备战2020年高考物理实验专题复习《探究影响平行板电容器电容大小的因素》(解析版)

《探究影响平行板电容器电容大小的因素》

一、实验题

1. 在探究平行板电容器的电容与哪些因素有关的实验中，某同学猜测电容可能与极板

间的距离d、极板的正对面积S及插入极板间的介质有关．他将一个已经充电的平行板电容器与静电计连接如图所示．已知静电计指针张角随着电容器两极间的电势差的增大而增大．实验时保持电容器极板所带的电量不变，且电容器B板位置不动．

(1)将A板向左平移，静电计指针张角______；将A板竖直向上平移，则静电计指针张角______；在A、B板间插入电介质，则静电计指针张角_______． (2)实验中静电计不可以用电压表替代，原因是：________．

其中电容器左侧极2. 如图所示的实验装置可用来探究影响平行板电容器电容的因素，

板和静电计外壳均接地，电容器右侧极板与静电计金属球相连，使电容器带电后与电源断开．

(1)下列关于实验中使用静电计的说法正确的是________． 𝐴.静电计可以用电流表替代 𝐵.静电计可以用电压表替代

𝐶.使用静电计的目的是观察电容器电压的变化情况 𝐷.使用静电计的目的是测量电容器电量的变化情况 (2)下列做法可使静电计张角变小的有_________． 𝐴.将左极板缓慢左移

第1页，共21页

𝐵.将左极板缓慢上移

𝐶.在两极板间插入云母板(介电常数大于1) 𝐷.在两极板间插入较厚的金属板

某同学猜测电容可能与极板3. 在探究平行板电容器的电容与哪些因素有关的实验中，

间的距离d、极板的正对面积S及插入极板间的介质有关．他将一个已经充电的平行板电容器与静电计连接如图所示．实验时保持电容器极板所带的电量不变，且电容器B板位置不动．

(1)实验中静电计用来测量_______________．

(2)将A板向右平移，静电计指针张角_______；将A板竖直向下平移，则静电计指B板间插入电介质，针张角______；在A、则静电计指针张角_______.(填“变大”、“变小”或“不变”)

(3)若将电容器水平放置，如图所示，有一带点液滴静止在电容器内部某处，现将电容器A板向下平移一小段距离，则液滴在该处的电势能___________(填“变大”、“变小”或“不变”)，液滴____________(填“静止不动”、“向下运动”、“向上运动”)

其中电容器左侧极4. 如图所示的实验装置可用来探究影响平行板电容器电容的因素，

板和静电计外壳均接地，电容器右侧极板与静电计金属球相连，使电容器带电后与电源断开．

(1)影响平行板电容器电容的因素有________． A.两极板的正对面积 B.两板间距离 C.电介质的介电常数 D.极板的材料

(2)在实验室中完成这个实验的方法是 ________．

第2页，共21页

A.类比法 B.控制变量法 C.假设法 D.微小量放大法

(3)上移左极板，可观察到静电计指针偏角________(选填“变大”“变小”或“不变”)．

5. 如图所示，给电容器充电后与电源断开，根据如下操作，请在题目中空格出填入正

确的结果：(选填“变小”、“变大”或“不变”)

(1)甲图将B板上移，静电计指针偏角将______ ，电容器的电容_______ ； (2)乙图将B板左移，静电计指针偏角将______ ，电容器的电容_______ ； (3)丙图将电介质插入两板之间，静电计指针偏角将________ ．

6. I.在如右图实验装置中，充电后的平行板电容器的A极板与灵敏的静电计相接，B

极板接地．

(1)若极板B稍向上移动一点，则将观察到静电计指针偏角______ (填“变大”或“变小”)，此实验说明平行板电容器的电容随______ 而增大；

(2)若极板B稍向左移动一点，则将观察到静电计指针偏角______ (填“变大”或“变小”)，此实验说明平行板电容器的电容随______ 而增大．

𝐼𝐼.美国物理学家密立根通过如图所示的实验装置，最先测出了电子的电荷量，被称为密立根油滴实验。如下图所示，两块水平放置的金属板A、B分别与电源的正负极相连接，板间产生匀强电场，方向竖直向下，图中油滴由于带负电悬浮在两板间保持静止。

第3页，共21页

(1)若要测出该油滴的电荷量，需要测出的物理量有________． 𝐴.油滴质量m 𝐵.两板间的电压U 𝐶.两板间的距离d 𝐷.两板的长度L

(2)用所选择的物理量表示出该油滴的电荷量𝑞 =________(已知重力加速度为𝑔)． (3)在进行了几百次的测量以后，密立根发现油滴所带的电荷量虽不同，但都是某个最小电荷量的整数倍，这个最小电荷量被认为是元电荷，其值为𝑒=________C．

7. 据图回答问题

(1)影响平行板电容器电容的因素有______(多选)A.两极板的正对面积 B.两板间距离 C.电介质的介电常数 D.极板的材料

(2)在实验室中完成这个实验的方法是______ A .控制变量法 B.假设法

第4页，共21页

C.微小量放大法 D.理想实验法

(3)在研究影响平行板电容器电容大小因素的实验中，如图所示，把一个平行板电容器与一个静电计相连接后，给电容器带上一定电量，静电计指针的偏转指示出电容器两板间的电势差的变化，现保持B极板不动，而要使静电计指针的偏角增大，可采取的办法是______(多选) A.A板向右移一些 B .A板向左移一些 C.A板向上移一些

D.在MN之间插入一片有机玻璃板．

8. 如图所示的实验装置可用来探究影响平行板电容器电容的因数，其中电容器左侧极

板和静电计外壳均接地，电容器右侧极板与静电计金属球相连，使电容器带电后与电源断开

(1)对该装置理解正确的是_____

A.操作过程中，可认为A、B两板间的电压始终不变 B.操作过程中，可认为A、B两板间的场强始终不变 C.操作过程中，可认为A、B两板间的带电量始终不变 D.操作过程中，可认为电容器的电容始终不变

(2)当手持绝缘柄将A板向上平移时，静电计指针张角将_____；在AB两板间插入电解质时，静电计指针张角将_____.(选填“变大”、“变小”或“不变”)

9. 如图所示为“研究影响平行板电容器电容的因素”的实验装置。

(1)以下说法不正确的是______ A.A板与静电计的指针的电势相等

第5页，共21页

B.甲图中将B板上移，静电计的指针偏角增大 C.乙图中将B板左移，静电计的指针偏角不变

D.丙图中将电介质插入两板之间，静电计的指针偏角减小 (2)下列关于实验中使用静电计的说法正确的是有______ A、使用静电计的目的是观察电容器电压的变化情况 B、使用静电计的目的是测量电容器电量的变化情况 C、静电计可以用电压表替代 D、静电计可以用电流表替代

其中电容器左侧极板和静10. 如图所示实验装置可用来探究影响平行板电容器的因素，

电计外壳接地，电容器右极板与静电计金属球相连。使电容器带电后与电源断开。

(1)将左极板上移，可观察到静电计指针偏转角_________。(选填变大、变小或不变)

(2)将极板间距离减小时，可观察到静电计指针偏转角_____。平行板电容器之间的电场强度_____。(选填变大、变小或不变)

(3)两板间插入一块玻璃，可观察到静电计指针偏转角_____。(选填变大、变小或不变)

(4)由此可知平行板电容器的电容与两板正对面积，两板间介质和________有关。

11. 如图所示，用静电计探究影响电容器电容大小的因素实验中，在不改变两板的带电

荷量的前提下。

(1)把B板向左移，发现静电计指针偏角变大，说明电容器的电容将变______(选填“大”或“小”)。

(2)在A、B板间插入一块电介质，发现静电计指针偏角将变小，说明电容器的电容将变______。(选填“大”或“小”)

(3)这一探究过程应用的物理学研究方法是______。

第6页，共21页

平行板电容器12. 如图所示是定性研究平行板电容器的电容与结构之间的关系的装置，

的A板与静电计相连，B板和静电计金属壳都接地。若充电后保持电容器带电量不(填增大、变，试指出下列三个图所示的情况下，静电计指针的偏转角度变化情况。减小或不变)

①正对面积减小时，静电计指针的偏转角度______； ②板间距离增大时，静电计指针的偏转角度______； ③插入电介质时，静电计指针的偏转角度______。

13. (1)影响平行板电容器电容的因素有______(多选)

A.两极板的正对面积 𝐵.两板间距离 C.电介质的介电常数 𝐷.极板的材料 (2)在实验室中完成这个实验的方法是______ A.控制变量法 𝐵.假设法 C.微小量放大法 𝐷.理想实验法

(3)在研究影响平行板电容器电容大小因素的实验中，如图所示，把一个平行板电容器与一个静电计相连接后，给电容器带上一定电量，静电计指针的偏转指示出电容器两板间的电势差的变化，现保持B极板不动，而要使静电计指针的偏角增大，可采取的办法是______(多选)

A、A板向右移一些 B、A板向左移一些

C、A板向上移一些 D、在MN之间插入一片有机玻璃板．

14. “探究影响平行板电容器电容大小的因素”的实验装置如图所示。

第7页，共21页

(1)关于此实验装置中的静电计，下列说法正确的是_____。(填选项前的字母) A.静电计指针张角的大小反映了平行板电容器所带电荷量的多少 B.静电计指针张角的大小反映了平行板电容器两极板间电压的大小 C.静电计的外壳与A板相连接后可不接地 D.静电计可以用量程为3 𝑉的电压表替代

B两极板带上一定电荷量后，(2)在A、保持两极板在竖直平面内。开始时两板正对，现保持极板B不动，将极板A向上平移一小段距离，可以观察到静电计指针的张角_____。(选填“变大”“变小”或“不变”)

15. (1)如图所示为“研究影响平行板电容器电容的因素”的实验装置，以下说法正确

的是______。

A.A板与静电计的指针的电势相等

B.甲图中将B板上移，静电计的指针偏角增大 C.乙图中将B板左移，静电计的指针偏角不变

D.丙图中将电介质插入两板之间，静电计的指针偏角减小 (2)下列关于实验中使用静电计的说法中正确的有______： A.使用静电计的目的是观察电容器电压的变化情况。 B.使用静电计的目的是测量电容器电量的变化情况。 C.静电计可以用电压表替代。 D.静电计可以用电流表替代。

16. 某校三人学习奥小组合作探究电容器的影响因素，电容器充电完成后与电源断开，

按如图连接在一起：

第8页，共21页

(1)下列关于实验中使用静电计的说法中正确的有______ A.使用静电计的目的是测量电容器电压的变化情况 B.使用静电计的目的是测量电容器电量的变化情况 C.使用静电计的目的是测量电容器电容的变化情况

(2)甲同学将B极板向上移动，(选填“变大”“变观察到静电计的指针偏角______；小”“不变”)。

(3)乙同学将B极板______(选填“左移”“右移”“旋转”)，观察到静电计的指针偏角变小。

(4)丙同学在A、B极板之间插入云母片，观察到静电计的指针偏角______；(选填“变大”“变小”“不变”)。

(5)三位同学应用他们实验得到的结论分析某核电站所使用的冷却系统自动化检测技术的原理。如图是一种通过检测电容器电容的变化来检测液面高低的仪器原理图。如果指示器显示出电容增大了，则必为液面______(“升高”、“降低”或“不变”)。

制作了如图所示的实验装17. 某校兴趣小组为了比较甘油和乙醇的相对介电常数大小，

置．容器的左右侧面A、B用金属板制成，构成一电容器，金属板的内侧已经做了绝缘处理，其它各面用绝缘材料制成．极板B用导线与静电计金属球相连，极板A用导线接静电计的金属外壳．实验前先给极板带电，实验中若把容器中的乙醇换成甘油，观察到静电计指针示数变小．经分析做出平行板电容器电容变大的结论．

(1) 他的依据是________

A.两极板间的电压不变，极板上的电量变小 B.两极板间的电压不变，极板上的电量变大 C.极板上的电量几乎不变，两极板间的电压变小 D.极板上的电量几乎不变，两极板间的电压变大

第9页，共21页

(2) 本实验说明乙醇的相对介电常数________________甘油的相对介电常数(选填“大于”、“小于”或“等于”)．

第10页，共21页

答案和解析

1.【答案】(1)增大；增大；减小；

(2)电压表会使电容器放电。

【解析】【分析】

静电计是测量电势差的仪器，根据张角可以得出两板间的电电势差的变化；先根据电容的决定式𝐶=4𝜋𝑘𝑑分析电容的变化，再根据电容的定义式𝐶=𝑈分析得到板间电势差的变化，判断静电计指针张角的变化。

本题考查了研究平行板电容器。本题是电容器动态分析问题，关键掌握电容的决定式𝐶=和电容的定义式𝐶=𝑈，并能结合进行分析。 4𝜋𝑘𝑑【解答】

(1)将A板向左平移，板间距离增大，根据电容的决定式𝐶=4𝜋𝑘𝑑得知，电容C减小，而电容器的电量Q不变，由电容的定义式𝐶=𝑈分析得到，板间电势差U增大，则静电计指针张角增大；

将A板竖直向上平移，两极板正对面积减小，根据电容的决定式𝐶=4𝜋𝑘𝑑得知，电容C减小，而电容器的电量Q不变，由电容的定义式𝐶=𝑈分析得到，板间电势差U增大，则静电计指针张角增大；

将电介质插入两板之间，根据电容的决定式𝐶=4𝜋𝑘𝑑得知，电容C增大，而电容器的电量Q不变，由电容的定义式𝐶=𝑈分析得到，板间电势差U减小，则静电计指针张角减小；

(2)实验中静电计不可以用电压表替代，是因为电压表会使电容器放电。 故答案为：(1)增大；增大；减小；(2)电压表会使电容器放电。

𝑄

ɛ𝑆

𝑄

ɛ𝑆

𝑄

ɛ𝑆

ɛ𝑆

𝑄

ɛ𝑆

𝑄

2.【答案】(1)𝐶；(2)𝐶𝐷

【解析】【解答】解：(1)𝐴𝐵、静电计与电压表、电流表的原理不同，不能替代，电流表、电压表线圈中必须有电流通过时，指针才偏转，故AB错误。

CD、静电计可测量电势差，根据指针张角的大小，观察电容器电压的变化情况，无法

第11页，共21页

判断电量的变化情况，故C正确。D错误； 故选：C。

(2)𝐴、根据电容的决定式𝐶=4𝜋𝑘𝑑知，将左极板缓慢左移，两板间距离增大，电容减小，根据𝑈=𝐶知，电荷量不变，则电势差增大，指针偏角变大，故A错误；

B、根据电容的决定式𝐶=4𝜋𝑘𝑑知，将左极板缓慢上移，正对面积S减小，则电容减小，根据𝑈=𝐶知，电荷量不变，则电势差增大，指针偏角变大，故B错误；

C、根据电容的决定式𝐶=4𝜋𝑘𝑑知，在两极板间插入云母板(介电常数大于1)，电容增大，则电势差减小，指针偏角变小，故C正确；

D、根据电容的决定式𝐶=4𝜋𝑘𝑑知，在两极板间插入较厚的金属板，相当于距离减小，电容增大，则电势差减小，指针偏角变小，故D正确。 故答案为：(1)𝐶；(2)𝐶𝐷。

(1)静电计可测量电势差，根据指针张角的大小，观察电容器电压的变化情况。静电计与电压表、电流表的原理不同，不能替代；

(2)抓住电容器的电荷量不变，根据电容的决定式判断电容的变化，结合𝑈=𝐶判断电势差的变化，从而得出指针偏角的变化。

解决本题的关键知道静电计测量的是电容器两端的电势差，处理电容器动态分析时，关键抓住不变量，与电源断开，电荷量保持不变，结合电容的决定式和定义式进行分析。

𝑄

ɛ𝑠ɛ𝑠

𝑄

ɛ𝑠

𝑄

ɛ𝑠

3.【答案】(1)电势差；(2)变小；变大；变小；(3)变小；静止不动。

【解析】【分析】

(1)静电计测量电容器极板间电势差；

𝑟

(2)据电容的决定式𝐶= 4𝜋𝑘𝑑判断当板间距d、正对面积S、相对介电常数ɛ𝑟变化时的电

ɛ𝑆

容变化，结合𝐶=𝑈判定极板间电势差的变化即可；

(3)根据场强与极板间的电荷密度有关，电荷密度不变时场强不变，进而判断带电液滴的电势能变化和运动状态的变化；

解决本题关键要知道静电计能测量电势差，掌握电容的决定式和定义式结合来判断两极板电势差的变化情况，抓住电量不变这个条件进行分析。 【解答】

解：(1)静电计是用来测量已充电的平行板电容器的电势差；

𝑟(2)据电容的决定式𝐶= 4𝜋𝑘𝑑知：将A板向右平移，极板间距d减小，电容C增大，电

𝑄

ɛ𝑆

荷量不变，据𝐶=𝑈知，电容器两端电压变小，故静电计指针张角变小；

将A板向上移，正对面积S减小，电容C减小，电荷量不变，据𝐶=𝑈知，电容器两端

第12页，共21页

𝑄

𝑄

电压变大，故静电计指针张角变大；

在A、B板间插入电介质，电容C增大，电荷量不变，据𝐶=𝑈知，电容器两端电压变小，故静电计指针张角变小；

(3)带电液滴静止时，据平衡条件有𝑞𝐸=𝑚𝑔，当A极板下移时，根据𝐸=𝑑=𝐶𝑑=

𝑈

𝑄

4𝜋𝑘𝑄𝜀𝑟𝑆

𝑄

，场强不变，该点的电势能𝐸𝑝=−𝑊𝑞𝐴=−𝑞𝐸𝑥𝑞𝐴，电荷到A的距离变大，电势能变小； 场强不变，带电液滴扔处于平衡状态，保持静止不动；

故答案为：(1)电势差；(2)变大，变大，变小；(3)变小；静止不动。

4.【答案】(1)𝐴𝐵𝐶；(2)𝐵；(3)变大。

【解析】【分析】

(1)根据电容的决定式𝐶=4𝜋𝑘𝑑判断电容的变化，即可得出影响电容的因素； (2)在研究变化因素时采用的是控制变量法；

(3)根据电容的决定式𝐶=4𝜋𝑘𝑑知，上移左极板，正对面积减小，电容减小，根据𝑈=𝐶知，电荷量不变，则电势差增大，指针偏角变大。

本题考查电容器的动态分析，解决本题的关键知道静电计测量的是电容器两端的电势差，处理电容器动态分析时，关键抓住不变量，与电源断开，电荷量保持不变，结合电容的决定式和定义式进行分析。 【解答】

(1)根据电容的决定式𝐶=4𝜋𝑘𝑑知，影响因素为两极板的正对面积、两板间距离、电介质的介电常数，故ABC正确，D错误。 故选ABC；

(2实验时采用的是控制变量法，故B正确，ACD错误。 故选B；

(3)根据电容的决定式𝐶=4𝜋𝑘𝑑知，上移左极板，正对面积减小，电容减小，根据𝑈=𝐶知，电荷量不变，则电势差增大，指针偏角变大。 故答案为：(1)𝐴𝐵𝐶；(2)𝐵；(3)变大。

𝜀𝑠

𝑄

𝜀𝑠𝜀𝑠

𝑄

𝜀𝑠

5.【答案】(1)变大，变小；(2)变大，变小；(3)变小

【解析】【分析】

静电计是测量电势差的仪器，根据张角可以得出两板间的电势差高低；电容器充电后与电源断开，电容器的带电量不变。根据电容的决定因素和电容的定义式𝐶=𝑄/𝑈结合分析。对于电容器动态变化分析问题，要抓住不变量。当电容器保持与电源相连时，电压不变。当电容器充电后，与电源断开后，往往电量不变。根据电容的决定式和定义式结合进行分析。 【解答】

(1)若极板B稍向上移动一点，极板正对面积减小，由电容的决定式𝐶=4𝜋𝑘𝑑分析知电第13页，共21页

𝜖𝑆

容减小，电容器的电量不变，根据电容的定义式𝐶=𝑈，极板间的电压U增大，则静电计指针偏角变大；

(2)乙图将B板左移，极板间距增大，由电容的决定式𝐶=4𝜋𝑘𝑑分析知电容减小，电容器的电量不变，根据电容的定义式𝐶=𝑈，极板间的电压U增大，则静电计指针偏角变大

B极板之间插入电介质，C变大，(3)在A、根据𝐶=4𝜋𝑘𝑑可知，根据电容的定义式𝐶=𝑈，极板间的电压U减小，则静电计指针偏角变小； 故答案为：(1)变大；变小；(2)变大；变小； (3)变小

𝜖𝑆

𝑄

𝑄

𝜖𝑆

𝑄

6.【答案】I.(1)变大；极板正对面积增大；(2)变大；板间距离减小

𝐼𝐼.(1)𝐴𝐵𝐶；

；(3)1.6×10−19。

【解析】I. 【分析】

(1)若极板B稍向上移动一点，极板正对面积减小，根据电容的决定式，分析电容的变化。电容器的电量不变，由电容的定义式分析板间电压的变化，再判断静电计指针偏角的变化。

(2)若极板B稍向左移动一点，再用同样的思路进行分析。

𝑟

本题是电容器动态变化分析的问题，根据电容的决定式 𝐶=4𝑘𝑑和电容的定义式𝐶=𝑈综𝜀𝑆𝑄

合分析，是常用思路。 【解答】

𝑟(1)若极板B稍向上移动一点，极板正对面积减小，根据电容的决定式 𝐶=4𝑘𝑑可知，电

𝜀𝑆

容C变小。电容器的电量Q不变，由电容的定义式𝐶=𝑈得到，板间电压U变大。此实验说明平行板电容器的电容随极板正对面积增大而增大；

𝑟(2)若极板B稍向左移动一点，板间距离增大，根据电容的决定式 𝐶=4𝑘𝑑可知，电容C

𝑄

𝜀𝑆

变小。电容器的电量Q不变，由电容的定义式𝐶=𝑈得到，板间电压U变大。此实验说明平行板电容器的电容随极板减小而增大。 故答案为：

(1)变大；极板正对面积增大； (2)变大；板间距离减小。 II． 【分析】

平行金属板板间存在匀强电场，根据公式𝑈=𝐸𝑑求出两板电势差．液滴恰好处于静止状态，电场力与重力平衡，由平衡条件求解。

第14页，共21页

𝑄

本题是带电体在电场中平衡问题，掌握𝑈=𝐸𝑑和平衡条件，知道元电荷数值是解题的关键，较简单。

b本题考察了库仑定律在电荷平衡中的应用，对于三个电荷平衡可以利用两同夹异，近小远大的规律进行电性判断，难点在于计算。 【解答】

(1)平行金属板板间存在匀强电场，液滴恰好处于静止状态， 电场力与重力平衡，则有𝑚𝑔=𝑞𝐸=

𝑞𝑈𝑑

，所以需要测出的物理量有油滴质量m，两板间的电压U，两板间的距

离d，故ABC正确，D错误；

(2)用所选择的物理量表示出该油滴的电荷量𝑞=

𝑚𝑔𝑑𝑈

；

(3)在进行了几百次的测量以后，密立根发现油滴所带的电荷量虽不同，但都是某个最小电荷量的整数倍， 这个最小电荷量被认为是元电荷，其值为𝑒=1.6×10−19𝐶。 故答案为：(1)𝐴𝐵𝐶；

；(3)1.6×10−19。

7.【答案】(1)𝐴𝐵𝐶；(2)𝐴；(3)𝐵𝐶。

【解析】【分析】

本题涉及电容的定义、决定式以及动态分析，属于基础问题的考查。

(1)影响平行板电容器电容的因素有两极板的正对面积、两板间距离和电介质的介电常数；可采用控制变量法研究；

(2)静电计测量电势差，要使静电计指针的偏角增大。必须使极板间电势差增大；根据电容的决定式和定义式结合。

解题的关键是区分电容器电容的决定式和定义式；动态分析电容器的变化。 【解答】

(1)影响平行板电容器电容的因素有两极板的正对面积、两板间距离和电介质的介电常数，故选ABC；

(2)在实验室中完成这个实验的方法是控制变量法，故选A；

(3)要使静电计指针的偏角增大，必须使极板间电势差增大，电容器的带电荷不变，由𝐶=𝑈知必须使电容减小，根据故选BC。

故应填(1)𝐴𝐵𝐶；(2)𝐴；(3)𝐵𝐶。

𝑄

知，可采取的办法是：A板向左移，增大板间

距离，或A板向上移减小极板的正对面积，或拔出电介质，故BC正确，AD错误。

8.【答案】C 变大 变小

【解析】【分析】

εs根据𝐶=4𝜋𝑘𝑑，得出电容的变化，𝐶=𝑈得出，电压的变化，根据𝐸=𝑑得出场强的变化。

𝑄

𝑈

第15页，共21页

本题是电容器中常见的物理量的分析，基础题目。 【解答】

(1)𝐶.根据实验可知，电容器两极板的电量不变，故选项C正确；

εsD.根据𝐶=4𝜋𝑘𝑑，得出电容的变化，𝐶=𝑈得出，电压的变化，根据𝐸=𝑑得出场强的变

𝑄

𝑈

化，故ABD错误； 故选C。

εs(2)将A板向上平移时，两板正对面积减小，根据𝐶=4𝜋𝑘𝑑可知电容减小，而电容器所带电量不变，由𝐶=𝑈可知两板间的U增大，则静电计指针张角变大。 在AB两板间插入电介质，极板间介电常数变大，故两板间电压变小。静电计指针张角将变小。 故填C 变大 变小

𝑄

9.【答案】C A

【解析】解：(1)𝐴.电容器的指针与外层金属壳形成一个电容器，而A板与静电计直接用导线相连，所以静电平衡后电势相等，故A正确；

B.将B板向上平移，两极板正对面积减小，根据电容的决定式𝐶=

𝑄

ɛ𝑆4𝜋𝑘𝑑

知，电容C减小，

而电容器的电量Q不变，由电容的定义式𝐶=𝑈分析得到，板间电势差U增大，则静电计指针张角增大，故B正确；

C.乙图中将B板左移，板间距离增大，根据电容的决定式𝐶=

𝑄

ɛ𝑆4𝜋𝑘𝑑

知，电容C减小，而

电容器的电量Q不变，由电容的定义式𝐶=𝑈分析得到，板间电势差U增大，则静电计指针张角增大，故C错误；

D.将电介质插入两板之间，根据电容的决定式𝐶=4𝜋𝑘𝑑知，电容C增大，而电容器的电量Q不变，由电容的定义式𝐶=𝑈分析得到，板间电势差U减小，则静电计指针张角减小，故D正确；

(2)静电计是用来测量电容器两极板的电势差，从而研究电容器电容随电容器正对面积、两板距离、介电常数等因素的变化。如果用电压表、电流表来替代则构成电容器的放电回路，两电表都没有示数，故A正确，BCD错误； 故选：A。

故答案为：(1)𝐶；(2)𝐴；

(1)抓住电容器的电荷量不变，根据电容的决定式𝐶=4𝜋𝑘𝑑判断电容的变化，结合𝐶=𝑈判断电势差的变化，从而得出指针偏角的变化。

(2)静电计可测量电势差，根据指针张角的大小，观察电容器电压的变化情况。静电计与电压表、电流表的原理不同，不能替代。

静电计是测量电势差的仪器，根据张角可以得出两板间的电压高低；根据静电计的原理可知其使用方法。先根据电容的决定式分析电容的变化，再根据电容的定义式分析板间

第16页，共21页

ɛ𝑆

𝑄

𝑄

ɛ𝑆

电势差的变化，判断静电计指针张角的变化

10.【答案】(1)变大；(2)变小；不变；(3)变小；(4)两板间距离。

【解析】【分析】

解决本题的关键知道静电计测量的是电容器两端的电势差，处理电容器动态分析时，关键抓住不变量，与电源断开，电荷量保持不变，结合电容的决定式和定义式进行分析，由𝐸=

4𝜋𝑘𝑄𝜀𝑟𝑆

分析电场强度的变化情况。

ɛ𝑆

𝑄

𝑟

抓住电容器的电荷量不变，根据电容的决定式𝐶=4𝜋𝑘𝑑判断电容的变化，结合𝑈=𝐶判

断电势差的变化，从而得出指针偏角的变化。 【解答】

𝑟(1)根据电容的决定式𝐶=4𝜋𝑘𝑑知，上移左极板，正对面积S减小，则电容减小，根据𝑈=𝐶

𝜀𝑆𝑄

知，电荷量不变，则电势差增大，指针偏角变大；

𝑟(2)根据电容的决定式𝐶=4𝜋𝑘𝑑知，将极板间距离减小时，电容增大，根据𝑈=𝐶知，电𝜀𝑆𝑄

荷量不变，则电势差减小，指针偏角变小；由𝐸=𝑑=𝐶𝑑=不变。

𝑈𝑄𝑄

𝜀𝑟𝑆𝑑4𝜋𝑘𝑑

=

4𝜋𝑘𝑄𝜀𝑟𝑆

可知，电场强度

𝑟

(3)根据电容的决定式𝐶=4𝜋𝑘𝑑知，两板间插入一块玻璃，电容增大，根据𝑈=𝐶知，电𝜀𝑆𝑄

荷量不变，则电势差减小，指针偏角变小。

(4)由此可知平行板电容器的电容与两板正对面积，两板间介质和两板间距有关。 故答案为：(1)变大；(2)变小；不变；(3)变小；(4)两板间距离。

11.【答案】小 大 控制变量法

【解析】解：(1)把B板向左移，板间距d增大，根据𝐶=4𝜋𝑘𝑑知电容C变小； (2)在极板间插入电介质，据𝐶=4𝜋𝑘𝑑知电容变大； (3)这一探究过程应用的物理学研究方法是控制变量法； 故答案为：(1)小；(2)大；(3)控制变量法；

(1)(2)(3)静电计可以测量电压，根据𝐶=4𝜋𝑘𝑑判断电容的变化情况；

(4)影响电容器电容的因素有正对面积、板间距、有无电介质等，在研究其中一个变量与电容的关系时，要控制其余变量不变。

本题实际是考查了电容器的动态分析，知道电容器与电源断开，电荷量保持不变，结合𝐶=4𝜋𝑘𝑑判断电容，结合𝐶=𝑈综合求解。

ɛ𝑆

𝑄

ɛ𝑆

ɛ𝑆

ɛ𝑆

12.【答案】①增大； ②增大； ③减小。

第17页，共21页

【解析】【分析】

静电计测量的是电容器两极板间的电势差，电势差越大，金属箔张角越大；根据𝑈=𝐶，判断电容的变化，根据，判断电容的变化，根据判断电势差的变化。

本题考查电容内容，关键是根据𝐶=4𝜋𝑘𝑑，判断电容的变化，根据𝑈=𝐶判断电势差的变化。 【解答】

根据𝐶=4𝜋𝑘𝑑，判断电容变小，电容器的带电量Q不变，根据𝑈=𝐶，①正对面积减小时，

判断电势差变大，所以静电计指针的偏转角度增大；

②板间距离增大时，电容变小，电容器的带电量Q不变，电势差变大，静电计指针的偏转角度增大；

③插入电介质时，电容变大，带电量不变，电势差减小，静电计指针的偏角减小。 故答案为：①增大； ②增大； ③减小。

𝜀𝑆

𝑄

𝜀𝑆

𝑄

𝑄

13.【答案】(1)𝐴𝐵𝐶；(2)𝐴；(3)𝐵𝐶。

【解析】【分析】

(1)影响平行板电容器电容的因素有两极板的正对面积、两板间距离和电介质的介电常数；

(2)可采用控制变量法研究；

(3)静电计测量电势差，要使静电计指针的偏角增大，必须使极板间电势差增大，根据电容的决定式和定义式结合。

本题是演示实验，采用的控制变量法研究，关键要抓住静电计指针的偏角与电势差的关系，运用电容的定义式和决定式进行分析。 【解答】

(1)影响平行板电容器电容的因素有两极板的正对面积、两板间距离和电介质的介电常数，故ABC正确，D错误。 故答案为ABC。

(2)在实验室中完成这个实验的方法是控制变量法，故A正确，BCD错误。 故答案为A。

(3)要使静电计指针的偏角增大，必须使极板间电势差增大，电容器的带电荷不变，由𝐶= 𝑈知必须使电容减小，根据𝐶= 4𝜋𝑘𝑑知，可采取的办法是：A板向右移，增大板间距离，或A板向上移减小极板的正对面积，或拔出电介质，故BC正确，AD错误。 故选BC。

故答案为：(1)𝐴𝐵𝐶；(2)𝐴；(3)𝐵𝐶。

 𝑄

 ɛ𝑆

14.【答案】(1)𝐵𝐶(2)变大

【解析】【分析】

静电计是测量电压的仪器，根据张角可以得出两板间的电压高低；根据静电计的原理可知其使用方法．

第18页，共21页

平行板电容器带电后电量几乎不变，根据电容的决定式𝐶=4𝜋𝑘𝑑，分析电容的变化，再由电容的定义式分析板间电压的变化，确定静电计指针张角的变化．

解决本题的关键知道静电计测量的是电容器两端的电势差，正确掌握静电计的使用方法． 对于电容器的动态变化分析问题，常常是电容的决定式和定义式结合分析，抓住不变量是分析的基础． 【解答】

解：(1)静电计指针张角的大小反映电容器两极板间电压的大小，并不是反映平行板电容器所带电荷的多少，选项A错误、B正确；当静电计的外壳与A板相连接后，极板A与静电计的外壳的电势相等，极板B与静电计的指针的电势相等，通过指针张角的变化同样可以反映两极板间电压的变化，选项C正确；若用量程为3 𝑉的电压表替代静电计，则相当于用导线将电容器两极板相连，这样就会使电容器两极板所带的电荷量发生中和现象，从而无法进行实验，选项D错误。

(2)极板B不动，将极板A向上平移一小段距离，这时两极板的正对面积变小，电容器的电容变小，由𝐶=𝑈可知，在Q不变的情况下，两极板间的电压变大，静电计指针的张角变大。

故选：(1)𝐵𝐶(2)变大

𝑄

ɛ𝑆

15.【答案】ABD A

【解析】解：(1)𝐴.电容器的指针与外层金属壳形成一个电容器，而A板与静电计直接用导线相连，所以静电平衡后电势相等，故A正确；

B.将B板向上平移，两极板正对面积减小，根据电容的决定式𝐶=4𝜋𝑘𝑑得知，电容C减小，而电容器的电量Q不变，由电容的定义式𝐶=𝑈分析得到，板间电势差U增大，则静电计指针张角增大，故B正确；

C.乙图中将B板左移，板间距离增大，根据电容的决定式𝐶=4𝜋𝑘𝑑得知，电容C减小，而电容器的电量Q不变，由电容的定义式𝐶=𝑈分析得到，板间电势差U增大，则静电计指针张角增大，故C错误；

D.将电介质插入两板之间，根据电容的决定式𝐶=4𝜋𝑘𝑑得知，电容C增大，而电容器的电量Q不变，由电容的定义式𝐶=𝑈分析得到，板间电势差U减小，则静电计指针张角减小，故D正确； 故选：ABD。

(2)静电计是用来测量电容器两极板的电势差，从而研究电容器电容随电容器正对面积、两板距离、介电常数等因素的变化。如果用电压表、电流表来替代则构成电容器的放电回路，两电表都没有示数，故A正确，BCD错误； 故选：A。

故答案为：(1)𝐴𝐵𝐷 (2)𝐴

第19页，共21页

𝑄

ɛ𝑆

𝑄

ɛ𝑆

𝑄

ɛ𝑆

(1)抓住电容器的电荷量不变，根据电容的决定式𝐶=4𝜋𝑘𝑑判断电容的变化，结合𝐶=𝑈判断电势差的变化，从而得出指针偏角的变化。

(2)静电计可测量电势差，根据指针张角的大小，观察电容器电压的变化情况。静电计与电压表、电流表的原理不同，不能替代。

静电计是测量电势差的仪器，根据张角可以得出两板间的电压高低；根据静电计的原理可知其使用方法。先根据电容的决定式分析电容的变化，再根据电容的定义式分析板间电势差的变化，判断静电计指针张角的变化

ɛ𝑆𝑄

16.【答案】A 变大 右移 变小 升高

【解析】解：(1)静电计可测量电势差，根据指针张角的大小，观察电容器电压的变化情况，无法判断电量的变化情况，故A正确，BC错误； 故选：A。

(2)若极板B稍向上移动一点，极板正对面积减小，由电容的决定式𝐶=4𝜋𝑘𝑑分析知电容减小，电容器的电量不变，根据电容的定义式𝐶=𝑈，极板间的电压U增大，则静电计指针偏角变大；

(3)静电计的指针偏角变小，说明U减小，根据𝐶=𝑈可知C变大，根据决定式𝐶=4𝜋𝑘𝑑可知，d减小，即极板B向右移动；

(4)在A、B极板之间插入云母片，根据决定式𝐶=4𝜋𝑘𝑑可知，C变大，根据电容的定义式𝐶=𝑈，极板间的电压U减小，则静电计指针偏角变小；

(5)改变两电极正对面积时，根据电容器的决定式𝐶=4𝜋𝑘𝑑可知，电容增大，说明液面升高。

故答案为：(1)𝐴 (2)变大 (3)右移 (4)变小(5)升高；

静电计可测量电势差，根据指针张角的大小，观察电容器电压的变化情况，根据电容的决定式𝐶=4𝜋𝑘𝑑判断电容的变化，结合定义式𝐶=𝑈判断电势差的变化或者是判断两板间距离的变化。

对于电容器动态变化分析问题，要抓住不变量。当电容器保持与电源相连时，电压不变。当电容器充电后，与电源断开后，往往电量不变。根据电容的决定式和定义式结合进行分析

ɛ𝑆

𝑄

ɛ𝑆

𝑄

ɛ𝑆𝑄

ɛ𝑆

𝑄

ɛ𝑆

17.【答案】(1)𝐶；(2)小于。

【解析】【分析】

(1)由平行板电容动态分析即可；

(2)由平行板电容器电容𝐶=4𝜋𝑘𝑑及𝐶=𝑈分析两种物体相对介电常数。 掌握平行板电容器的决定因素是求解的关键。 【解答】

第20页，共21页

𝜀𝑆

𝑄

(1)极板上的电量几乎不变，静电计指针示数变小，说明两极板间的电压变小，故C正确，ABD错误。 故选C。

(2)两极板间的电压变小，由𝐶=𝑈可知电容器电容变大，由𝐶=4𝜋𝑘𝑑可知介电常数变大，即乙醇的相对介电常数小于甘油的相对介电常数。 故答案为：(1)𝐶；(2)小于。

𝑄

𝜀𝑆

第21页，共21页