场强度不变【答案】AD【详解】ABC ．电容器充电后与电源断开，电量不变，负极板缓慢向右平移一小段距离，板间距减小，根据4S C kdεπ=得到电容变大，根据 Q C U= 可得电压减小，即静电计指针张角变小，A 正确，BC 错误；D ．根据场强公式U E d=结合上面公式可得 4kQ E Sπε=电容器两板间的电场强度不变，D 正确。
故选AD 。
3．如图所示，1K 、2K 闭合时，一质量为m 、带电量为q 的液滴，静止在电容器的A 、B 两平行金属板间，现保持1K 闭合，将2K 断开，然后将B 板向下平移到图中虚线位置，则下列说法正确的是（ ）A ．电容器的电容减小B ．A 板电势比电路中Q 点电势高C ．液滴将向下运动D ．液滴的电势能增大【答案】AB【解析】 试题分析：根据4S C kdεπ=，当间距d 增大时，其它条件不变，则导致电容变小，故A 正确；12K K 、闭合时A 、Q 电势相等，保持1K 闭合，将2K 断开，将B 板向下平移一段距离，板间场强不变，所以A 板与地间的电势差U 增大，即A 板电势升高，而Q 点的电势不变，所以A 板电势比电路中Q 点电势高，故B 正确；根据U E d =与4S C kd επ=，相结合可得4kQ E Sπε=，由于电量、正对面积不变，从而确定电场强度也不变，所以液滴仍保持静止，故C 错误；根据电场力与重力平衡可知，液滴带负电，由于B 板的移动，导致液滴的电势升高，所以其电势能减小，故D 错误．考点：带电粒子在混合场中的运动、电容 【名师点睛】本题关键确定电容器的电量是否变化．掌握Q C U=，再由U E d =与4S C kd επ=，相结合可得4kQ E Sπε=，并学会通过电荷的电性与电势的变化来确定电势能的变化．4．如图所示，平行板电容器与电动势为E ′的直流电源（内阻不计）连接，下极板接地，静电计所带电荷量很少，可被忽略。
电容器的动态变化分析
一. 平行板电容器的动态分析 两种基本情况：1、电容器与电源连接;电容器两板间的电势差U 不变;2、电容器充电后与电源断开;电容器的带电量Q 不变..解决问题的依据有三个:1C=kd Sπε4(2) C=U Q(3) E=d U1.连接在电池两极上的平行板电容器;当两极板间的距离减少时 ABDA 、 电容器的电容C 变大B 、 电容器极板的带电量Q 变大C 、 电容器两极板间的电势差U 变大D 、 电容器两极板间的电场强度E 变大2.平行板电容器充电后断开电源;然后将两板间的正对面积逐渐增大;则在此过程中ADA.电容器电容将逐渐增大B.两极板间的电场强度将逐渐增大C.两极板间的电压将保持不变D.两极板上带电量不变 3.电容器C 、电阻器R 、和电源E 连接成如图所示的电路;器极板a 、b 之间拔出的过程中;电路里B A.没有电流产生B.有电流产生;方向是从a 极板经过电阻器R 流向b 极板 C.有电流产生;方向是从b 极板经过电阻器R 流向a 极板 D.有电流产生;电流方向无法判断 4、1-55所示的实验装置中;平行板电容器的极板A 与一灵敏的静电计相接;极板B 接地..若极板B 稍向上移动一点;由观察到的静电计指针变化作出平行板电容器电容变小的结论的依据是 C A ．两极板间的电压不变;极板上的电量变大； B ．两极板间的电压不变;极板上的电量变小； C ．极板上的电量几乎不变;两极板间的电压变大； D ．极板上的电量几乎不变;两极板间的电压变小.. 5.一平行板电容器充电后与电源断开;负极板接地;在两极板间有一正电荷电量很小固定在P 点;如图所示;以E 表示两板间的场强; U 表示电容器的电压; W 表示正电荷在P 点的电势能.若保持负极板不动;将正极板移到图中虚线所示的位置;则 ACA. U 变小; E 不变B. E 变大; W 变大C.U 变小; W 不变D. U 不变; W 不变8、平行板电容器间距离d=10cm;与一个直流电源连接;电源电压为10V;N 板接地;取大地电势为零;两极板间有一点P;P 点距M 板5cm;把K 闭合给电容器充电;然后再断开;P 点场强大小为 V/m; 电势为 V;若把N 板向下移动10cm; 则P 点场强大小为 V/m;二、带电粒子在平行板电容器内的运动及平衡的分析:6、如图所示;两板间距为d 的平行板电容器与一电源连接;电键K 闭合;电容器两板间有一质量为m;带电量为q 的微粒静止不动;下列说法正确的是：BD A 、微粒带的是正电B 、电源两端的电压等于mgd/qC 、断开电键K;微粒将向下做加速运动D 、保持电键K 闭合;把电容器两极板距离增大;微粒将向下做加速运动7、平行板电容器两极板间电压恒定;带电的油滴在极板间静止;如图;若将板间距离增大时;则油滴的运动将 BA .向左运动 B. 向下运动C.向上运动D.向右运动 9、如图所示;在与直流电源相接的平行板电容器内部;有一个小带电体P 正好处于受力平衡状态..问： （1） 当将A 板略为向B 板靠拢一些时;P 如何运动 2断开开关S 后;重复以上动作;P 又如何运动. o S A BP K .m . .M K。
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微专题 电容器的动态分析问题
【核心考点提示】
1．电容器的充、放电
(1)充电：使电容器带电的过程，充电后电容器两极板带上等量的异种电荷，电容器中储存电场能．
(2)放电：使充电后的电容器失去电荷的过程，放电过程中电场能转化为其他形式的能．
2．对公式C ＝Q U 的理解 电容C ＝Q U
，不能理解为电容C 与Q 成正比、与U 成反比，一个电容器电容的大小是由电容器本身的因素决定的，与电容器是否带电及带电多少无关．
3．两种类型的动态分析思路
(1)确定不变量，分析是电压不变还是所带电荷量不变．
(2)用决定式C ＝εr S 4πkd
分析平行板电容器电容的变化． (3)用定义式C ＝Q U
分析电容器所带电荷量或两极板间电压的变化． (4)用E ＝U d
分析电容器两极板间电场强度的变化． 【经典例题选讲】
【例题1】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，在两极板间有一固定在P 点的点电荷，以E 表示两板间的电场强度，E p 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，E p 不变
C ．θ减小，E p 增大
D ．θ减小，
E 不变
【变式1-1】(多选)如图所示，平行板电容器与直流电源连接，下极板接地，一带电油滴位于电容器中的P 点且处于静止状态，现将上极板竖直向上移动一小段距离，则( )
A ．带电油滴将沿竖直方向向上运动
B ．P 点电势将降低
C ．电容器的电容减小，极板带电荷量减小
D ．带电油滴的电势能保持不变
【变式1-2】(多选)如图所示，平行板电容器与直流电源、理想二极管(正向电阻为零可以视为短路，反向电阻无穷大可以视为断路)连接，电源负极接地。
初始电容器不带电，闭合开关稳定后，一带电油滴位于电容器中的P 点且处于静止状态。
下列说法正确的是 ( )
A ．减小极板间的正对面积，带电油滴会向上移动，且P 点的电势会降低
B ．将上极板向下移动，则P 点的电势不变
C ．将下极板向下移动，则P 点的电势升高
D ．无论哪个极板向上移动还是向下移动，带电油滴都不可能向下运动
[强化训练]
1.如图所示的实验装置中，平行板电容器的极板A接地，极板B与一个灵敏的静电计相接.A极板向上移动，减小电容器两极板的正对面积时，电容器所带的电荷量Q、电容C、两极间的电压U，电容器
两极板间的场强E的变化情况是()
A.Q变小，C不变，U不变，E变小
B.Q变小，C变小，U不变，E不变
C.Q不变，C变小，U变大，E不变
D.Q不变，C变小，U变大，E变大
2.两个较大的平行金属板A、B相距为d，分别接在电压为U的电源正、负极上，这时质量为m、带电荷量为－q 的油滴恰好静止在两板之间，如图1所示．在其他条件不变的情况下，如果将两板非常缓慢地水平错开一些，那么在错开的过程中()
A．油滴将向上加速运动，电流计中的电流从b流向a
B．油滴将向下加速运动，电流计中的电流从a流向b
C．油滴静止不动，电流计中的电流从b流向a
D．油滴静止不动，电流计中的电流从a流向b
3.如图所示，平行板电容器与电动势为E′的直流电源(内阻不计)连接，下极板接地，静电计所带电荷量很少，可被忽略．一带负电油滴被固定于电容器中的P点．现将平行板电容器的下极板竖直向下移动一小段距离，则()．A．平行板电容器的电容将变小
B．静电计指针张角变小
C．带电油滴的电势能将减少
D．若先将上极板与电源正极的导线断开，再将下极板向下移动一小段距离，则带
电油滴所受电场力不变
4.一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
5.如图，两平行的带电金属板水平放置。
若在两板中间a点从静止释放一带电微粒，微粒恰好保持静止状态，现将两板绕过a点的轴(垂直于纸面)逆时针旋转45°，再由a点从静止释放一同样的微粒，该微粒将()
A．保持静止状态
B．向左上方做匀加速运动
C．向正下方做匀加速运动
D．向左下方做匀加速运动
6.如图所示，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 .粒子运动的加速度为( )
A.l d g
B.d －l d g
C.l d －l g
D.d d －l
g 7.如图，平行板电容器两极板M 、N 相距为d ，两极板分别与电压为U 的恒定电源两极连接，极板M 带正电．现有一质量为m 、带电量为q 的带电油滴在极板中央处于静止状态，则( )
A ．M 、N 极板之间的电场强度为U q
B ．油滴带正电
C ．带电油滴的比荷q m ＝dg U
D ．将极板N 向下缓慢移动一小段距离Δd ，油滴的加速度为qU m d ＋Δd
－g
8.如图所示电路，水平放置的平行板电容器的一个极板与滑动变阻器的滑片P 相连接。
电子以速度v 0垂直于电场线方向射入并穿过平行板间的电场。
在保证电子还能穿出平行板间电场的情况下，若使滑动变阻器的滑片P 上移，则有关电容器极板上所带电荷量q 和电子穿越平行板所需的时间t ，下列说法正确的是 ( )
A ．电荷量q 增大，时间t 不变
B ．电荷量q 不变，时间t 增大
C ．电荷量q 增大，时间t 减小
D ．电荷量q 不变，时间t 不变
9.如图所示，两面积较大、正对着的平行极板A 、B 水平放置，极板上带有等量异种电荷。
其中A 极板用绝缘线悬挂，B 极板固定且接地，P 点为两极板的中间位置。
下列结论正确的是 ( )
A ．若在两极板间加上某种绝缘介质，A 、
B 两极板所带的电荷量会增大
B ．A 、B 两极板所带的电荷分别在P 点产生电场的场强大小相等，方向相同
C ．若将A 极板竖直向上平移一小段距离，两极板间的电场强度将增大
D ．若将A 极板竖直向下平移一小段距离，P 点的电势将减小
10.如图所示，三块平行放置的带电金属薄板A 、B 、C 中央各有一小孔，小孔分别位于O 、M 、P 点。
由O 点静止释放的电子恰好能运动到P 点。
现将C 板向右平移到P ′点，则由O 点静止释放的
电子 ( )
A ．运动到P 点返回
B ．运动到P 和P ′点之间返回
C ．运动到P ′点返回
D ．穿过P ′点。