第7章 第5讲 观察电容器的充、放电现象(基础实验)（学案）-【新高考方案】2026年高考物理一轮总复习（江苏专版）

第5讲　观察电容器的充、放电现象(基础实验) 一、实验知能/系统归纳 一、理清原理与操作 原理装置图 操作要领 1.电容器的充电过程 开关S接1时,电源给电容器充电,电容器带电荷量、电压逐渐增大,电流逐渐减小,最后电流为零,如图甲所示。 2.电容器的放电过程 开关S接2时,电容器负极板上负电荷与正极板上正电荷中和,两极板的电荷量逐渐减小,电流逐渐减小,最后电压也逐渐减为零,如图乙所示。 二、掌握数据处理方法 实验项目 实验现象 电容器 充电 灯泡L 亮度由明到暗最后熄灭 电流表A 读数由大到小最后为零 电压表V 读数由小到大最后稳定 电容器 放电 灯泡L 亮度由明到暗最后熄灭 电流表A 读数由大到小最后为零 电压表V 读数由大到小最后为零 三、注意实验细节 1．连接电路时注意电流表和电压表的正、负极和量程。 2．对电解电容器也要注意正、负极。 3．要选择电容较大的电容器。 4．实验过程要在干燥的环境中进行。 二、应用发展/练中融通 1．某同学用电流传感器做“观察电容器的充、放电”实验，采用的实验电路如图所示。将开关先与“1”端闭合，对电容器进行充电，充电完毕后再将开关与“2”端闭合，电容器放电。在下列通过电流传感器的电流i随时间t变化的四个图像中，正确的是(　 ) 2．(2025·无锡高三检测)某学习小组要测定一个电容器的电容，选用器材如下： 待测电容器；电流传感器(内阻不计)；电压表；干电池(1.5 V，内阻忽略不计)；定值电阻R0＝3 000 Ω；单刀双掷开关；导线若干。 实验过程如下： ①按图甲所示的电路图正确连接电路； ②将开关与“1”端连接，电源向电容器充电； ③将开关与“2”端连接，测得电流随时间变化的I­t图像如图丙中的实线所示。 请回答下列问题： (1)充电完成时，电压表示数如图乙所示，则其大小为________ V。 (2)开关与“2”端连接，电压表示数将_______(填“逐渐变大”“逐渐变小”或“不变”)。 (3)电容器的电容C＝_______ F(保留两位有效数字)。 (4)若将定值电阻换为R1＝5 000 Ω，重复③。则电流随时间变化的I­t图线应该是图丁中的曲线________ (选填“b”或“c”)。 (5)实验中开关与“1”端连接后，电流传感器的示数始终不为0，小明同学认为等待时间不够长，你是否同意他的观点？请简要说明理由：________________________________________ _______________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 3．用图甲所示的电路观察电容器的充、放电现象，请完成下列实验内容。 (1)实验时，要通过电流表指针的偏转方向来观测电路中电流的方向。因此电流表应采用图乙中的________(选填“a”或“b”)。 (2)依照图甲所示的电路图，将图乙的实验器材用笔画线代替导线连接成实验电路(图中已有部分连接)。 (3)开关S接1后，小灯泡L________(填选项前的字母)。 A．一直不亮 B．逐渐变亮，稳定后保持亮度不变 C．突然变亮，然后逐渐变暗，直到熄灭 (4)开关S接1足够长时间后，再将开关S接2。开关S接2之后电压表读数________(选填“逐渐增大”或“逐渐减小”)。 (5)图乙中电容器的电容为________μF。当电容器的电压为10 V时其带电量为________C(保留两位有效数字)。 4．小姚利用图甲电路观察电容器在充电和放电过程中电流表和电压表示数的变化。实验中电源输出的电压为8 V，图乙实物电路中已完成部分连接。 (1)用笔画线代替导线，完成剩余部分的电路连接。 (2)当S连接1时，电流表示数________，电压表示数________(选填“逐渐增大”“逐渐减小”或“保持不变”)；S接1足够长时间后，电流表示数________(选填“为0”或“不为0”)。当S从1断开后，电流表示数________(选填“逐渐增大”“逐渐减小”或“为0”)，电压表示数________(选填“逐渐增大”“逐渐减小”“为0”或“保持不变”)。 (3)图丙所示的电路中，K与L间接一智能电源，用以控制电容器C两端的电压UC，如果UC随时间t的变化如图丁所示，则下列描述电阻R两端电压UR随时间变化的图像中正确的是_______。 5．(2023·山东高考)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。某同学设计图甲所示电路，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10 V，电容标识不清)； 电源E(电动势12 V，内阻不计)； 电阻箱R1(阻值0～99 999.9 Ω)； 滑动变阻器R2(最大阻值20 Ω，额定电流2 A)； 电压表V(量程15 V，内阻很大)； 发光二极管D1、D2，开关S1、S2，电流传感器，计算机，导线若干。 回答以下问题： (1)按照图甲连接电路，闭合开关S1，若要升高电容器充电电压，滑动变阻器滑片应向________端滑动(填“a”或“b”)。 (2)调节滑动变阻器滑片位置，电压表表盘如图乙所示，示数为________V(保留1位小数)。 (3)继续调节滑动变阻器滑片位置，电压表示数为8.0 V时，开关S2掷向1，得到电容器充电过程的I­t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)。 (4)本电路中所使用电容器的电容约为______F(结果保留2位有效数字)。 (5)电容器充电后，将开关S2掷向2，发光二极管________(填“D1”或“D2”)闪光。 6．用图甲所示电路观察电容器的充、放电现象，现提供如下实验器材：电源E(电动势为3 V，内阻不计)、电容器C(标称电容1 000 μF)、电阻箱R(0～9 999 Ω)、微安表G(量程500 μA，内阻为2 kΩ)、单刀双掷开关S和导线若干。 (1)根据图甲电路在图乙中用笔画线代替导线将实物电路连接完整； (2)将开关S拨至位置1，电容器上极板带________电(选填“正”或“负”)； (3)充电完毕，将开关S拨至位置2，根据测得数据作出电路中的电流i随时间t变化的图像如图丙所示，则电阻箱接入电路的阻值为________kΩ； (4)图丙中曲线与横轴围成的区域共有148个小格，则电容器电容的测量值为________μF(结果保留3位有效数字)； (5)根据图丙可作出电容器所带电荷量q随时间t变化的图像。某小组两次实验中电阻箱接入电路的阻值分别为Ra和Rb，Ra>Rb，对应的q­t图像为曲线a和b。则下列图像中可能正确的是______。 6 / 6 学科网（北京）股份有限公司 $$