实验卷(10) 观察电容器的充、放电现象（Word练习）-【正禾一本通】2026年新高考物理高三一轮总复习高效讲义

[实验卷(十)]　观察电容器的充、放电现象 (选择题每题5分，非选择题每题10分，建议用时：40分钟) 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 1．(2025·广东江门模拟)电流传感器可以像电流表一样测量电流，并且可以和计算机相连。图甲是观察电容器的充、放电现象的实验装置。电源输出电压恒为8 V，S是单刀双掷开关，R为定值电阻，C为平行板电容器。 (1)当开关S接1时，平行板电容器________(选填“充电”或“放电”)。 (2)电容器充电完毕后，把开关S接2时，其电流随时间变化图像如图乙所示： ①此过程中，电路中的电流________(选填“增大”“减小”或“不变”，下同)，电容器两极板间的电场强度________。 ②若按“四舍五入”(大于等于半格算一格，小于半格舍去)数格法，由图乙可知电容器所带的电荷量为____________C(计算结果保留两位有效数字)，根据计算可知，该实验选择的电容器最有可能是下列选项中的________。(选填“A”“B”或“C”) 解析：(1)当开关S接1时，电容器和电源相连，此时电容器处于充电状态。 (2)①当开关S接2时，电容器放电，由于电容器上极板带正电，因此流经电流传感器的电流方向向下，电路中的电流减小，电容器带电量减小，根据电容的定义式C＝可知，电容器两极板的电压减小，根据E＝可知，两极板间的电场强度减小。 ②图像与坐标轴围成的面积等于电容器的带电量，图中每小格的电荷量为q＝10－3×0.25 C＝2.5×10－4 C，若按“四舍五入”(大于等于半格算一格，小于半格舍去)数格法可得格数为14，则电容器所带的电荷量为Q＝14×2.5×10－4 C＝3.5×10－3 C，所以电容器的电容为C＝＝ F＝437.5 μF，故B正确。 答案：(1)充电　(2)①减小　减小　②3.5×10－3　B 2．在“用传感器观察电容器的充放电过程”实验中，按图1所示连接电路。电源电压为直流8.0 V。 (1)先将开关S拨至位置1，充电完毕，再将开关S拨至位置2，则流经电阻R的电流方向为____________(选填“从上到下”或“从下到上”)。 (2)放电过程i ­t图像如图2所示，曲线与横轴围成的区域共有147个小格，则电容器电容的测量值为______μF(结果保留三位有效数字)。 (3)关于电容器在整个充、放电过程中通过定值电阻R的I ­t图像和UAB ­t图像的大致形状，可能正确的有________(UAB为A、B两板的电势差)。 解析：(1)充电完毕，将开关S拨至位置2，电容器放电，电容器上极板带正电，则流经电阻R的电流方向为从下到上。 (2)i ­t图像与坐标值围成的面积表示电荷量，电荷量为Q＝147×20×10－6×1 C＝2.94×10－3 C，电容器电容的测量值为C＝＝＝ F＝3.675×10－4 F≈368 μF。 (3)电源给电容器充电时，极板上的电荷从无到有，从少到多，需要一个过程，在开始充电的瞬间，由于极板上没有电荷，电容器极板两端电压为零，此时电容器相当于短路，极板上很容易充上电荷，所以电荷量变化率即电流刚开始比较大，随着电容器极板上电荷数量的增加，电流减小；电容器放电时，刚开始两极板间电势差较大，电荷量的变化率即电流较大，随着放电进行，两极板间电势差减小，电流也减小。且充电和放电时，流经电阻R的电流方向相反，故A正确，B错误；根据C＝，且C不变可知，Q与U的变化情况相同，充电时和放电时电势差都变化越来越慢，且上极板一直为高电势，故C错误，D正确，故选AD。 答案：(1)从下到上　(2)368　(3)AD 3．图(a)为观察电容器充、放电现象的实验装置。实验中使用了电流传感器来采集电流随时间的变化情况。电源输出电压恒为8 V，S为单刀双掷开关，C为电容器，R为电阻箱。当开关S接1，电容器开始充电，电容器充电完毕后，把开关改接2进行放电，其放电电流随时间变化关系如图(b)所示。 (1)开关接1，电容器开始充电后，电流大小________。 A．逐渐增大 B．保持不变 C．逐渐减小 (2)开关接2，电路中的电流方向为________。 A．顺时针 B．逆时针 (3)已知图(b)电流随时间变化的图线与时间轴围成的面积代表电容器所放出的电荷量大小，则可得到该电容器的电容为____________F(保留2位有效数字)。 (4)如果不改变电路其他参数，只增大电阻箱的阻值R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________。 解析：(1)开关接1，电容器开始充电后，电流大小逐渐减小，故选C。 (2)电容器充电时，上极板带正电，则开关接2，电容器放电，电路中的电流方向为逆时针，故选B。 (3)图像与坐标轴围成的面积等于电容器带电荷量，则由图(b)可知，电容器带电荷量 Q＝17×2×0.5×10－3 C＝1.7×10－2 C 电容C＝＝ F≈2.1×10－3 F。 (4)增大电阻R以后，开始放电电流减小，放电时间变长，但是图像与坐标轴围成的面积不变，故选A。 答案：(1)C　(2)B　(3)2.1×10－3　(4)A 4．(2024·海南高考)用如图a所示的电路观察电容器的充放电现象，实验器材有电源E、电容器C、电压表、电流表、电流传感器、计算机、定值电阻R、单刀双掷开关S1、开关S2、导线若干。 (1)闭合开关S2，将S1接1，电压表示数增大，最后稳定在12.3 V。在此过程中，电流表的示数________。(填选项标号) A．一直稳定在某一数值 B．先增大，后逐渐减小为零 C．先增大，后稳定在某一非零数值 (2)先后断开开关S2、S1，将电流表更换成电流传感器，再将S1接2，此时通过定值电阻R的电流方向________(选填“a→b”或“b→a”)，通过传感器将电流信息传入计算机，画出电流随时间变化的I ­t图像，如图b，t＝2 s时I＝1.10 mA，图中M、N区域面积比为8∶7，可求出R＝______kΩ(保留2位有效数字)。 解析：(1)电容器充电过程中，当电路刚接通后，电流表示数从0增大至某一最大值，后随着电容器的不断充电，电路中的充电电流在减小，当充电结束电路稳定后，此时电路相当于开路，电流为0，故选B。 (2)根据电路图可知充电结束后电容器上极板带正电，将S1接2，电容器放电，此时通过定值电阻R的电流方向a→b。 t＝2 s时I＝1.10 mA，可知此时电容器两端的电压为U2＝IR，电容器开始放电前两端电压为12.3 V，根据I ­t图像与横轴围成的面积表示放电量可得0～2 s内的放电量为Q1＝ΔU·C＝(12.3－1.10×10－3×R)C，2 s后到放电结束，放电量为Q2＝ΔU′·C＝1.10×10－3·RC，根据题意＝，解得R≈5.2 kΩ。 答案：(1)B　(2)a→b　5.2 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。 解析：(1)题图甲中滑动变阻器为分压式接法，滑动变阻器滑片左端的部分与电容器并联，要升高电容器两端的电压，滑动变阻器的滑片应向b端移动。 (2)电压表量程为15 V，分度值为0.5 V，则电压表的示数为6.5 V。 (3)题图丙中图线与横坐标轴所围图形的面积有37格，则 Q＝37×× C＝3.7×10－3 C。 (4)由Q＝CU得C＝ F≈4.6×10－4 F。 (5)电容器充电后，左板电势高，电容器放电时电流由左板经导线流出，故D1闪光。 答案：(1)b　(2)6.5　(3)3.7×10－3　(4)4.6×10－4　(5)D1 学科网（北京）股份有限公司 $