恒定电流--含容电路分析 专项训练 -2026届高考物理二轮电磁学实验专题【难点突破】

**基本信息** 聚焦含容电路实验，以I-t图像面积为核心方法，系统整合电容定义、充放电规律与实验操作，强化科学思维与探究能力。 **专项设计** |模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |电容测定|4题|I-t图像面积求Q，C=Q/U计算|电容定义→电荷量测量→电容计算| |充放电规律|5题|电阻对电流峰值/时间影响分析|欧姆定律→充放电电流变化→图像特征| |实验操作与误差|3题|电表内阻影响分析，实物连线|实验原理→操作规范→误差评估|

24 恒定电流--含容电路分析--2026年高考物理二轮电磁学实验专题【难点突破】 1．电路中电流大小可以用电流传感器测量，用电流传感器和计算机可以方便地测出电路中电流随时间变化的曲线。某兴趣小组要测定一个电容器的电容，选用器材如下：待测电容器（额定电压为16V）；电流传感器和计算机；直流稳压电源；定值电阻R0＝100Ω、单刀双掷开关；导线若干 实验过程如下： ①按照图甲正确连接电路； ②将开关S与1端连接，电源向电容器充电； ③将开关S掷向2端，测得电流随时间变化的I－t图线如图乙中的实线a所示； ④利用计算机软件测出I－t曲线和两坐标轴所围的面积。 请回答下列问题： a．已知测出的I－t曲线和两坐标轴所围的面积为42.3mA·s，根据图像算出电容器全部放电过程中释放的电荷量为________C，最大电压为________V，电容器的电容C＝________F；（均保留两位有效数字） b．若将定值电阻换为R1＝180Ω，重复上述实验步骤，则电流随时间变化的I－t图线应该是图丙中的曲线________（选填“b”或“c”）。 2．某同学按图甲所示实验电路进行“观察电容器的充、放电现象”的实验，电源E为直流稳压电源，他先把开关S掷向1端，电容器充电完毕后，再把开关S掷向2端，电容器通过电阻R放电，传感器将电流信息传入计算机，屏幕上显示出电流随时间t的变化情况。 （1）图乙为电容器充电时显示出的电流随时间变化的图像，电容器充电完毕后的电荷量约为_________C（结果保留2位有效数字）； （2）实验时如果不改变电路其他器材，只将电阻换成另一个阻值较大的电阻进行实验，充电时间将_________（填“变长”、“不变”或“变短”）； （3）实验时如果不改变电路其他器材，只将电容器换成另一个电容较大的电容器进行实验，则得到的图线与坐标轴圈成的面积将_________（填“变大”、“变小”或“不变”）。 3．某同学用图（a）所示的电路观察矩形波频率对电容器充放电的影响。所用器材有：电源、电压传感器、电解电容器C（，），定值电阻R（阻值）、开关S、导线若干。 （1）电解电容器有正、负电极的区别。根据图（a），将图（b）中的实物连线补充完整_________；    （2）设置电源，让电源输出图（c）所示的矩形波，该矩形波的频率为_________；    （3）闭合开关S，一段时间后，通过电压传感器可观测到电容器两端的电压随时间周期性变化，结果如图（d）所示，A、B为实验图线上的两个点。在B点时，电容器处于_________状态（填“充电”或“放电”）在_________点时（填“A”或“B”），通过电阻R的电流更大； （4）保持矩形波的峰值电压不变，调节其频率，测得不同频率下电容器两端的电压随时间变化的情况，并在坐标纸上作出电容器上最大电压与频率f关系图像，如图（e）所示。当时电容器所带电荷量的最大值_________C（结果保留两位有效数字）；    （5）根据实验结果可知，电容器在充放电过程中，其所带的最大电荷量在频率较低时基本不变，而后随着频率的增大逐渐减小。 4．电流传感器可以像电流表一样测量电流，能显示出电流随时间变化的图像。按照图甲连接电路，先使开关闭合，电源向电容器充电，这个过程可在较短时间内完成。然后断开开关，再把开关闭合，电容器通过电阻放电，传感器将电流信息传入计算机，可在屏幕上显示出电流随时间变化的图像。下面是关于该实验过程中的操作和数据处理。 (1)实验用的电容器的额定电压是2.5V。完成电路连接，只闭合开关时，开始调节滑动变阻器的滑片，调整过程中，电压表示数如图乙所示，则此时电容器两端的电压是_________V，若要电容器两端电压达到额定电压，则滑动变阻器的滑片应缓慢向_________（选填“a”或“b”）端滑动。 (2)调节滑动变阻器，电容器两端电压达到额定电压后，断开开关，则再闭合开关后，通过电流传感器的电流方向是从_________（选填“c端流向d”或“d端流向c”）端。 (3)某次实验中实验者先给电容器充电并使电容器两端电压达到额定电压，得到的图像如图丙中实线所示。可估算出该电容器开始放电前所带的电荷量Q约为_________C（保留两位有效数字），由此计算出电容器的电容为_________F（保留两位有效数字）；若图中虚线表示断开开关、闭合开关后通过电流传感器的电流随时间变化的过程，虚线与纵轴交点的数值大约是3.8mA，则两个电阻和的大小关系是_________（选填“<”“=”或“>”）；虚线图像与纵轴、横轴所围成的面积和实线图像与纵轴、横轴所围成的面积的关系是_________（选填“<”“=”或“>”）。 5．如图1所示，运用此电路图研究电容器的电学特征。已知电源使用了的干电池（内阻可忽略不计）；灵敏电流表（，内阻可忽略不计）、电压表（内阻为）、电阻（阻值为）和电容器。 (1)下列操作和现象描述正确的是___________。 A．开关接1，对电容器充电，电流表示数瞬间增大后逐渐减小为零 B．开关接1，电压表示数逐渐增大，电路稳定后示数约为 C．开关接1，待电路稳定后断开开关，电压表示数不变 (2)开关接1，待电路稳定后迅速接2，电压表、电流表示数随时间的变化关系如图2所示。已知时间轴与电流图线所围图形的格子数约为230小格，由此可知电容器充电后，存储电荷量为___________C。电容器的电容为___________F（结果均保留2位有效数字）。 (3)通过本实验，如何确定电容是电容器的固有属性，请把你对这一问题的见解填写在空格线上___________。 6．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10V，电容标识不清）； 电源E（电动势12V，内阻不计）； 电阻箱（阻值）； 滑动变阻器（最大阻值，额定电流2A）； 电压表V（量程15V，内阻很大）； 发光二极管、，开关、，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，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）。 (2)继续调节滑动变阻器滑片位置，电压表示数为8.0V时，开关掷向1，得到电容器充电过程的图像，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）。 (3)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）。 (4)电容器充电后，将开关掷向2，发光二极管______（填“”或“”）闪光。 7．某兴趣小组进行电解电容容量测量实验，实验室提供的器材如下： 电源E：2V，内阻不计 电流表A：量程，内阻约为 电压表V：量程，内阻约为 定值电阻R： 秒表 开关、导线若干 (1)他们按图甲所示电路连接，闭合开关后，发现电流表读数从某一值开始减小，稳定到某一不为零的数值后不再减小。他们认为可能是通过电压表的电流太大或电容器损坏漏电导致，下面说法正确的是________（填字母）。 A．拆除电压表后，若电流表示数最终降为零，则说明电容器完好 B．拆除电压表后，若电流表示数最终降为零，则说明电容器漏电 C．拆除电容器后，若电流表示数最终不为零，则说明通过电压表的电流太大 D．拆除电容器后，若电流表示数最终不为零，则说明电容器完好 (2)更换为完好的器材后，他们采用图乙所示电路连接，从闭合开关给电容器充电开始记录电流表读数，以后每隔10s记录一次，待到电流表示数减为0后电压表示数为2.0V。画出图像如图丙所示，根据图像计算出电容器此时所带电荷量________C，电容________F。（结果保留两位有效数字） (3)在采用图乙的方案中，未考虑电压表、电流表内阻对实验的影响，下面说法正确的是________（填字母）。 A．电压表内阻对电荷量测量结果无影响 B．电压表内阻会造成电荷量测量值偏小 C．电流表内阻对电荷量测量结果无影响 D．电流表内阻会造成电荷量测量值偏小 8．某学校物理兴趣小组的同学利用如图1所示的电路来研究电容器的充、放电过程。图中C1和C2是两个完全相同的电容器，电流传感器的内阻忽略不计，初始时电容器所带电荷量均为0。 (1)        某次充电、放电实验时，闭合，将开关拨至，待电容器充电完成后，将开关拨至，流经电流传感器的电流随时间的变化规律如图2所示。已知电源电压为，充电过程中的图像所围的面积为，则电容器C1的电容________，若放电过程中的图像所围的面积为，则________。 (2)某次实验时，先闭合，将开关拨至，待电容器充电完成后，将开关拨至，放电过程电流随时间的变化规律如图3所示，图中阴影部分面积约为38个小正方形面积。然后断开，将开关拨至，待电容器充电完成后，将开关拨至，放电过程中流过电阻的电荷量为________C，若电源的电压为8V，则电容器C1的电容为________。 9．某实验小组利用图甲所示实验电路图研究电容器的充放电现象以及探究电容器所带电荷量与电压间的关系。 (1)实验小组先按照图甲所示将装置连接好，把开关置于1使得电源对电容器进行充电，则充电过程电容器的上极板带______（选填“正”或“负”）电，数字电压表读数变______（选填“大”或“小”），数字电流表读数变______（选填“大”或“小”）。 (2)充电完毕后，将电流表换成电流传感器，随后把开关置于2，由传感器可得放电过程电流随时间变化的情况如图乙所示，则电容器释放的电荷量约为___（保留两位有效数字）。 (3)为了进一步探究电容器所带电荷量与电压间的关系，实验小组再次按照图甲所示连接实验装置，电容器与电容器完全相同，实验操作步骤如下： ①将单刀双掷开关接1，电源对电容器进行充电，读出电压表数据； ②将单刀双掷开关接2，电容器中电荷有一半平分给电容器，再次读出电压表数据； ③断开开关，闭合开关，使得电容器放电，直到带电量为零，然后断开； ④重复步骤②③，使得电荷不断被平分； ⑤将所得数据拟合得到如图乙所示的图像，图像中纵轴代表电压，则横轴代表______； A．电容器所带的具体电荷量 B．电容器所带电荷量与初始带电量的比值 ⑥得到结论：电容器所带电荷量与电压成正比，从而定义电容，定义该物理量的方法为______。 10．某同学用图甲所示的电路观察电容器的充放电情况。所用器材有：电源E（8V）、电容器C、电阻R、开关S、电压传感器、电流传感器、导线若干。 (1)在图甲所示的电路图中，传感器B为______（选填“电流”或“电压”）传感器。 (2)将开关S接1，给电容器充电，充电完成后，将开关S接2，电容器通过R放电。观察放电过程中电压传感器的电压随时间的变化其图像可能为______（选填“图乙”或“图丙”）。 (3)电容器放电时的图像如图丁所示，已知图线与坐标轴围成的面积表示电荷量，通过计算得到该电容器电容为______μF。（结果保留3位有效数字） (4)为了延长电容器的放电时间，请写出一种可行的方案______。 11．某探究小组利用如图甲所示电路观察电容器的充、放电现象，其中为电源（内阻不计），为定值电阻，为电容器，A为零刻度位于中央的毫安表，V为电压表（内阻近似无穷大）。 (1)当开关S接1，稳定后，电压表（量程0~15 V）的示数如图乙所示，则电压________V。 (2)操作时，先把开关S接1（此前电容器不带电）并以此刻为计时起点，待稳定后，再把开关S接2。在下列四个图像中，可正确表示全过程中通过电流表的电流随时间变化的图像和电压表测得两极板间的电压随时间变化的图像的是________（填字母序号）。 A． B． C． D． (3)现将图甲电路中的电流表换为电流传感器，并与计算机相连，测得当电容器充电时，电流随时间变化的曲线如图丙所示。则电容器的电容约为________F（计算结果保留两位有效数字）。 (4)接第（3）问，若仅将图甲电路中的换成的定值电阻，重新将开关接1（此前电容器不带电）并以此刻为计时起点，则充电电流随时间变化的图线可能是图丁中的曲线________（选填“”或“”）。 12．某实验小组利用如图1所示的电路来探究两个初始不带电的相同电容器A、B的充、放电现象。 实验操作步骤如下： (1)保持开关断开，将开关接1，通过图中电流传感器的电流I的方向为______（选填“向右”或“向左”），直到电压传感器示数稳定为U的过程中，电流I随时间t变化的图线正确的是图2中的______（选填“a”或“b”）图线，该图线与t轴围成的面积为S。 (2)保持开关断开，将开关接2，待电压传感器示数稳定后，此过程中图线与t轴围成的面积为______（选填“S”或“”）。 (3)将开关断开，开关闭合，让电容器B的两极板完全放电；再断开开关，将开关接______（选填“1”或“2”），待电压传感器示数稳定后，其示数为______（选填“”或“”）。以上实验表明，电容器的电荷量变为原来的一半时，其两极板间的电势差也变为原来的一半。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 《24 恒定电流--含容电路分析--2026年高考物理二轮电磁学实验专题【难点突破】》参考答案 1． 4.2×10-2 9.0 4.7×10-3 c 【详解】（1）[1] i－t图像的曲线和两坐标轴所围的面积即表示电容器的电荷量，由图像及题意可知电容器全部放电过程中释放的电荷量为 [2]由i－t图像得到开始时电流为Im＝90mA＝0.09A，故电容器两端的最大电压为 [3]电容为 （2）[4]换用阻值为180Ω的电阻，根据可知，第2次实验的最大电流小些。根据Q＝CU可知，两条曲线与坐标轴所围的面积相等，故选c。 【点睛】图像的面积表示电荷量。根据电容器充放电的特点，判断电压最大时，电流的特点。根据含电容的电路中的规律，判断电容充电完成后的电压情况。 2． 变长 变大 【详解】（1）[1]电容器所带的电荷量在数值上等于图像与坐标轴所包围的面积，确定每个小方格所对应的电荷量值，纵坐标的每个小格为0.2mA，横坐标每个小格为0.4s，则每个小格所代表的电荷量的数值为 曲线下方包含的小正方形的个数约为40个，由曲线下方的方格数与q的乘积即得电容器所带的电荷为 （2）[2]因为电容的电量是一定的，根据 ， 可得阻值越大，电流越小，时间会变长； （3）[3]如果不改变电路其他器材，将电容器换成另一个电容较大的电容器，则由 电容C增大，电压U不变，则Q增大，则得到的图线与坐标轴圈成的面积将变大。 3．    充电 B 【详解】（1）[1]根据电路图连接实物图，如图所示 （2）[2]由图（c）可知周期，所以该矩形波的频率为 （3）[3][4]由图（d）可知，B点后电容器两端的电压慢慢增大，即电容器处于充电状态；从图中可得出，A点为放电快结束阶段，B点为充电开始阶段，所以在B点时通过电阻R的电流更大。 （4）[5]由图（e）可知当时，电容器此时两端的电压最大值约为 根据电容的定义式得此时电容器所带电荷量的最大值为 4．(1) 1.50 a (2)d端流向c (3) < = 【详解】（1）[1]由电压表量程以及电压表的读数规则可知示数为1.50V。 [2]额定电压是，要使电容器两端达到额定电压，滑动变阻器的滑片应向a端滑动，使分压电路获得的电压变大。 （2）断开开关，再闭合开关后电容器放电，上极板带正电荷，故通过电流传感器的电流方向是从d端流向c端。 （3）[1]由 知所求电荷量为曲线与坐标轴所围的图形的面积，则利用数格子方法估算出电容器放电前所带的电荷量 [2]电容器的额定电压为2.5V，由 代入数据得 [3]电容器放电的最大电流小于充电时的最大电流，则放电时回路中电阻较大，即 [4]由于充电和放电的电荷量相同，则图像的“面积”不变，故 5．(1)B (2) (3)见解析 【详解】（1）A．开关接1，对电容器充电，待电路稳定后，电容器相当于断路，电路中电流 故A错误； B．开关接1，对电容器充电，电容器两端的电压逐渐升高，此时电容器和电压表并联，电容器两端的电压与电压表两端的电压相同，电压表示数逐渐增大。待电路稳定后，电容器相当于断路。此时电压表示数 故B正确； C．开关接1，待电路稳定后断开开关，电容器通过电压表放电，电压表示数逐渐减小为0。故C错误。 故选B。 （2）[1][2]开关接2，电容器相当于电源，电阻与电压表并联，电流表测量了电阻的电流，电容器放电电流为电流表电流的3倍。 电容器充电后存储电荷量 电容器的电容 （3）物质的固有属性一般是在探究规律过程中发现两个物理量的比值为定值，且同类事物总有同样的规律但这个定值又不完全相同，那么就会用这两个物理量之比定义为描述这一类事物的一种固有属性的物理量。因此，就是要从本实验中确认是否为定值。因此对本题来说，可以从图像中，读出不同电压时的所对应的格子数，分析数据判断是否可在误差允许范围内视为定值。 6．(1)6.5 (2) (3) (4) 【详解】（1）电压表量程为15V，每个小格，估读，故示数为。 （2）图像所围的面积，等于电容器存储的电荷量，38个小格，故电容器存储的电荷量为； （3）由电容的定义式 得 （4）电容器充电时，上极板与电源正极相连，带正电；下极板与电源负极相连，带负电。 开关掷向2，电容器放电，电流从正极板流出。由于二极管具有单向导电性，允许电流从特定方向通过，故闪光。 7．(1)AC (2) / / (3)AC 【详解】（1）AB．拆除电压表后，若电流表示数最终降为零，说明之前的稳定电流来自电压表分流，电容本身不漏电，说明电容器完好，A正确，B错误； CD．拆除电容器后，若电流表示数最终不为零，说明通过电压表的电流较大，但无法判断电容器是否漏电，C正确，D错误。 故选AC。 （2）[1]每小格代表电荷量，共21（或22）个小格，电容器所带电荷量为（或） [2]由 可知电容为（或）。 （3）AB．在图乙所示方案中，电压表的内阻不会对电荷量的测量造成影响，A正确，B错误； CD．电流表的内阻会影响充电电流和充电时间，但对电容器最终的电荷量没有影响，C正确，D错误。 故选AC。 8．(1) 1 (2) 475 【详解】（1）[1] 由图像可知，图像所围的面积就是充电完成后电容器储存的电荷量，此时电容器两极板间的电压为电源电压，故 [2] 放电过程中的图像所围的面积代表放电过程中电容器释放的电荷量，与充电时所带电荷量相同，。 （2）[1][2]每个小方格对应的电荷量，电容器储存的电荷量，电容器的电容为。 开关断开，开关由a拨至b时，电容器、平均分配电荷，电容器减少的电荷都通过R向充电，。 9．(1) 正 大 小 (2) (3) B 比值定义法 【详解】（1）[1]开关接1时，电源正极连接电容器上极板，因此充电时上极板带正电； [2]充电过程中，电容器积累电荷，两端电压逐渐升高，最终接近电源电动势，因此电压表读数变大； [3]随着电容器极板电荷增加，充电电流逐渐减小，因此电流表读数变小。 （2）放电过程图线与坐标轴围成的面积就是电容器释放的总电荷量，数图中格子计算面积，每个小格代表的电荷量约为，总格子数约40个，总电荷量约为。 （3）实验中每次将电容器A的电荷平分给完全相同的电容器B，再将B放电，重复操作后，只能得到电容器A所带电荷量与初始电荷量的比值，无法得到具体的电荷量；且由 可知电压与比值成正比，符合给出的线性图像，因此选B。 【点睛】电容 电容的大小与、无关，用两个物理量的比值定义新的物理量的方法为比值定义法。 10．(1)电压 (2)图丙 (3)400 (4)增大电阻R的阻值,或换用容量更大的电容器 【详解】（1）由电路图可知，传感器B并联在电路两端，电压传感器并联接入电路，电流传感器串联接入电路，因此B为电压传感器。 （2）电容器放电过程中，两端电压从初始最大值逐渐减小到0，因此放电的图像符合图丙。 （3）图像与坐标轴围成的面积表示总电荷量。一个格子表示电荷量为 数格子估算面积可得，总电荷量 电容器充电后电压等于电源电动势，由电容定义 得 （4）电容器放电的时间常数为，要延长放电时间，可增大电阻的阻值，或换用容量更大的电容器，均可达到目的。 11．(1)6.0 (2)BC (3) (4)b 【详解】（1）电压表分度值为0.5V，读数为6.0V。 （2）AB．开关接1充电时，电流为正方向，大小从最大值逐渐衰减到0；开关接2放电时，电流方向与充电相反（电流为负），大小同样从最大值逐渐衰减到0，故A错误，B正确； CD．充电时，电容器电压从0逐渐升高，电压变化率 随电流减小而减小，斜率逐渐变小，稳定后电压等于电源电压，保持不变；放电时，电压从电源电压逐渐降低到0，变化率同样逐渐减小，故C正确，D错误。 故选BC。 （3）I−t图线与坐标轴围成的面积等于电容器充电的总电荷量Q。数格子估算得面积（总电荷量） 根据电容定义 代入U=6.0 V，解得 （4）原电阻初始电流 解得 R增大后，初始电流变小，充电更慢，电流衰减更慢，对应曲线b 12．(1) 向右 a (2) (3) 2 【详解】（1）[1] 开关接1，电源给电容器A充电，故通过图中电流传感器的电流I的方向为向右 [2] 电容器充电时充电电流由最大逐渐减小到0,故电流I随时间t变化的图线正确的是图2中的a （2）开关接2，电容器A给B的充电，充电结束时，因两电容器相同，故它们平均分配电荷量，即各带原来电容器A电量的一半，而I-t图像中，图像与两条坐标轴围成几何图形的面积表示电荷量，此过程中图线与t轴围成的面积为 （3）[1] 再断开开关，将开关接2，电容器A再次给B的充电，充电结束各分一半的一半电荷量，即A、B各自带电为原来A带电荷量的 [2] 由 电容器的电容不变，故电容器所带电荷量与电势差成正比，故待电压传感器示数稳定后，其示数为 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $