《2025年高考调研高考总复习讲义高中物理人教版》

练3(2022·江苏模拟)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，下列说法中正确的是(C)


A.若在两板间插入电介质，电容器的电容变小
B.若在两板间插入一导体板，电容器的带电荷量变小
C.若将滑动变阻器滑片$P$向上移动，电容器的带电荷量变大
D.若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$a$到$b$方向的电流

答案： [答案]　C
[解析]　根据公式 $C = \frac{\varepsilon_{r} S}{4 \pi k d}$，在两板间插入电介质，$\varepsilon_{r}$ 增大，所以电容器的电容变大，故 A项错误；同理，在两板间插入一导体板，由于导体板的静电感应，致使电容器两板间距 $d$ 减小，电容器的电容增加，由公式 $C = \frac{Q}{U}$ 可知极板间电压不变的时候，带电荷量变大，故 B项错误；将滑动变阻器滑片 $P$ 向上移动，电容器极板间电压变大，根据 $C = \frac{Q}{U}$ 易知电容器带电荷量变 大，故 C项正确；将电容器下极板向下移动一小段距离，由公式 $C = \frac{\varepsilon_{r} S}{4 \pi k d}$ 可知电容器的电容减小，再根据 $C = \frac{Q}{U}$ 可知电容器将放电，此过程电流计中有从 $b$ 到 $a$ 方向的电流，故 D项错误，故选 C项。

练4(2023·天津二模)(多选)如图所示电路，平行板电容器$C$的下极板接地，当开关$S$处于闭合状态时，一带电油滴恰能静止在电容器中的$P$点，下列说法正确的是(AC)


A.油滴带负电
B.将开关打开，油滴将向下运动
C.在开关闭合时向下移动滑动变阻器的滑片，油滴仍静止
D.在开关闭合时将电容器的上极板向上移一些，油滴将向上运动

答案： [答案]　AC
[解析]　由电路图可知极板间场强方向竖直向下，带电油滴处于静止状态，受到的电场力与重力平衡，方向竖直向上，可知油滴带负电，故 A项正确；将开关打开，极板电荷量保持不变，极板间电压不变，板间场强不变，油滴仍处于静止状态，故 B项错误；在开关闭合时向下移动滑动变阻器的滑片，极板间电压不变，极板间场强不变，油滴仍处于静止状态，故 C项正确；在开关闭合时将电容器的上极板向上移一些，极板间电压不变，根据 $E = \frac{U}{d}$ 可知板间场强减小，油滴受到的电场力小于重力，油滴将向下运动，故 D项错误，故选 A、C两项。

练5(2023·广东三模)(多选)如图所示，一轻质绝缘细线一端固定在$O$点，另一端系一带电荷量大小为$q$、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，电容器两板连接在电源两端，细线与竖直方向夹角为$60^{\circ}$，细线、小球在竖直平面内(即纸面内)，$A$、$B$两板平行正对倾斜放置，且与纸面垂直、与细线平行。已知重力加速度为$g$，下列说法正确的有(BC)


A.小球带正电
B.电源电动势$E = \frac{\sqrt{3}mgd}{2q}$
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

答案：
[答案]　BC
[解析]　由于 B板带正电，小球只受重力，绳子拉力，电场力三个力平衡，可知小球所受电场力指向 B板才能受力平衡，所以小球必带负电，故 A项错误；设小球所受电场力大小为 $F_{电}$，根据平衡条件有 $F \sin \theta = F_{电} \cos \theta$，$F \cos \theta + F_{电} \sin \theta = mg$，解得 $F = \frac{1}{2} mg$，$F_{电} = \frac{\sqrt{3}}{2} mg$，则 A、B 间电场强度大小为 $E_{AB} = \frac{F_{电}}{q} = \frac{\sqrt{3} mg}{2 q}$，电源电动势为 $E = E_{AB} d = \frac{\sqrt{3} mgd}{2 q}$，故 B项正确；A、B两板间电场强度大小为 $E_{AB} = \frac{E}{d}$，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，则电场强度增大，小球所受电场力增大，且方向不变，而小球所受重力不变，且重力与电场力的合力与绳子拉力平衡，开始时 $F$ 与 $F_{电}$ 垂直，如图所示，可知绳子拉力变大，且与水平方向夹角减小，即小球缓慢上移，故 C项正确；若绳子突然断开，则小球只受重力和电场力，由于这两个力都是恒定的，且小球初速度为 0，故小球将沿绳子拉力反方向做匀加速直线运动，故 D项错误，故选 B、C两项。
　　　　　　　　　　　　

练6(2023·福州联考)如图所示，两平行金属板竖直放置且$B$板接地，其间有用绝缘细线悬挂的带电小球，当给两金属板充电$Q$后，悬线与竖直方向夹角为$\theta = \frac{\pi}{3}$，因电离作用，两金属板的电荷量缓慢减小(小球电荷量假设不变)，以致悬线与竖直方向间的夹角逐渐减小，则在夹角减少到$\frac{\pi}{6}$的过程中，下列说法正确的是(D)


A.细线拉力逐渐增大
B.细线拉力大小不变
C.电容器两极板减小的电荷量为$\frac{Q}{2}$
D.电容器两极板减小的电荷量为$\frac{2Q}{3}$

答案：
[答案]　D
[解析]　小球受到重力 $mg$，细线的拉力 $F_{T}$ 和水平向右的电场力 $F$ 的作用而处于动态平衡（如图所示），由 $F_{T} = \frac{mg}{\cos \theta}$ 可知，$\theta$ 减小，$F_{T}$ 也减小，A、B两项错误；令两极板间距离为 $d$，电容器的电容为 $C$，由图知 $\tan \theta_{1} = \frac{F}{mg} = \frac{qQ}{mgCd}$，令减小的电荷量为 $\Delta Q$，同理可得 $\tan \theta_{2} = \frac{q(Q - \Delta Q)}{mgCd}$，联立解得 $\Delta Q = \frac{2}{3} Q$，C项错误，D项正确。
　　　　　　　　　　　　　

练7(2023·新课标)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正极(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$R_{1}$，将单刀双掷开关$S$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C。(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$R_{2}(R_{2} ＞ R_{1})$，再次将开关$S$与“$1$”端相接，再次记录电流随时间的变化情况。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$R_{2}$(填“$R_{1}$”或“$R_{2}$”)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上的电荷量(填“电压”或“电荷量”)。

答案： [答案]　
(1)正极　　
(2)C　
(3)$R_{2}$ 电荷量
[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，开始时两极板电荷量较多，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，两极板电荷量变少，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即熄灭，故选 C项。
(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。