课时冲关49 实验十 现察电容器的充，放电现象-【创新教程】2026年高考物理总复习大一轮课时作业（人教版2019）

课时冲关４９　实验十　观察电容器的充、放电现象 学生用书　P４２７ １．电容器是储存电荷和电能的元件,在实际中有 广泛的应用．图b为手机充电宝内部的部分简 化电路,电路中表示电容器的符号是 (　　) A．甲　　　B．乙　　　C．丙　　　D．丁 解析:C　[由题图可知,甲为电源,乙为定值电阻, 丁为滑动变阻器,丙为电容,故C正确,A、B、D 错误．] ２．电流传感器可以把电 容器放电电流随时间 变化规律描绘出来． 一个电容器先把它接 到８V 的 电 源 上 充 电,然后通过电流传 感器放电,其电流随 时间变化图像如图所示．由图像和坐标轴所围 的面积知道电容器放电前所带的电量．已知如 图所围的面积约为４０个方格,由图可算出电容 器的电容为　　　　． 解析:根据Q＝It以及图像的迁移应用可知,图 像与时间轴所围成的面积表示电量,则可知:电 量Q＝４０×０．２×１０－３×０．４＝３．２×１０－３C;则 由 Q ＝UC 可 知:C ＝ QU ＝ ３．２×１０－３ ８ F ＝４×１０－４F． 答案:４×１０－４F ３．如图为研究电容器充、放 电现象的实验电路图,开 始电容器不带电．实验开 始时,首先将开关S合向１, 这时观察到灵敏电流计G有短暂的示数,这说明 电路中有电流流过,这个过程叫作　　　　,经过 这一过程,电容器的两极板就会带上等量的异 种电荷,其上极板带　　　　(选填“正”或 “负”)电荷,电路稳定后灵敏电流计G的示数为 零．当把开关S由１合向２时,有　　　　(选 填“自左向右”或“自右向左”)流过灵敏电流计 G的短暂电流,这个过程叫　　　　． 解析:将开关S合向１,电源与电容器连通,电路 中有电流流过,说明电源在给电容器储存电荷, 这一过程叫作充电;经过这一过程,电容器的两 极板就会带上等量的异种电荷,其上极板带正 电荷;当把开关S由１合向２时,从电势高的正 极板能形成电流流到电势低的负极板,则有自 右向左流过灵敏电流计G的短暂电流,这个过 程叫放电． 答案:充电　正　自右向左　放电 ４．图甲是一种测量电容器电容的实验电路图,实 验是通过对高阻值电阻放电的方法,测出电容 器充电至电压U 时所带电荷量Q,从而求出待 测电容器的电容C．某同学在一次实验时的情 况如下: A．按如图甲所示的电路图接好电路; B．接通开关S,调节电阻箱R 的阻值,使电流表 的指针偏转接近满刻度,记下此时电流表的 示数是I０＝４９０μA,电压表的示数 U０＝ ８􀆰０V; C．断开开关S,同时开始计时,每隔５s测读一 次电流i的值,将测得数据填入表格,并标示 在图乙的坐标纸上(时间t为横坐标,电流i 为纵坐标),如图乙中小黑点所示． (１)在图乙中画出iＧt图像; (２)图乙中图线与横坐标轴所围成面积的物理 意义是　　　　　　　　　　　　　　; (３)该电容器电容为　　　　F(结果保留２位 有效数字); (４)若某同学实验时把电压表接在E、D 两端, 则电容的测量值比它的真实值　　　　 (选填 “偏大”“偏小”或“相等”)． 解析:(１)用平滑的曲 线连接,作出图像如图 所示． (２)由ΔQ＝I􀅰Δt知, 电荷量为iＧt图像与横 坐标轴所包围的面积, 则图乙中图线与横坐标轴所围成面积为电容器 在开始放电时所带的电荷量． (３)算出格子数,由总格子数乘以每个格子的 “面积”值求得Q＝８􀆰５×１０－３C 则C＝QU＝ ８．５×１０－３ ８ F≈１􀆰１×１０ －３F． (４)若把电压表接在E、D 两端,则电容器在放 电时,有一部分电荷量会从电压表中通过,从而 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀅰８７５􀅰 高考总复习　物理 使得通过电流表的电荷量小于电容器的带电荷 量,从而使电容的测量值比它的真实值偏小． 答案:(１)见解析图 (２)在开始放电时电容器所带的电荷量 (３)１􀆰１×１０－３　(４)偏小 ５．(２０２５􀅰山东省实验中学模拟)电容器是一种重 要的电学元件,在电工、电子技术中应用广泛． 使用图甲所示电路观察电容器的充、放电过程． 电路中的电流传感器(相当于电流表)与计算机 相连,可以显示电路中电流随时间的变化关系． 图甲中直流电源电动势E＝８V,实验前电容器 不带电．先使S与“１”端相连给电容器充电,充 电结束后,使S与“２”端相连,直至放电完毕．计 算机记录的电流随时间变化的iＧt曲线如图乙 所示． (１)乙图中阴影部分的面积S１ 　　　　S２;(填 “＞”“＜”或“＝”) (２)计算机测得S１＝１２０３mA􀅰s,则该电容器 的电容为　　　　F;(保留两位有效数字) (３)由甲、乙两图可判断阻值R１ 　　　　R２． (填“＞”“＜”或“＝”) 解析:(１)题图乙中阴影面积S１ 和S２ 分别表示 充电和放电中电容器上的总电荷量,所以两者 相等． (２)由阴影面积代表电容器上的电荷量得q＝S１ ＝１􀆰２０３C,U＝E＝８V,则C＝qU ＝ １．２０３ ８ F≈ ０􀆰１５F． (３)由题图乙可知充电瞬间电流大于放电瞬间电 流,且充电瞬间电源电压与放电瞬间电容器两极板 电压相等,由 E R０＋R１ ＞ ER０＋R２ ,解得R１＜R２． 答案:(１)＝　(２)０􀆰１５　(３)＜ 甲 ６．某实验小组利用如下器材 测量电容器的电容:直流稳 压电源、待测电容器(额定 电压１２V)、定值电阻R１＝ １２０Ω、定 值 电 阻 R２＝８０ Ω、电流传感器、数据采集器 和计算机、单刀双掷开关S、 导线若干．实验过程如下: ①将定值电阻R１ 等器材按图甲连接电路后,将 开关S与１端连接,电源向电容器充电; ②将开关S与２端连接,测得电流随时间变化 的iＧt曲线如图乙所示; ③用R２ 替换R１ 后,重复上述实验步骤①②,测 得电流随时间变化的iＧt曲线如图丙中的某条 虚线所示． 两次实验中电源的输出电压相同,请回答下列 问题: (１)电源的输出电压为　　　　V．利用计算机 软件测得图乙中iＧt曲线与两坐标轴所围的面 积为５４mA􀅰s,则电容器的电容为　　　　F． (２)用R２ 替换R１ 后,电流随时间变化的iＧt曲 线应该是图丙中的　　　　(选填“b”“c”或 “d”),判断的依据是　　　　　　　　　　． 解析:(１)由题图知,最大电流为Im＝９０mA＝ ０􀆰０９A 因此最大电压为Um＝ImR１＝１０􀆰８V 可得电源的输出电压为１０􀆰８V,电容器所带电 荷量为Q＝５４mA􀅰s＝０􀆰０５４C,电容器的电容 为C＝QUm ＝５×１０－３F． (２)用R２ 替换R１ 后,电流随时间变化的iＧt曲 线应该是题图丙中的c,因为两次实验中电源的 输出电压相同,充电完成时电容器两端电压相 同,电荷量相同,则用R２ 替换R１ 后,放电初始 电流增大,电荷量不变,即图线与横坐标轴所围 面积不变,则图线应该是虚线c． 答案:(１)１０􀆰８　５×１０－３　(２)c　判断依据见 解析 ７．某实验小组利用图(a)所示电路测量一电容器 的电容,实验器材有:待测电容器(电容标称值 C０＝１０００μF)、６节干电池、定值电阻R、电压 传感器、电流传感器、计算机、单刀双掷开关S、 导线若干． (a) 请回答下列问题: (１)按图(a)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, 屏幕上显示出如图(b)所示的电流I、电压U 随时 间t变化的IＧt图线、UＧt图线,则曲线　　　　(选 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀅰９７５􀅰 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　 第九章　静电场及其应用、静电场中的能量 填“①”“②”“③”“④”)表示电容器充电过程的 UＧt图线,曲线　　　　(选填“①”“②”“③” “④”)表示电容器放电过程的IＧt图线． (b) (２)已知每节干电池的电动势为１􀆰６V,为了完 成上述实验,至少需要将　　　　节干电池串 联作为电源． (３)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＝ 　　 　 　μF,该 值 与 C０ 的 相 对 误 差 为 C０－C C０ ×１００％＝　　　　％．(结果均保留２ 位有效数字) 解析:(１)充电过程,电压逐渐增大,且增大得越 来越慢,故充电过程电压随时间变化的图线为 ①;放电过程电压逐渐变小,减小得越来越慢, 电容器放电,放电电流与充电电流方向相反,电 流逐渐变小,且减小得越来越慢,故放电过程电 流随时间变化的图像为④． (２)由题图(b)可以看出,充电完成时,电容器两 端电压约为７􀆰８V,设至少需要将n节干电池串 联作为电源,n≥７．８１．６≈４􀆰９ ,至少需要将５节干 电池串联作为电源． (３)由题图(b)知图线④表示电容器放电过程的 IＧt图线,图线与横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 Q＝９×２×１０－３×０􀆰４C＝７􀆰２×１０－３C 电容器的电容为C＝QU ＝ ７．２ ７．８×１０ －３F≈９􀆰２× １０２μF． 该值与 C０ 的 相 对 误 差 为 C０－C C０ ×１００％＝ １０００－９２０ １０００ ×１００％＝８􀆰０％． 答案:(１)①　④　(２)５　(３)７􀆰２×１０－３ ９􀆰２×１０２　８．０ ８．在“观察电容器的充、放电现象”实验中, (１)用如图１所示的电容器做实验,电容器外壳 上面标明的“１０V”的含义是　　　　． 图１ A．电容器的击穿电压为１０V B．电容器的额定电压为１０V C．电容器在１０V电压下才正常工作 (２)把干电池、电阻箱、电容器、微安表、开关连 成如图２所示的实验电路,闭合开关,观察到微 安表指针偏转情况为　　　　． 图２ A．逐渐变大后保持不变 B．逐渐变大后迅速回到０ C．迅速偏转到某一刻度后保持不变 D．迅速偏转到某一刻度后逐渐减小 (３)电流传感器可以像电流表一样测量电流,不 同的是反应比较灵敏,可以和计算机相连直接 显示电流与时间的变化图像．按如图３所示电 路图连接好实验电路,开关S与２接通待充电 完成后,开关S与１接通,电容器通过电阻放 电,通过电阻R 的电流方向为　　　　(选填 “向左”或“向右”)．电流传感器将电流信息传入 计算机,显示出电流随时间变化的IＧt图像如图 ４所示．根据图像估算出电容器放电过程中全部 释放的电荷量为　　　　　　C(保留三位有效 数字)． 解析:(１)电容器外壳上面标明的“１０V”的含义 是电容器的额定电压为１０V,故选B． (２)闭合开关,电容器将充电,随着电容器所带 电荷量逐渐增大,其两端电压逐渐增大,充电电 流逐渐减小,所以此过程中微安表的指针会迅 速偏转到某一刻度,然后逐渐减小,故选D． (３)根据电源正负极位置可知电容器充电后上 极板带正电,所以其放电时通过电阻R 的电流 方向为向右．IＧt图像与坐标轴所围的面积表示 电容器放电过程中全部释放的电荷量,由题图 可 知 q＝nI０t０ ＝３９×０􀆰２×１０－３ ×０􀆰４ C ＝３􀆰１２×１０－３C． 答案:(１)B　(２)D　(３)向右　３􀆰１２×１０－３ (３􀆰０４×１０－３~３􀆰２０×１０－３均可) 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀅰０８５􀅰 高考总复习　物理