观察电容器的充、放电现象（专项训练）（解析版）-2025年高考物理一轮复习（新高考）

观察电容器的充、放电现象

考情探究,

i.高考真题考点分布

题型考点考查考题统计

实验题观察电容器充放电现象2024年海南卷

2.命题规律及备考策略

【命题规律】各地高考对观察电容器的充放电现象这个实验的考查近几年频度不高，主要考查原型实验的

原理。

【备考策略】

1.理解和掌握观察电容器的充放电现象实验原理，并会做出必要的误差分析。

2.能够在原型实验基础上，通过对实验的改进或者创新，做出同类探究。

【命题预测】重点利用创新性实验装置或方法对观察电容器充放电现象。

IA.考点梳理

1.实验原理

⑴电容器充电:电源使电容器的两极板带上等量异种电荷的过程，如图甲O

甲乙

(2)电容器放电:用导线将充好电的电容器的两极板相连，使两极板的异种电荷中和的过程，如图乙。

(3)电容器充放电时的能量转化:充电后,电容器储存了电能。放电时，储存的电能释放出来，转化为其他形式

的能。

2.实验操作

（1）电容器的充电：开关S合向:L,电容器充电。

现象:

①白炽灯开始较亮，逐步变暗。

②⑤的读数由大变小。

③①的读数变大。

④最后国的大小等于0,0的大小等于电源电压。

⑤解释:电源正极向极板供给正电荷，负极向极板供给负电荷。电荷在电路中定向移动形成电流,两极板间有电

压。S刚合上时，电源与电容器之间存在较大的电压,使大量电荷从电源移向电容器极板，产生较大电流,随着极

板电荷的增加,极板间电压增大,电流减小。当电容器两极板间电压等于电源电压时，电荷不再定向移动，电流

为0,灯不亮。

（2）电容器的放电：开关S合向2,电容放电。

现象：

①开始灯较亮，逐渐变暗，直至熄灭。

②⑥开始较大，逐渐变小，电流方向与充电方向相反，直至指示为0。

③开始①指示为电源电压，逐渐减小,直至为0。

④解释:放电过程中，由于电容器两极板间的电压使回路中有电流产生。开始这个电压较大,因此电流较大，随

着电容器极板上的正、负电荷的中和,极板间的电压逐渐减小,电流也减小，最后放电结束,极板间不存在电压,

电流为0»

⑤结论:当电容器极板上所储存的电荷量发生变化时，电路中就有电流流过;若电容器极板上所储存的电荷量

恒定不变时,则电路中就没有电流流过。

3.分析与论证

当电容器极板上所储存的电荷发生变化时,电路中就有电流流过;若电容器极板上所储存的电荷量恒定不变

时,则电路中就没有电流流过。电路中的平均电流为/黑。

\考点精讲|

考点一教材原型实验

典例引领

i.电容器是一种重要的电学元件，有着广泛的应用。某学习兴趣小组用图甲所示电路探究电容器两极板间

的电势差与所带电荷量的关系。实验操作如下：

1

①开关S1接1给电容器A充电，记录电压表示数a，A带电荷量记为。；

②开关斯接2,使另一个相同的但不带电的电容器B跟A并联，稳定后断开跖，记录电压表示数5,A带

电荷量记为&，闭合S2,使B放电，断开S?。

③重复操作②，记录电压表示数％,A带电荷量记为以。

电荷量aa

电压表示数/V3.151.600.780.39

⑴在操作②中，开关S?闭合前电容器A带电荷量_____(填"大于"、"等于"或"小于")电容器B带电荷量。

结合表格数据进一步分析可知电容器的电势差与其所带电荷量成(填"正比"或"反比")关系。

(2)该小组用图乙所示电路进一步探究电容器A的充放电规律。

①开关接1,电源给电容器A充电，观察到电流计G的指针偏转情况为；

A.逐渐偏转到某一刻度后迅速回到0B.逐渐偏转到某一刻度后保持不变

C.迅速偏转到某一刻度后逐渐减小到0D.迅速偏转到某一刻度后保持不变

②图丙为电容器A放电时的/T图像。已知电容器放电之前的电压为3V,该电容器A的实测电容值为F

(结果保留2位有效数字)。

【答案】⑴等于正比

(2)C7.5xl(r4/7.2xl(r77.3xl(r4/7.4xl(r4/7.6xl(r77.7xl(r77.8xl(r77.9xl(r4/8.0xl(r4)

【详解】(1)⑴⑵在操作②中，S1从1接2,52处于断开状态，A、B两电容器并联，稳定后，A、B两电

容器电压相等，故开关Sz闭合前电容器A带电荷量等于电容器B带电荷量。结合表格数据进一步分析可知,

电容器的电势差与其所带电荷量的比值近似相等，故成正比关系。

(2)[1]开关S接1,电源给电容器A充电，电路瞬间有了充电电流，随着电容器所带电荷量逐渐增大，电

容器两极板间的电压逐渐增大，充电电流逐渐减小，所以此过程中观察到的电流表指针迅速偏转到某一刻

度后逐渐减小到0。故选C。

⑵由。=〃可知，电荷量为曲线与坐标轴所围成的面积0=28x0.2x10-3x0.4C=2.4X10"由C卷解得

C=7.5X10-4F

日叫拽测

2.如图甲所示为利用传感器研究电容器的实验电路。

（1）要求电压表示数能从零开始逐渐增大，请将图甲中的电路连接完整________;

（2）闭合开关S和S，，对电容器C充电，当充电完毕时电压表的示数U=8.00V；

（3）然后断开开关SL电容器通过电阻R放电，利用电流传感器得到放电电流/随时间t变化图像如图乙

所示，可估算电容器充电完毕时所带电荷量。=C,则该电容。=F；（保留两位有效数字）

（4）保持滑动变阻器的滑片位置不变，如果将电阻R更换为阻值更大的电阻，重做实验，电容器放电时的

/T图像用虚线表示，与原来放电图像进行比较，可能正确的是o

【答案】2.4x10-33.0X10-4C

【详解】（1）⑴要求电压表示数能从零开始逐渐增大，可知滑动变阻器需要分压式接法，则有电路连接图

（3）［2］由电流的计算公式/=2可知，/一图像与坐标轴所围面积表示电容器所带电荷量，由图乙可知,

每个小方格的面积表示8.0><10一七，可得。=30x8.0xl0-5c=2.4X10-3C⑶由电容的定义式可得电容器的电

（4）⑷将电阻尺更换为阻值更大的电阻，电容器放电时的/T图像用虚线表示，电容器所放电荷量不变,

由于电阻值更大，因此最大放电电流比原来减小，放电时间增长。故选C。

典例引领

3,工业生产中经常会用到需要避光储存的绝缘液体原料，为了方便测量其深度，某同学设计了如下装置。

在储存液体原料的桶的外侧底部，放置一个与桶底形状相同、面积为S的金属板，桶内有一面积为S的轻

质金属箔板，漂浮在液体表面上。圆桶由绝缘材料制成，桶壁厚度可忽略不计，使用时需要进行如下操作：

⑴将开关接"1"接线柱，电容器充满电后，将开关接"2"接线柱，电流传感器记录下电流随时间的变化关系如

图。可知电容器充满电后的电荷量。=C„

（2）再将开关接"1"接线柱，电容器充满电后，将开关接"3"接线柱，电压传感器的示数为可根据。的大

小得出液体的深度力；改变深度力，电压传感器示数随之改变。根据所学知识判断电压传感器示数和液体的

深度成关系（填"线性"、"非线性"）。

⑶由于工作过程中电荷量会有一定的损失，将导致深度的测量结果（填"偏大"、"偏小"、"不受影

响”）。

【答案】（1）3.5义10一3（2）线性⑶偏小

【详解】（1）/-f图像与坐标轴围成的面积表示电量，一小格的电量为q=0.25mAxls=2.5x10-4（2图中总共

约14小格，所以电容器充满电的电荷量为0=14q=3.5xlO-3c

（2）根据C=g,C=修联立，解得"=色等•〃可知电压传感器示数和液体的深度成线性关系。

U4兀kh£,.S

（3）由于工作过程中电荷量会有一定的损失，则极板间电压随之减小，将导致深度的测量结果偏小。

4.在"用传感器观察电容器的充放电过程”实验中，按图甲所示连接电路。电源电动势为8.0V,内阻可以忽

略。单刀双掷开关S先跟2相接，某时刻开关改接1,一段时间后，把开关再改接2,实验中使用了电流传

感器来采集电流随时间的变化情况。

（1）开关S改接2后，电容器进行的是（填"充电"或"放电"）过程，此过程中流经电阻R上的电流

方向（填"自上而下"或"自下而上"）。实验得到的/T图像如图乙所示，如果不改变电路其他参数,

只减小电阻R的阻值，则此过程的/一曲线与坐标轴所围成的面积将（填"减小""不变"或"增大"）；

（2）若实验中测得该电容器在整个放电过程中释放的电荷量。=L72xlO-3c,则该电容器的电容为

吓，放电过程中电容器的电容将（填"减小""不变"或"增大"）。

【答案】放电自下而上不变215不变

【详解】（1）⑴当开关接2时，电容器相当于电源，进行的是放电过程。

⑵开关接1时，电源给电容器充电，电容器上极板接正极，充电完成，上极板带正电，下极板带负电；可

知开关接2时，电容器相当于电源，上极板相当于电源的正极，故流经电阻尺上的电流自下而上。

[3]曲线与坐标轴所围成的面积为电容器充电完成后所带电荷量，只减小电阻，并不能改变电容器的充好电

时的电荷量，故此过程的曲线与坐标轴所围成的面积将不变。

（2）⑷根据电容器电容的定义C=g解得C=>72X1-C=215"

U8.0V

⑸电容器的电容由其本身特性决定，与所带电荷量和电压无关，故放电过程中电容器的电容不变。

!考点精讲I

考点二创新实验方案

典例引领

5.某学校兴趣小组利用电流传感器观察电容器的充、放电现象，设计电路如图甲所示。开关K闭合，将开

关S与端点2连接时电源短时间内对电容器完成充电，充电后电容器右极板带负电；然后把开关S连接端点

1,电容器通过电阻放电，计算机记录下电流传感器中电流随时间的变化关系。如图乙是计算机输出的电容

器充、放电过程电流随时间变化的/一图像；

乙

⑴根据/一图像估算电容器在充电结束时储存的电荷量为（结果保留两位有效数字）;

（2）已知直流电源的电压为6V,则电容器的电容约为F（结果保留两位有效数字）；

⑶如果不改变电路其他参数，断开开关K,重复上述实验，则充电时的/T图像可能是图丙中的虚线

（选填""'"6"或"c"中的一个，实线为闭合开关K时的/一图像）。

【答案】（1）4.5x107（2（2）7.5x10-5F（3）。

【详解】（1）/Y图像与横轴所围的面积表示电容存储的电荷量，工小格的面积为

Q=0.05x10-3*o.5C=2.5x10-5c超过半格算1格，不足半格的舍去，可知总共约18格，故电容器在全部

放电过程中释放的电荷量为Q=18x2.5xl0-5c=4.5xl0-4c

（2）己直流电源的电压为6V,则电容器的电容为C=2=5TF=7.5X10-5F

U6

（3）由于电容存储的电荷量不变，如果不改变电路其他参数，断开开关K,重复上述实验，则充电时/Y曲

线与横轴所围成的面积将不变。断开开关K,电容器串联的电阻值增大，充电电流变小，充电时间将变长。

则充电时的图像可能是图丙中的虚线

即时检测

6.某兴趣小组想自制一个电容器。如图所示，他们用两片锡箔纸做电极，在两层锡箔纸中间夹以电容纸

（某种绝缘介质），一起卷成圆柱形，然后接出引线，再密封在塑料瓶当中，电容器便制成了。

1-锡箔纸；2-电容纸；3-引线

（1）为增加该电容器的电容，应当_________（填正确答案标号）。

A.增大电容器的充电电压

B.减小电容器的充电电压

C.锡箔纸面积尽可能大

D.锡箔纸卷绕得尽可能紧

（2）为了测量该电容器电容的大小，由于实验室没有电容计，该小组采用了如图所示的电路进行测量。其

中电压传感器和电流传感器可以在计算机上显示出电压和电流随时间变化的。一、I~t图像。

先将开关S置于。端，电压和电流随时间变化图像分别如图1、2所示，则该电容器充满电后所带的电荷量

(3)在(2)问基础上，电容器充满电后，％时刻再把开关S置于方端，则以下电流和电压随时间变化的图

像符合实际的是(填正确答案标号)。

ABCD

【答案】CD/DC3.0x10-5(在2.7x10-5〜3.3x10-5范围内均可)5.0xl(f6(在

4.5x10-6〜5.5xl()w范围内均可)BC/CB

【详解】(1)⑴根据电容决定式。=编可知电容器的电容与充电电压无关，为增加该电容器的电容，可

4兀kd

以增大s或减小d,所以使锡箔纸面积尽可能大或使锡箔纸卷绕得尽可能紧，都可以增大电容，故AB错误,

CD正确。故选CD。

(2)⑵⑶根据4=〃可知/一图像与时间轴围成的面积表示电荷量，/T图像每小格表示的电荷量为

0.02x0,2x104C=4xlO-7CI-t图像与时间轴围成的面积共约75个小格，则电容器充满电后所带的电荷量

约为。=75x4xl0-7c=3.0X10-5C由。-图像知，充满电后电容器两端电压为U=6.0V,则电容大小约为

C^-^=3,0x105F^5.0xl0-6F

U6.0

(3)[4]0〜片时间内，电容器充电，电流逐渐减小，电压逐渐增大，直至充满时，电流为零，电压达到最

大；L时刻把开关s置于6端，电容器放电，电流反向且逐渐减小到零，电压也逐渐减小到零但方向不变,

故BC正确，AD错误。故选BC。

考向2实验思路的创新

典例引领

7.（1）观察电容器的充、放电现象实验装置如图所示。

①应选择的电流表表头为图中的（选填"甲"或"乙"）。

②图中①②两条曲线不同是（选填或"R'）的改变造成的。

（2）如图〃所示为某品牌方块电池，小文同学分别用电路图b和电路图c测量此方块电池的电源电动势和内阻。

他选用的电压表量程15V、内阻未知，电流表量程0.6A、内阻等于0.50,滑动变阻器规范

实验并根据测量数据描绘的U—/图线分别得到如图d中I、II所示。完成下列几个问题。

①根据电路图b测量数据描绘的U—/图线应为图d中（填"I"或"U"）

②根据题中条件，本次实验应选择实验电路图中（填"图b"或"图c"）。

③综合分析可得该电源电动势为V,内阻为（保留3位有效数字）

4UN

9.1

图d

【答案】⑴甲R

（2）n图69.00（8.98-9.02）0.500（0.460-0,540）

【详解】（1）卬应选择的电流表表头为图中的甲。在电容器的充放电过程中，电流会先增大后减小，且可

能会反向。甲图中的电流表指针指向中间，且左右两边都有刻度，说明它可以测量交变电流，即电流方向

改变时，指针可以向左右两边偏转，因此适合本实验。而乙图中的电流表只能测量单向电流，不适合本实

验。

⑵图中①②两条曲线不同是尺（电阻）的改变造成的。图中的两条曲线表示的是电容器充放电过程中电荷

量4随时间1的变化。由于两条曲线都从原点开始上升，说明电容器都是从未带电状态开始充电的。而①

曲线的上升速度更快，说明电容器的充电速度更快。根据电容器充电的公式4=我们可以知

道，当电源电动势£一定时，充电速度与电阻尺成反比。因此，①曲线对应的电阻R应该更小。所以，图

中①②两条曲线不同是电阻尺的改变造成的。

（2）四根据电路图b测量数据描绘的。一/图线中，图像的斜率等于电池内阻和电流表内阻之和，则斜率

较大，则应为图d中H；

⑵根据题中条件，因为电流表内阻已知，则本次实验应选择实验电路图中电路图b。

[3]综合分析根据图像II以及U=E-6可得该电源电动势£=9.00V⑷则内阻为r=等-呢代入得

90-85

r=-——-Q-0.50=0.500Q

0.5

即时检测

8.电流传感器可以在电脑端记录电流随时间变化的图线，探究实验小组设计了如图甲所示的实验电路，探

究电容器在不同电路中的充放电现象。

一传感器――I

T1

c2\13

------------------------bS

甲

⑴第一次探究中先将开关接1,待电路稳定后再接2。探究电容器充电及通过电阻放电的电流规律。

①已知电流从右向左流过电流传感器时，电流为正，则与本次实验相符的/T图像是=

②从/一图像的面积可以计算得出电容器电荷量的大小。关于本次实验探究，下列判断正确的是o

A.若只增大电阻箱R的阻值，电容器放电的时间将变短

B.若只增大电阻箱7?的阻值，/T图像的面积将增大

C.在误差允许的范围内，放电和充电图像的面积应大致相等

（2）第二次探究中，该同学先将开关接1给电容器充电，待电路稳定后再接3,探究LC振荡电路的电流变化

规律。

③探究实验小组得到的振荡电路电流波形图像，选取了开关接3之后的LC振荡电流的部分图像，如图乙所

示，根据图像中记录的坐标信息可知，振荡电路的周期7=S（结果保留两位有效数字）。

8

9

9

9

9寸

7

9

0

9

8

s

9

s

工

<SN

go

8

寸

9

,036,-0.8)t

M

¥

0

"

8

G

9

G

E寸

//smc

G0

④已知电源电动势E,测得充电过程/一图像的面积为S,以及振荡电路的周期T,可以得到电感线圈的电

感表达式上=o（以上物理量的单位均为国际单位制单位）

PT2

【答案】⑴AC（2）9.2x10%

【详解】（1）⑺第一次探究过程为先给电容器充电，后电容器通过R放电，给电容器充电过程中电流从右

向左流过传感器，即为正，由于充电后电容器上极板带正电，电容器通过R放电时，电流从左向右流过传

感器，即为负。故选A。

[2]/一图像的面积可以计算得出电容器电荷量的大小，则放电和充电图像的面积应大致相等，若只增大电

阻箱的阻值，电容器的电荷量不变，/T图像的面积不变，若只增大电阻箱五的阻值，对电流的阻碍作

用变大，电容器放电的时间将变长。

故选C。

036-99449

（2）⑴由图乙可知T=wJ"s「9.2xio-3s⑵充电过程/T图像的面积为S,则q=CE=S可得C=[

10E

22

由公式T=2;rJZ^可得£=T_ET

412c—4/S

好题冲关，

基础过关

1.电流传感器不仅可以和电流表一样测电流，而且还具有反应快、能捕捉到瞬间电流变化等优点。某学习

小组用传感器观察电容器的充放电现象并测量该电容器的电容。实验操作如下：

传感器

甲

①小组成员按照图甲所示的电路进行实物连接；

②先将开关S拨至1端，电源向电容器充电，电压传感器记录这一过程中电压随时间变化的〃图线，如

图乙所示；

③然后将开关S拨至2端，电容器放电，电流传感器记录这一过程中电流随时间变化的图线，如图丙

(1)电容器放电时，流过电阻尺的电流方向为;(选填6"或%玲才)；

(2)己知/•一图线与，轴所围成的面积表示电荷量，若图丙中iT图线与1轴所围的小格数约为60个，则该电

容器充电完毕后所带的电荷量约为C,电容大小约为F。(结果均保留两位有效数字)

【答案】(1)6-。(2)1.2x10-52.4x10-6

【详解】(1)电容器上极板带正电，则放电时，流过电阻R的电流方向为6玲。；

(2)⑺该电容器充电完毕后所带的电荷量约为0=0.01x0.2x107X60C=1.2X10-5C

[2]电容大小约为C=2=1,2x10F=2,4X10-6F

U5

2.图甲所示电路为“用传感器观察电容器的放电过程”实验电路图。开关未闭合时，电源的电压U=6.0V。

实验操作时，单刀双掷开关S先跟2相接。某时刻开关改接1,一段时间后，把开关再改接2。实验中使用

了电流传感器来采集电流随时间的变化情况。开关再改接2后得到的/T图像如图乙所示。

乙

⑴开关S改接1后流经电阻&上的电流方向为（填"自上而下"或"自下而上"）。

⑵已知电容器的电容为4xlO*F,则图乙中图线与坐标轴所围"面积”为C。

⑶电容器充电后就储存了能量，某同学研究电容器储存的能量E与电容器的电容C、电荷量。及电容器两

极板间电压。之间的关系。他从等效的思想出发，认为电容器储存的能量等于把电荷从一个极板搬运到另

一个极板过程中克服电场力所做的功。为此他还做出电容器两极板间的电压。随电荷量。变化的图像如图

所示。按照他的想法，下列说法正确的是（）

A.。图线的斜率越大，电容C越小

B.对同一电容器，电容器储存的能量E与电荷量。成正比

C.对同一电容器，电容器储存的能量E与电容器两极板间电压。的平方成正比

【答案】⑴自上而下（2）2.4x1OP⑶AC

【详解】（1）开关S接1时，电源给电容器充电，电容器上极板接正极，充电完成，上极板带正电，下极

板带负电，电子自下而上流经电阻火，故开关S改接1后流经电阻&上的电流方向为自上而下；

（2）图乙中图线与坐标轴所围"面积”为电容器充电后所带电荷量，由。=标得

。=CU=4X1（）3*X6.0V=4X1（）3X10-6x6.0C=2.4xlO-2C

（3）A.由。=卷得。=却。-。图线的斜率为g,故。图线的斜率越大，电容C越小，故A正确;

BC.电容器储存的能量等于把电荷从一个极板搬运到另一个极板过程中克服电场力所做的功，也等于图像

所围的面积E=£解得£=工。。2=更从上面的式子看出，电容器储存的能量与电荷量。的平

2C22C

方成正比，对同一电容器，电容器储存的能量E与电容器两极板间电压。的平方成正比，故B错误，故C

正确。故选AC。

3.某同学用如图所示的电路观察电容器的充电放电现象。所用器材有：电源£、电流表A、电压表V、电

容器。、定值电阻尺、单刀双掷开关S、导线若干。

1

R

--------EZZI----------

⑴将图中的电流表换成电流传感器，可以在电脑端记录电流随时间变化的图线。先将开关接1,待电路稳定

后再接2。已知电流从左向右流过电阻R时为正，则与本次实验相符的八图像是o

（2）将图中的电压表换成电压传感器，可以在电脑端记录放电过程中电压随时间变化的图线，如图所示。已

知开关接2瞬间开始计时，此时电压传感器记录数据为Um,利用数据处理软件得到U-t图线与坐标轴围成

的面积为必。根据该实验数据曲线可以粗测实验中电容器的电容。==（用题中已知物理量R

和表示）

【答案】（1）A（2）急

【详解】（1）第一次探究过程为先给电容器充电，后电容器通过R放电，给电容器充电过程中电流从左向

右流过电阻凡即为正向电流，由于充电后电容器下极板带正电，电容器通过尺放电时，电流从右向左流

过电阻R,即为负。故选A。

（2）根据/=2变形可得4=〃=与/而UT图像与坐标轴所围面积为“,则■故有”=m=（：。花则电容

tRR

4.利用如图甲所示电路观察电容器的充、放电现象，连接计算机的电流传感器可以捕捉并记录到电流变化,

当电流从上向下流过电流传感器时，电流计为正值，已知直流电源电动势为9V,内阻可忽略，实验过程中

显示出电流随时间变化的图像如图乙所示。

//mA

⑴在4-7s时间内，开关S接（填"1"或"2"）。

⑵关于电容器充电过程中两极板所带电荷量0随时间/变化的图像，下列正确的是（）

⑶如果不改变电路其他参数，只减小电阻尺充电时入曲线与横轴所围成的面积将（填"增大""不变"

或"变小"），充电时间将（填“变长""不变"或"变短"）。

⑷某同学研究电容器充电后储存的能量E与电容C、电荷量。及两极板间电压。之间的关系.他从等效的

思想出发，认为电容器储存的能量等于把电荷从一个极板搬运到另一个极板过程中克服电场力所做的功。

为此他作出电容器两极间的电压U随电荷量。变化的图像如图丙所示，下列说法正确的是（）

A.对同一电容器，电容器储存的能量E与电荷量。成正比

B.搬运的电量，克服电场力所做的功近似等于“上方小矩形的面积

TTp

C.若电容器两极板间电压为。时储存的能量为E,则电压为一时储存的能量为二

24

【答案】（1）2（2）B（3）不变变短（4）BC

【详解】（1）4~7s内，电容器处于放电状态，开关S应接2。

（2）电容器充电过程中，电容器两端的电压。逐渐增大，最后与电源电动势相等，因此斜率会逐渐减小,

最后与横轴平行，根据。可知，电容C为定值，可知电容器所带的电荷量逐渐增大，最后保持不变,

0-/图像的斜率也逐渐变小，最后为零。故选B。

(3)[1]⑵根据电容器的计算公式可得。=C。所以电容器储存的电荷量与电阻R无关，所以曲线与横轴围

成的面积保持不变，当减小电阻凡由于电阻对电流的阻碍作用减弱，充电电流增大，所以充电时间将变短。

(4)A.从等效的思想出发，认为电容器储存的能量等于把电荷从一个极板搬运到另一个极板过程中克服

电场力做的功，也就等于图像与横轴围成的面积，则£=贵故A错误；

2C

B.根据图像的物理意义可知，搬运Aq的电量，克服电场力所做的功近似等于Aq上方小矩形的面积，故B

正确；

C.由电容器的能量公式和电容的定义式可得E=电压所以能量£'=,£故C正确。故选

224

BCo

能力提升|

5.某实验小组利用a图所示电路测量一电容器的电容，实验器材有彳寺测电容器，电池组，定值电阻凡电

压传感器，电流传感器，计算机，单刀双掷开关S,导线若干。

请回答下列问题：

⑴按a图连接实物电路。先将开关S从2端拨至1端，电源对电容器充电;再将开关S拨至2端，电容器放

电。传感器将信息即时输入计算机，屏幕上显示出图(b)所示的电流/、电压。随时间/变化的图线、U-t

图线，则曲线表示电容器充电过程的UT图线，曲线表示电容器放电过程的/T图线。(选

填①、②、③、④)

(2)根据图b估算当电容器充电完毕时所带的电荷量是C,计算电容器的电容C="。(结果均保

留2位有效数字）

⑶图c中实线表示上述实验中得到的/-/图线，若串联接入电路的干电池个数保持不变，增加电阻尺则得

到/一图线可能是图丙中的虚线（选填

【答案】（1）①④（2）7.2x10-39.2x102⑶c

【详解】（1）⑴充电过程，电压逐渐增大，且增大的越来越慢，故电压随时间变化的图线为①；

⑵放电过程电压逐渐变小，减小的越来越慢，电容器放电，放电电流与充电电流方向相反，电流逐渐变小,

且减小的越来越慢，故电流随时间变化的图像为④。

（2）卬由图（6）图线④表示电容器放电过程的/T图线，图线与坐标轴围的面积表示放电的总电荷量,

即电容器充电完毕时所带的电荷量。=9x2mAx0.4s=7.2x10-3c⑵电容器的电容为

C=£=—X10-3F=9.2X102LIF

U7.8

（3）由于干电池个数保持不变，充电完成时电容器两端电压不变，电荷量不变，增加电阻，则放电初始电

流减小，电荷量不变即图线与坐标轴所围面积不变，则图线可能是虚线c。

6.用图（a）的电路研究电容器的充放电，电源电动势为12V（内阻忽略不计）；Ri、七、尺3为定值电阻，

其中七=160Q；电流传感器（内阻忽略不计）将电流信息传入计算机，显示出电流随时间变化的/Y图像。

（1）①闭合开关G，开关心与1接通，待充电完成后，再与2接通，电容器放电的/-f图像如图（b）中的图

线/,图线/与时间轴围成的“面积”为Sj,其物理意义是；

②断开开关G，开关L与1接通，待充电完成后，再与2接通，电容器放电的4图像如图（b）中的图线

II,图线II与时间轴围成的"面积”为S2，理论上应该有用________邑（选填或"="）；

（2）测得邑为2.64mA・s,由此可知电容器的电容C=",定值电阻心=。；开关G闭合时，电

容器放电过程中通过当的电量为C„

【答案】（1）电容器放电过程，通过电流传感器的电荷量=

（2）2204806.6x10-4

【详解】（1）①⑴根据4=〃可知4图像与对应时间轴所围成的面积表示的物理意义是电荷量，即电容器

放电过程，通过电流传感器的电荷量。

②⑵邑和邑均表示电容器放电的电荷量，所以岳=$2

（2）⑺根据C=g可得C=g=220"

UE

⑵根据4=4可知，两次放电过程的最大电流与电路电阻成反比，即小与X100mA=R?X75mA解得

R人2+”3

R3=480c

S

⑶开关&闭合时，电容器放电过程中通过舄的电量为。&=XI=0-66mA-s=6.6xlO^C

人2+火3

7.电容储能已经在电动汽车，风光发电、脉冲电源等方面得到广泛应用。某物理兴趣小组设计图甲所示电

路，探究不同电压下电容器的充放电过程。器材如下：

电容器C（额定电压10V,电容标识不清）；

电源（电动势12V,内阻不计）；

电阻箱必（阻值0~99999.9Q）；

滑动变阻器（最大阻值20Q,额定电流2A）；

电压表V（量程15V,内阻很大）

024丙68

（1）电容器充电过程，若要提高电容两端电压，应将滑片向（选填"左"，"右"）移动。

（2）某次实验中，完成充电后电压表读数如图乙所示，电容器两端的电压为o

⑶继续调节滑动变阻器滑片位置，电压表示数为8.0V时，开关S2掷向1,得到电容器充电过程的乙图像,

如图丙所示。借鉴“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中估算油膜面积的方法，根据图像可估算出充电结束

后，电容器存储的电荷量为C（结果保留2位有效数字），电容器的电容为F。

⑷电容器充电后，将开关52掷向2,发光二极管（选填"D/,第2"）发光。

3zt

【答案】（1）右（2）6.5V（3）3.8X10-4.75xlO（4）D1

【详解】（1）由于滑动变阻器采用分压式接法，故向右端滑动滑片时可以提高电容两端电压。

（2）由于电压表量程为15V,所以每一小格为0.5V,所以读数为13xO.5V=6.5V（3）口］■图像与坐标轴

所围区域的面积等于电容器存储的电荷量，所以电容器存储的电荷量为

0=38x0.5x0.2x10-3©=3.8X10-3C⑵根据电容的定义式可得C=5=关乎\=4.75x10"

（4）电容器充电后，将开关S2掷向2,电容器放电，且电容器左极板高电势，右极板低电势，根据二极管

的特性可知，Di闪光。

8.电荷的定向移动形成电流，电流表示单位时间内通过导体横截面的电荷量，即/=幺