《2022届高三物理易得分点提分冲刺》专题08 静电场（二） （解析版）

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专题 08 静电场（二）
【知识梳理】
考点
4 电容器及其应用：
1、电容器充放电过程：（电源给电容器充电）
充电过程 S-A：电源的电能转化为电容器的电场能
放电过程 S-B：电容器的电场能转化为其他形式的能（如图为内能、光能）
2、电容：（1）公式：
C=Q
U
——是定义式； ——是电容的决定式（适用于平行板电容器）
（2）单位：法拉
F
，微法
μF
，皮法
pF
1pF=10-6 μF=10-12 F
（3）特点：①不能说 C 由 Q 或 U 决定，但可说 Q 由 C 和 U 共同决定。
② 电容器的带电量 Q 是指一个极板带电量的绝对值。
③ 电容器始终与电源相连，则电容器的电压 U 不变。
电容器充电完毕，再与电源断开，则电容器的带电量 Q 不变。
④ 在有关电容器动态问题的讨论中，技巧：区分接通电源和断开电源两种情况，应用以下三个公式：
C=Q
U
C=εS
4π kd
E=U
d
【真题回顾】
28．（2021·河北卷）如图，两光滑导轨水平放置在竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度大小为 B，导轨间
距最窄处为一狭缝，取狭缝所在处 O点为坐标原点，狭缝右侧两导轨与 x轴夹角均为 ，一电容为 C的电
容器与导轨左端相连，导轨上的金属棒与 x轴垂直，在外力 F作用下从 O点开始以速度 v向右匀速运动，
忽略所有电阻，下列说法正确的是（　　）
S
A
B
LC
A．通过金属棒的电流为
B．金属棒到达 时，电容器极板上的电荷量为
C．金属棒运动过程中，电容器的上极板带负电
D．金属棒运动过程中，外力 F做功的功率恒定
【答案】A
【解析】C．根据楞次定律可知电容器的上极板应带正电，C错误；A．由题知导体棒匀速切割磁感线，根
据几何关系切割长度为 L = 2xtanθ，x = vt
，
则产生的感应电动势为 E = 2Bv2ttanθ
，
由题图可知电容器直接与
电源相连，则电容器的电荷量为 Q = CE = 2BCv2ttanθ
，
则流过导体棒的电流 I = = 2BCv2tanθ
，
A正确；
B．当金属棒到达 x0处时，导体棒产生的感应电动势为 E′ = 2Bvx0tanθ
，
则电容器的电荷量为 Q = CE′ =
2BCvx0tanθ
，
B错误；D．由于导体棒做匀速运动则 F = F 安
= BIL
，
由选项 A可知流过导体棒的电流 I恒定，但 L与t成正
比，则 F为变力，再根据力做功的功率公式 P = Fv
，
可看出 F为变力，v不变则功率 P随力 F变化而变化；
D错误；故选 A。
29．（2020·浙江卷）如图所示，固定在水平面上的半径为 r的金属圆环内存在方向竖直向上、磁感应强度
大小为 B的匀强磁场。长为 l的金属棒，一端与圆环接触良好，另一端固定在竖直导电转轴 上，随轴
以角速度 匀速转动。在圆环的 A点和电刷间接有阻值为 R的电阻和电容为 C、板间距为 d的平行板电容
器，有一带电微粒在电容器极板间处于静止状态。已知重力加速度为 g，不计其它电阻和摩擦，下列说法
正确的是（　　）
A．棒产生的电动势为 B．微粒的电荷量与质量之比为
C．电阻消耗的电功率为 D．电容器所带的电荷量为
【答案】B
【解析】A．如图所示，金属棒绕轴切割磁感线转动，棒产生的电动势 ，A错
误；
B．电容器两极板间电压等于电源电动势 ，带电微粒在两极板间处于静止状态，则 ，即
，B正确；C．电阻消耗的功率 ，C错误；D．电容器所带
的电荷量 ，D错误。
30．（2019·浙江卷）下列器件中是电容器的是
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