9.4 实验：观察电容器的充放电现象 专项训练-2026届高三物理一轮复习考点题组分层练

9.3 实验：观察电容器的充放电现象 题组1：基础实验 1 题组2：拓展实验 4 9.3 实验：观察电容器的充放电现象 题组1：基础实验 1. （单选）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。图甲中直流电源电动势，实验前电容器不带电。先使与“”端相连给电容器充电，充电结束后，使与“”端相连，直至放电完毕。计算机记录的电流随时间变化的曲线如图乙所示，下列说法正确的是(    ) A. 图像阴影表示电容器的能量 B. 阴影部分的面积和肯定不相等 C. 阻值大于 D. 计算机测得，则该电容器的电容约为 【答案】D  【解析】A、由可知，图像与对应时间轴所围成的面积表示电容器所带电荷量，A错误； B、表示电容器充电后所带电荷量，表示电容器放电的电荷量，故，B错误； C、由图乙可知，电容器充电瞬间电流比电容器放电瞬间电流大，且电容器充电瞬间电源电压和放电瞬间电容器两端电压相等，则有，故，C错误 D、该电容器的电容，D正确。 2.探究电容器充放电规律，实验装置如图甲所示，有电源，定值电阻，电容器，单刀双置开关。 为测量电容器充放电过程电压和电流变化，需在、处接入测量仪器，位置应该接入测          电流、电压仪器。 接通电路并接通开关，当电压表示数最大时，电流表示数为          。 根据测到数据，某过程中电容器两端电压与电流的关系图如图乙所示。该过程为          充电，放电。放电过程中电容器两端电压随时间变化关系如图丙所示。时消耗的功率          。 【答案】电压 放电  【解析】位置与电容器并联，为测电压仪器。 电压表示数最大时，电容器充电完毕，电流表示数为零。 电容器放电时电压和电流都减小，图像逆向分析，该过程为电容器放电过程。 电容器充电完毕后的电压等于电源电动势，大小为，由题图丙可知 时电容器两端电压为 ，由题图乙可知当 时，电流 ，则电阻消耗的功率为    3.某同学利用如图甲所示的电路观察电容器的充、放电现象，其中为电源，为单刀双掷开关，为定值电阻，为电容器，为理想电流表测量电路中的电流，为理想电压表测量两极板间的电压。 当开关接          填“”或“”时，电容器处于充电过程，达到稳定后，电容器上极板带          选填“正”或“负”电。此过程中电压表的示数随时间变化的图像为          。 A.    ． C.    ． 将电流传感器替代电流表，串联在电路中，改接开关，使电容器放电，与电流传感器连接的计算机描绘出电路中的电流随时间变化的图像如图乙所示。通过分析可知，图中图像与横轴围成的面积表示的物理量是          。 已知放电前电容器两极板间的电压为，则电容器的电容为          。结果保留两位有效数字，不改变电路其他参数，只增大电阻的阻值，则此过程的曲线与横轴围成的面积将          选填“减小”、“不变”或“增大”。 如图，电容器上极板接电源正极、下极板接电源负极，且将上极板接地，电源电压恒定，开关始终闭合，一带电液滴恰好静止在电容器内部点，现将电容器下极板向下平移一小段距离，则电容器的电容将          填“不变”、“增大”、“减小”，液滴将          填“静止不动”、“向下运动”、“向上运动”。点的的电势将          填“升高”、“降低”、“不变” 【答案】 负 电荷量 不变 减小 向下运动 升高  【解析】开关接时，电源与和组成电路，此时处于充电状态；电容器上极板与电源的负极相连，达到稳定后，电容器上极板带负电。 电容器充电过程，其两极板不断积累电荷，电容大小只跟本身结构有关，保持不变，不断变大，由公式  可知两极板电压不断增加，最终趋于稳定等于电源电压。故B正确，ACD错误。 故选B。 在图像中，阴影部分表示的物理意义是，其图线与坐标轴围成的面积表示的物理量是电荷量。 乙图中图像与横轴围成的面积约格，分析图像可知，每个方格代表的电荷量为 电容器放出的电荷量为 则电容器的电容为 不改变电路其他参数，只增大电阻的阻值，导致曲线的最大电流值将减小，放电时间将变长，而放电时曲线与坐标轴所围面积不变。 将电容器下极板向下平移一小段距离，电容器板间距离增大，根据电容的决定式  ，可知电容减小； 开关始终闭合，电容器板间电压不变，由  ，可知，板间电场强度变小，则 液滴将向下运动。  板接地，电势为零，则 由于  不变，电场强度减小，点电势为负电势，则点电势将升高。 题组2：拓展实验 4.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。图甲中直流电源电动势，实验前电容器不带电。先使与“”端相连给电容器充电，充电结束后，使与“”端相连，直至放电完毕。计算机记录的电流随时间变化的曲线如图乙所示，下列说法正确的是(    ) A. 图像阴影表示电容器的能量 B. 阴影部分的面积和肯定不相等 C. 阻值大于 D. 计算机测得，则该电容器的电容约为 【答案】D  【解析】A、由可知，图像与对应时间轴所围成的面积表示电容器所带电荷量，A错误； B、表示电容器充电后所带电荷量，表示电容器放电的电荷量，故，B错误； C、由图乙可知，电容器充电瞬间电流比电容器放电瞬间电流大，且电容器充电瞬间电源电压和放电瞬间电容器两端电压相等，则有，故，C错误 D、该电容器的电容，D正确。 5.电容器是最基本的电路元件之一，运用非常广泛，下面从两个角度研究电容器的特征，请根据要求完成实验内容。 在探究平行板电容器的电容由哪些因素决定的实验中，采用的实验研究方法是          。 A.极限思维法 B.理想模型法 C.控制变量法 D.等效替代法 在研究电容器充、放电实验中，电路图如图甲所示，通过电流传感器显示充、放电电流随时间变化的图线，已知电源电压为，图乙为电容器充满电后，把开关拨到           选填“”或“”，得到电容器放电的图线，图线与坐标轴围成的图形中有个小方格，则放电过程中，该电容器释放的电荷量          结果保留位有效数字。 【答案】  【解析】由于平行板电容器的电容与多个因素有关，需要采用控制变量法进行实验研究，项正确； 把开关拨到，电容器放电，其放电的图线与坐标轴围成的面积表示放出的电荷量，图中一小格的面积为，。 6.探究电容器充放电规律，实验装置如图甲所示，有电源，定值电阻，电容器，单刀双置开关。 为测量电容器充放电过程电压和电流变化，需在、处接入测量仪器，位置应该接入测          电流、电压仪器。 接通电路并接通开关，当电压表示数最大时，电流表示数为          。 根据测到数据，某过程中电容器两端电压与电流的关系图如图乙所示。该过程为          充电，放电。放电过程中电容器两端电压随时间变化关系如图丙所示。时消耗的功率          。 【答案】电压 放电  【解析】位置与电容器并联，为测电压仪器。 电压表示数最大时，电容器充电完毕，电流表示数为零。 电容器放电时电压和电流都减小，图像逆向分析，该过程为电容器放电过程。 电容器充电完毕后的电压等于电源电动势，大小为，由题图丙可知 时电容器两端电压为 ，由题图乙可知当 时，电流 ，则电阻消耗的功率为    7.在“用传感器观察电容器的充放电过程”实验中，按图所示连接电路。电源电动势为，内阻可以忽略。单刀双掷开关先跟相接，某时刻开关改接，一段时间后，把开关再改接。实验中使用了电流传感器来采集电流随时间的变化情况。 开关改接后，电容器进行的是            选填“充电”或“放电”过程。此过程得到的图像如图所示，图中用阴影标记的狭长矩形的面积的物理意义是          。如果不改变电路其他参数，只减小电阻的阻值，则此过程的曲线与坐标轴所围成的面积将            选填“减小”、“不变”或“增大”。 若实验中测得该电容器在整个放电过程中释放的电荷量，则该电容器的电容为            。 关于电容器在整个充、放电过程中的图像和图像的大致形状，图中可能正确的有            为电容器极板所带的电荷量，为A、两板的电势差。 【答案】放电 内电容器放出的电荷量 不变  【解析】：开关接时，对电容器充电，接时电容器放电，在图象中，阴影部分表示的物理意义是，所以是内电容器放出的电荷量，因为总电荷量不会因为电阻而变化，则曲线与坐标轴所围成的面积不变； 根据，且，得：； 电源给电容器充电时，刚开始电荷量的变化率较大，后来变化率减小，放电时，电荷量变化率刚开始比较大，后来变化率减小，故正确，错误；根据，且不变可知，与的变化情况相同，故错误，正确。 故选：。 故答案为：放电；内电容器放出的电荷量；不变；；。 8.我国新能源汽车年产量现已突破万辆，成为全球首个达成这一成就的国家。在电动汽车等领域，电容储能技术得到了广泛应用。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： 电容器额定电压，电容值未知 电源电动势，内阻不计 电阻箱最大阻值为 滑动变阻器最大阻值为，额定电流为 电流传感器，计算机，开关，导线若干。 闭合开关，调节滑动变阻器，将开关接，观察到电流传感器示数          。 A. 逐渐增大到某一值后保持不变 B. 逐渐增大到某一值后迅速减小到零 C. 迅速增大到某一值后逐渐减小到零 D. 先逐渐增大，后逐渐减小至某一非零数值 调节滑动变阻器，待电压表示数稳定在后，将开关接，时的电流，图中虚线两侧图像与时间轴围成的面积比为，则时，电容器两极板间的电压          ，电阻          。 电容器的储能公式为，上述放电过程电容器释放的电能约为          结果保留两位有效数字。 【答案】  【解析】闭合开关，调节滑动变阻器，将开关接，此时电源对电容器充电，其中充电电流先逐渐增大，后逐渐减小至某一非零数值，故选C。 放电过程的曲线与横纵坐标轴、虚线所围面积大小等于时间内电容器放出的电荷量，即此过程电容器减少的电荷量为，则：：，充电完成后电容器的电压。 由可得电容器的电压减小量为，则时电容器两极板间电压为， 则时，，电流，根据欧姆定律有，解得。 由图乙可知，放电过程的电荷量；根据，得注：均可。 9.某实验小组利用图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，节干电池，定值电阻，电压传感器，电流传感器，计算机，单刀双掷开关，导线若干。 请回答下列问题： 按图连接实物电路。先将开关从端拨至端，电源对电容器充电；再将开关拨至端，电容器放电。传感器将信息即时输入计算机，屏幕上显示出如图所示的电流、电压随时间变化的图线、图线，则曲线          选填表示电容器充电过程的图线，曲线          选填表示电容器放电过程的图线； 已知每节干电池的电动势为，为了完成上述实验，至少需要将          节干电池串联作为电源； 根据图估算当电容器充电完华时所带的电荷量是          ，计算电容器的电容          ，该值与的差异为          ；结果均保留位有效数字 图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，减小电阻，则得到图线可能是图中的虚线          选填“”“”“”。 【答案】  【解析】解：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； 放电过程中电压逐渐变小，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； 由图可以看出，充电完成时，电容器两端电压约为，设至少需要将节干点事串联作为电源 可知至少需要节干电池串联作为电源。 由图图线表示电容器充电过程的图像，图像与坐标轴围成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为 电容器的电容为 该值与的差异为 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，减小电阻，则放电初始电流增大，电荷量不变即图线与坐标轴所围成的面积不变，则图线可能是虚线。 故答案为：；；；；；； 10.某同学用如图所示电路采用放电法测量某电容器的电容。 按图连接好实验器材后，本实验还需用电压表测量电容器两端的电压，为使所求的电容结果更准确，电压表应接在          之间填“、”或“、”。 闭合开关，将接，给电容器充电，电路稳定时，电压表示数为；将接，电流传感器显示放电电流随时间的变化如图所示，则电容器的电容          结果保留三位有效数字。 电流传感器的内阻对实验结果          填“有”或“无”影响。 如果不改变电路其他参数，只减小定值电阻的阻值并重复上述实验，实线和虚线分别表示改变前后放电过程电流随时间变化的曲线，最符合实际情况的图像为          。 A.      ．      ．    ． 【答案】、 无  【解析】本实验用放电法测电容器的电容，电压表若接在、之间会对电流传感器测得的放电电流产生影响，故电压表应接在、之间。   图像中的图线和横轴所包围的图形面积表示电容器释放的电荷量，则电荷量，电容 。 电流传感器的内阻不同，放电电流不同，但电荷量不变，故电流传感器的内阻影响  图像形状，但不影响图线与横轴所围面积，故对电容计算结果无影响。 根据欧姆定律 ，可知，变小，初始放电电压不变，则初始放电电流变大，又因为电荷量不变，则图线与横轴所围面积不变。 故选D。 学科网（北京）股份有限公司 $$ 9.3 实验：观察电容器的充放电现象 题组1：基础实验 1 题组2：拓展实验 3 9.3 实验：观察电容器的充放电现象 题组1：基础实验 1. （单选）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。图甲中直流电源电动势，实验前电容器不带电。先使与“”端相连给电容器充电，充电结束后，使与“”端相连，直至放电完毕。计算机记录的电流随时间变化的曲线如图乙所示，下列说法正确的是(    ) A. 图像阴影表示电容器的能量 B. 阴影部分的面积和肯定不相等 C. 阻值大于 D. 计算机测得，则该电容器的电容约为 2.探究电容器充放电规律，实验装置如图甲所示，有电源，定值电阻，电容器，单刀双置开关。 为测量电容器充放电过程电压和电流变化，需在、处接入测量仪器，位置应该接入测          电流、电压仪器。 接通电路并接通开关，当电压表示数最大时，电流表示数为          。 根据测到数据，某过程中电容器两端电压与电流的关系图如图乙所示。该过程为          充电，放电。放电过程中电容器两端电压随时间变化关系如图丙所示。时消耗的功率          。 3.某同学利用如图甲所示的电路观察电容器的充、放电现象，其中为电源，为单刀双掷开关，为定值电阻，为电容器，为理想电流表测量电路中的电流，为理想电压表测量两极板间的电压。 当开关接          填“”或“”时，电容器处于充电过程，达到稳定后，电容器上极板带          选填“正”或“负”电。此过程中电压表的示数随时间变化的图像为          。 A.    ． C.    ． 将电流传感器替代电流表，串联在电路中，改接开关，使电容器放电，与电流传感器连接的计算机描绘出电路中的电流随时间变化的图像如图乙所示。通过分析可知，图中图像与横轴围成的面积表示的物理量是          。 已知放电前电容器两极板间的电压为，则电容器的电容为          。结果保留两位有效数字，不改变电路其他参数，只增大电阻的阻值，则此过程的曲线与横轴围成的面积将          选填“减小”、“不变”或“增大”。 如图，电容器上极板接电源正极、下极板接电源负极，且将上极板接地，电源电压恒定，开关始终闭合，一带电液滴恰好静止在电容器内部点，现将电容器下极板向下平移一小段距离，则电容器的电容将          填“不变”、“增大”、“减小”，液滴将          填“静止不动”、“向下运动”、“向上运动”。点的的电势将          填“升高”、“降低”、“不变” 题组2：拓展实验 4.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。图甲中直流电源电动势，实验前电容器不带电。先使与“”端相连给电容器充电，充电结束后，使与“”端相连，直至放电完毕。计算机记录的电流随时间变化的曲线如图乙所示，下列说法正确的是(    ) A. 图像阴影表示电容器的能量 B. 阴影部分的面积和肯定不相等 C. 阻值大于 D. 计算机测得，则该电容器的电容约为 5.电容器是最基本的电路元件之一，运用非常广泛，下面从两个角度研究电容器的特征，请根据要求完成实验内容。 在探究平行板电容器的电容由哪些因素决定的实验中，采用的实验研究方法是          。 A.极限思维法 B.理想模型法 C.控制变量法 D.等效替代法 在研究电容器充、放电实验中，电路图如图甲所示，通过电流传感器显示充、放电电流随时间变化的图线，已知电源电压为，图乙为电容器充满电后，把开关拨到           选填“”或“”，得到电容器放电的图线，图线与坐标轴围成的图形中有个小方格，则放电过程中，该电容器释放的电荷量          结果保留位有效数字。 6.探究电容器充放电规律，实验装置如图甲所示，有电源，定值电阻，电容器，单刀双置开关。 为测量电容器充放电过程电压和电流变化，需在、处接入测量仪器，位置应该接入测          电流、电压仪器。 接通电路并接通开关，当电压表示数最大时，电流表示数为          。 根据测到数据，某过程中电容器两端电压与电流的关系图如图乙所示。该过程为          充电，放电。放电过程中电容器两端电压随时间变化关系如图丙所示。时消耗的功率          。 7.在“用传感器观察电容器的充放电过程”实验中，按图所示连接电路。电源电动势为，内阻可以忽略。单刀双掷开关先跟相接，某时刻开关改接，一段时间后，把开关再改接。实验中使用了电流传感器来采集电流随时间的变化情况。 开关改接后，电容器进行的是            选填“充电”或“放电”过程。此过程得到的图像如图所示，图中用阴影标记的狭长矩形的面积的物理意义是          。如果不改变电路其他参数，只减小电阻的阻值，则此过程的曲线与坐标轴所围成的面积将            选填“减小”、“不变”或“增大”。 若实验中测得该电容器在整个放电过程中释放的电荷量，则该电容器的电容为            。 关于电容器在整个充、放电过程中的图像和图像的大致形状，图中可能正确的有            为电容器极板所带的电荷量，为A、两板的电势差。 8.我国新能源汽车年产量现已突破万辆，成为全球首个达成这一成就的国家。在电动汽车等领域，电容储能技术得到了广泛应用。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： 电容器额定电压，电容值未知 电源电动势，内阻不计 电阻箱最大阻值为 滑动变阻器最大阻值为，额定电流为 电流传感器，计算机，开关，导线若干。 闭合开关，调节滑动变阻器，将开关接，观察到电流传感器示数          。 A. 逐渐增大到某一值后保持不变 B. 逐渐增大到某一值后迅速减小到零 C. 迅速增大到某一值后逐渐减小到零 D. 先逐渐增大，后逐渐减小至某一非零数值 调节滑动变阻器，待电压表示数稳定在后，将开关接，时的电流，图中虚线两侧图像与时间轴围成的面积比为，则时，电容器两极板间的电压          ，电阻          。 电容器的储能公式为，上述放电过程电容器释放的电能约为          结果保留两位有效数字。 9.某实验小组利用图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，节干电池，定值电阻，电压传感器，电流传感器，计算机，单刀双掷开关，导线若干。 请回答下列问题： 按图连接实物电路。先将开关从端拨至端，电源对电容器充电；再将开关拨至端，电容器放电。传感器将信息即时输入计算机，屏幕上显示出如图所示的电流、电压随时间变化的图线、图线，则曲线          选填表示电容器充电过程的图线，曲线          选填表示电容器放电过程的图线； 已知每节干电池的电动势为，为了完成上述实验，至少需要将          节干电池串联作为电源； 根据图估算当电容器充电完华时所带的电荷量是          ，计算电容器的电容          ，该值与的差异为          ；结果均保留位有效数字 图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，减小电阻，则得到图线可能是图中的虚线          选填“”“”“”。 10.某同学用如图所示电路采用放电法测量某电容器的电容。 按图连接好实验器材后，本实验还需用电压表测量电容器两端的电压，为使所求的电容结果更准确，电压表应接在          之间填“、”或“、”。 闭合开关，将接，给电容器充电，电路稳定时，电压表示数为；将接，电流传感器显示放电电流随时间的变化如图所示，则电容器的电容          结果保留三位有效数字。 电流传感器的内阻对实验结果          填“有”或“无”影响。 如果不改变电路其他参数，只减小定值电阻的阻值并重复上述实验，实线和虚线分别表示改变前后放电过程电流随时间变化的曲线，最符合实际情况的图像为          。 A.      ．      ．    ． 学科网（北京）股份有限公司 $$