11.11 观察电容器充放电现象 专项训练 -2027届高考物理一轮复习100考点精练

**基本信息** 聚焦电容器充放电实验，通过12道高考真题及模拟题构建"现象观察-图像分析-定量计算-误差评估"的完整训练体系，强化科学探究与科学思维。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |实验操作|3题（如2026河南质检题）|开关状态判断、仪器安全操作|从电路连接到充放电过程的物理观念建立| |图像分析|5题（如2024重庆卷题）|I-t图像面积计算、电流变化规律|通过图像表征理解电荷量累积的科学思维| |定量计算|7题（如2023新课标卷题）|电容测定、电荷量估算|基于Q=It和C=Q/U的科学推理| |误差分析|3题（如苏锡常镇调研题）|电表内阻影响、数据处理误差|实验方案评估的质疑创新能力|

2027高考物理一轮复习100考点精练 第十一章 静电场 考点11.11 观察电容器充放电现象 【考点精练】 1 （2026河南驻马店质检）某同学用图1所示电路观察电容器的充放电现象，并估测该电容器的电容。现有的器材∶直流电源（电压为8V），电阻箱（0-999.9Ω），单刀双掷开关，电流传感器，待测电容器，导线若干。 (1)实验时，应先将开关S掷向____端（填“a”或“b”），由计算机得到的I—t图像如图2所示，由此可知，开关闭合瞬间，流经电阻箱的电流为____mA，此瞬间，电容器对电流的阻碍为零，可简化为导线，则此次实验电阻箱接入电路的阻值为______Ω。 (2)若该同学数得图2阴影部分的面积为38个小格，由此可知此次充电过程，电容器存储的电荷量为______C，该电容器的电容为______μF。 2. （2024~2025学年度苏锡常镇四市高三教学情况调研（二））小明将电源、电阻箱、电容器、电流表、数字电压表以及开关组装成图1所示的电路进行实验，观察电容器充电过程。实验仪器如下：电源（电压为4.5V，内阻不计）；电容器（额定电压为16V）；电流表（量程为0~500μA，内阻500Ω）；数字电压表（量程为0~10V）；电阻箱（阻值0~9999Ω）。 （1）电路连接完毕后如图2所示，为保证电表使用安全，在开关闭合前必须要完成的实验步骤是________。 （2）将开关S闭合，观察到某时刻电流表示数如图3所示，其读数为________μA。 （3）记录开关闭合后电流随时间变化的图线如图4所示，小明数出曲线下围成的格子数有225格，则电容C大小为________μF。 （4）由于数字式电压表内阻并不是无穷大，考虑到此因素的影响，（3）问中电容的测量结果与真实值相比是________（选填“偏大”、“偏小”或“相等”），请简要说明理由。 （5）开关闭合过程中，分别记录电流表和数字电压表的读数I和U，利用数据绘制I-U关系如图5所示，由图像可得出电阻箱接入电路的阻值为________Ω。 3 (2024·广西卷，12)某同学为探究电容器充、放电过程，设计了图甲所示的实验电路。器材如下:电容器，电源E(电动势6 V，内阻不计)，电阻R1＝400.0 Ω，电阻R2＝200.0 Ω，电流传感器，开关S1、S2，导线若干。实验步骤如下: (1)断开S1、S2，将电流传感器正极与a节点相连，其数据采样频率为5 000 Hz，则采样周期为　　　　 s。  (2)闭合S1，电容器开始充电，直至充电结束，得到充电过程的I－t曲线如图乙，由图乙可知开关S1闭合瞬间流经电阻R1的电流为　　 mA(结果保留3位有效数字)。  (3)保持S1闭合，再闭合S2，电容器开始放电，直至放电结束，则放电结束后电容器两极板间电压为　　　　 V。  (4)实验得到放电过程的I－t曲线如图丙，I－t曲线与坐标轴所围面积对应电容器释放的电荷量为0.018 8 C，则电容器的电容C为　　　　 μF。图丙中I－t曲线与横坐标、直线t＝1 s所围面积对应电容器释放的电荷量为0.003 8 C，则t＝1 s时电容器两极板间电压为　　　　 V(结果保留2位有效数字)。  4.(2024·重庆卷，12)探究电容器充、放电规律的实验装置如图甲所示，有电源E、定值电阻R0、电容器C、单刀双掷开关S。 (1)为测量电容器充、放电过程电压U和电流I变化规律，需在图甲电路图①、②处接入测量仪器，位置②应该接入测　　　　(选填“电流”或“电压”)仪器。  (2)接通电路，当电压表示数最大时，电流表示数为　　　　。  (3)根据测量数据，某过程中电容器两端电压U与电流I的关系图如图乙所示，该过程为　　　　(选填“充电”或“放电”)。放电过程中电容器两端电压U随时间t变化关系如图丙所示。t＝0.2 s时R0消耗的功率为　　　　W。  5 .(2023·新课标卷，22)在“观察电容器的充、放电现象”实验中，所用器材如下:电池、电容器、电阻箱、定值电阻、小灯泡、多用电表、电流表、秒表、单刀双掷开关以及导线若干。 (1)用多用电表的电压挡检测电池的电压。检测时，红表笔应该与电池的　　　　(选填“正极”或“负极”)接触。  (2)某同学设计的实验电路如图(a)所示。先将电阻箱的阻值调为R1，将单刀双掷开关S与“1”端相接，记录电流随时间的变化。电容器充电完成后，开关S再与“2”端相接，相接后小灯泡亮度变化情况可能是　　　　(填正确答案标号)。  A.迅速变亮，然后亮度趋于稳定 B.亮度逐渐增大，然后趋于稳定 C.迅速变亮，然后亮度逐渐减小至熄灭 (3)将电阻箱的阻值调为R2(R2>R1)，再次将开关S与“1”端相接，再次记录电流随时间的变化情况，两次得到的电流I随时间t变化如图(b)中曲线所示，其中实线是电阻箱阻值为　　　　(选填“R1”或“R2”)时的结果，曲线与坐标轴所围面积等于该次充电完成后电容器上的　　　　(选填“电压”或“电荷量”)。  6 .(2024·海南卷，15)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的电流方向为　　　　(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)。  7（2023·山东高考14题）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I-t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。 8.（2025·河北邯郸模拟）用高值电阻放电法测电容的实验电路图如图甲所示。其原理是测出电容器在充电电压为U时所带的电荷量Q，从而求出其电容C。该实验的操作步骤如下： （1）按电路图接好实验电路； （2）接通开关S，调节电阻箱R的阻值，使微安表的指针接近满刻度。记下这时的电压表读数U0＝6.2 V和微安表读数I0＝490 μA； （3）断开开关S并同时开始计时，每隔5 s或10 s读一次微安表的读数I，将读数记录在预先设计的表格中； （4）以t为横坐标，I为纵坐标，建立坐标系。若由实验得到的数据，在图乙中描出了12个点（用“×”表示），可以估算出当电容器两端电压为U0时，该电容器所带的电荷量Q0约为　 　C，从而算出该电容器的电容约为　 　F。（结果均保留2位有效数字） 9.（2024·浙江1月选考16－Ⅱ题）在“观察电容器的充、放电现象”实验中，把电阻箱R（0～9 999 Ω）、一节干电池、微安表（量程0～300 μA，零刻度在中间位置）、电容器C（2 200 μF、16 V）、单刀双掷开关组装成如图1所示的实验电路。 （1）把开关S接1，微安表指针迅速向右偏转后示数逐渐减小到零；然后把开关S接2，微安表指针偏转情况是　C　。 A.迅速向右偏转后示数逐渐减小 B.向右偏转示数逐渐增大 C.迅速向左偏转后示数逐渐减小 D.向左偏转示数逐渐增大 （2）再把电压表并联在电容器两端，同时观察电容器充电时电流和电压变化情况。把开关S接1，微安表指针迅速向右偏转后示数逐渐减小到160 μA时保持不变；电压表示数由零逐渐增大，指针偏转到如图2所示位置时保持不变，则电压表示数为　 　V，电压表的阻值为　 　 kΩ（计算结果保留2位有效数字）。 10.（2025·山东潍坊二模）电流传感器可以捕捉到瞬间的电流变化，它与计算机相连，可以显示出电流随时间变化的I-t图像。按如图甲所示的电路图连接电路。直流电源电动势为9 V，内阻可忽略，电容器选用电容较大的电解电容器。先使开关S与1端相连，电源向电容器充电；然后把开关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变化的I-t图像如图乙所示。 （1）在如图乙所示的I-t图像中用阴影标记面积的物理意义是　 　。 （2）根据I-t图像估算当电容器开始放电时所带的电荷量q0＝　 　，并计算电容器的电容C＝　 　。（均保留2位有效数字） （3）如果不改变电路其他参数，只减小电阻R，充电时I-t曲线与横轴所围成的面积将　 　（选填“增大”“不变”或“变小”）；充电时间将　 　（选填“变长”“不变”或“变短”），简要说明原因：　 　。 11.如图为“观察电容器的充、放电现象”的实验。实验器材：电源E（电动势9.50 V，内阻可忽略）、电容器C（标称电容值为470 μF，击穿电压为10 V）、电阻箱R、微安表G、单刀双掷开关S和导线若干。完成下列实验的相关内容： （1）按照如图甲所示的电路图，把图乙中的器材连接成完整的实验电路。 （2）实验步骤如下： ①将开关S打到1，给电容器C充电，观察微安表G的示数变化直到读数稳定； ②先打开手机视频录制软件，再将开关S打到2位置，观察并用视频记录电容器C的放电过程中微安表G的示数变化情况； ③断开开关S，查阅视频，记录0～160 s内，微安表G的读数随时间变化的数据； ④在坐标纸上以时间t为横轴，微安表G的读数I为纵轴，描点作出I-t 图像，如图丙。 （3）分析图丙可知： ①电容器放电过程电流的变化规律为：放电电流逐渐　　（选填“增大”“减小”或“不变”），放电电流随时间的变化率逐渐　　（选填“增大”“减小”或“不变”）； ②图丙中，I-t图像与横轴所包围的面积为82格，则可求得该电容器的电容为 　　μF 。（保留2位有效数字） （4）步骤①中，微安表G的读数稳定时，并不为0，始终保持在12 μA，出现这种现象的原因是电容器　　（选填“短路”或“漏电”）。 12.（2025·安徽蚌埠模拟）在“用传感器观察电容器的充放电过程”的实验中，按图1所示连接电路。电源电动势为6.0 V，内阻可以忽略。单刀双掷开关S先跟2相接，某时刻开关改接1，一段时间后，把开关再改接2。实验中使用了电流传感器来采集电流随时间的变化情况。 （1）开关S改接2后，电容器进行的是　 　（选填“充电”或“放电”）过程。此过程得到的I-t图像如图2所示。如果不改变电路其他参数，只减小电阻R的阻值，则此过程的I-t曲线与坐标轴所围成的面积将　 　（选填“减小”“不变”或“增大”）。 （2）若实验中测得该电容器在整个放电过程中释放的电荷量Q＝3.45×10－3 C，则该电容器的电容为　 　 μF。 1 学科网（北京）股份有限公司 $ 2027高考物理一轮复习100考点精练 第十一章 静电场 考点11.11 观察电容器充放电现象 【考点精练】 1 （2026河南驻马店质检）某同学用图1所示电路观察电容器的充放电现象，并估测该电容器的电容。现有的器材∶直流电源（电压为8V），电阻箱（0-999.9Ω），单刀双掷开关，电流传感器，待测电容器，导线若干。 (1)实验时，应先将开关S掷向____端（填“a”或“b”），由计算机得到的I—t图像如图2所示，由此可知，开关闭合瞬间，流经电阻箱的电流为____mA，此瞬间，电容器对电流的阻碍为零，可简化为导线，则此次实验电阻箱接入电路的阻值为______Ω。 (2)若该同学数得图2阴影部分的面积为38个小格，由此可知此次充电过程，电容器存储的电荷量为______C，该电容器的电容为______μF。 答案 （1）a 80 100 （2）3.8×1 475 解析 (1)实验时，应先将开关S掷向a端，给电容器充电。由计算机得到的I—t图像图2可知，开关闭合瞬间，流经电阻箱的电流为80mA，此瞬间，电容器对电流的阻碍为零，可简化为导线，由欧姆定律，可得则此次实验电阻箱接入电路的阻值为R=U/I=100Ω。 （2）根据电容器充电的I—t图像面积表示此次充电过程，电容器存储的电荷量，为Q=nIt=38×10×0.01mC=3.8×C。 由C=Q/U可得C=475μF。 2. （2024~2025学年度苏锡常镇四市高三教学情况调研（二））小明将电源、电阻箱、电容器、电流表、数字电压表以及开关组装成图1所示的电路进行实验，观察电容器充电过程。实验仪器如下：电源（电压为4.5V，内阻不计）；电容器（额定电压为16V）；电流表（量程为0~500μA，内阻500Ω）；数字电压表（量程为0~10V）；电阻箱（阻值0~9999Ω）。 （1）电路连接完毕后如图2所示，为保证电表使用安全，在开关闭合前必须要完成的实验步骤是________。 （2）将开关S闭合，观察到某时刻电流表示数如图3所示，其读数为________μA。 （3）记录开关闭合后电流随时间变化的图线如图4所示，小明数出曲线下围成的格子数有225格，则电容C大小为________μF。 （4）由于数字式电压表内阻并不是无穷大，考虑到此因素的影响，（3）问中电容的测量结果与真实值相比是________（选填“偏大”、“偏小”或“相等”），请简要说明理由。 （5）开关闭合过程中，分别记录电流表和数字电压表的读数I和U，利用数据绘制I-U关系如图5所示，由图像可得出电阻箱接入电路的阻值为________Ω。 【答案】（1）将电阻箱阻值调至较大值（或最大值） （2）175 （3）2500 （4）偏大，由于电压表的分流，实际充电电流小于电流表上记录的数值，因此电量计算偏大，电容测量结果偏大。 （5）9645（9200~9800均可） 【解析】（1）电路连接好后，为保护电路，在开关闭合前，应将将电阻箱阻值调至较大值（或最大值）； （2）根据量程及刻度，可以读出电流表的分度值为10μA，根据估读原则，电流需估读到个位，电流表指针指在170μA到180μA之间，故电流表读数为175μA。 （3）根据I-t图像的物理意义可以知道图像的面积为电容器两端的电荷量，图中每一格代表的电荷量 故当充满电后电容器的电荷量为 故电容器的电容为 （4）由于电压表的分流，实际充电电流小于电流表上记录的数值，因此电量计算偏大，电容测量结果偏大 （5）根据闭合回路的欧姆定律可以得出 可得 故图像斜率 解得 3 (2024·广西卷，12)某同学为探究电容器充、放电过程，设计了图甲所示的实验电路。器材如下:电容器，电源E(电动势6 V，内阻不计)，电阻R1＝400.0 Ω，电阻R2＝200.0 Ω，电流传感器，开关S1、S2，导线若干。实验步骤如下: (1)断开S1、S2，将电流传感器正极与a节点相连，其数据采样频率为5 000 Hz，则采样周期为　　　　 s。  (2)闭合S1，电容器开始充电，直至充电结束，得到充电过程的I－t曲线如图乙，由图乙可知开关S1闭合瞬间流经电阻R1的电流为　　 mA(结果保留3位有效数字)。  (3)保持S1闭合，再闭合S2，电容器开始放电，直至放电结束，则放电结束后电容器两极板间电压为　　　　 V。  (4)实验得到放电过程的I－t曲线如图丙，I－t曲线与坐标轴所围面积对应电容器释放的电荷量为0.018 8 C，则电容器的电容C为　　　　 μF。图丙中I－t曲线与横坐标、直线t＝1 s所围面积对应电容器释放的电荷量为0.003 8 C，则t＝1 s时电容器两极板间电压为　　　　 V(结果保留2位有效数字)。  答案　(1)2×10－4　(2)15.0　(3)2 (4)4.7×103　2.8 解析　(1)采样周期为T＝ s＝2×10－4 s。 (2)由题图乙可知开关S1闭合瞬间流经电阻R1的电流为15.0 mA。 (3)放电结束后电容器两极板间电压等于R2两端电压，根据闭合电路欧姆定律得电容器两极板间电压为UC＝R2＝2 V。 (4)充电结束后电容器两端电压为UC'＝E＝6 V， 故可得ΔQ＝C(UC'－UC)＝0.018 8 C 解得C＝4.7×103 μF 设t＝1 s时电容器两极板间电压为UC″，则C(UC″－UC)＝0.003 8 C 代入数值解得UC″＝2.8 V。 4.(2024·重庆卷，12)探究电容器充、放电规律的实验装置如图甲所示，有电源E、定值电阻R0、电容器C、单刀双掷开关S。 (1)为测量电容器充、放电过程电压U和电流I变化规律，需在图甲电路图①、②处接入测量仪器，位置②应该接入测　　　　(选填“电流”或“电压”)仪器。  (2)接通电路，当电压表示数最大时，电流表示数为　　　　。  (3)根据测量数据，某过程中电容器两端电压U与电流I的关系图如图乙所示，该过程为　　　　(选填“充电”或“放电”)。放电过程中电容器两端电压U随时间t变化关系如图丙所示。t＝0.2 s时R0消耗的功率为　　　　W。  答案　(1)电压　(2)0　(3)放电　0.32(0.30~0.34均可) 解析　(1)位置②与电容器并联，应接入测电压的仪器。 (2)当电压表示数最大时，电容器充电完毕，电路中电流为0，则电流表示数为0。 (3)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12 V，由题图丙可知t＝0.2 s时电容器两端电压为U＝8 V，由题图乙可知当U＝8 V时，电流I＝40 mA，则电阻R0消耗的功率为P＝UI＝8×40×10－3 W＝0.32 W。 5 .(2023·新课标卷，22)在“观察电容器的充、放电现象”实验中，所用器材如下:电池、电容器、电阻箱、定值电阻、小灯泡、多用电表、电流表、秒表、单刀双掷开关以及导线若干。 (1)用多用电表的电压挡检测电池的电压。检测时，红表笔应该与电池的　　　　(选填“正极”或“负极”)接触。  (2)某同学设计的实验电路如图(a)所示。先将电阻箱的阻值调为R1，将单刀双掷开关S与“1”端相接，记录电流随时间的变化。电容器充电完成后，开关S再与“2”端相接，相接后小灯泡亮度变化情况可能是　　　　(填正确答案标号)。  A.迅速变亮，然后亮度趋于稳定 B.亮度逐渐增大，然后趋于稳定 C.迅速变亮，然后亮度逐渐减小至熄灭 (3)将电阻箱的阻值调为R2(R2>R1)，再次将开关S与“1”端相接，再次记录电流随时间的变化情况，两次得到的电流I随时间t变化如图(b)中曲线所示，其中实线是电阻箱阻值为　　　　(选填“R1”或“R2”)时的结果，曲线与坐标轴所围面积等于该次充电完成后电容器上的　　　　(选填“电压”或“电荷量”)。  答案　(1)正极　(2)C　(3)R2　电荷量 解析　(1)在使用多用电表时，应保证电流从红表笔流入，黑表笔流出，即“红进黑出”，因此红表笔应该与电池的正极接触。 (2)S与“1”端相接时，小灯泡不发光，电容器充电;S与“2”端相接时，电容器放电，且放电电流逐渐变小，直至为0，故C正确，A、B错误。 (3)开始充电时实线中的电流较虚线的小，说明电路中的电阻较大，对应电阻箱阻值为R2;根据电流的定义式I＝可知q＝It，则I－t图像中曲线与坐标轴围成的面积为电荷量。 6 .(2024·海南卷，15)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的电流方向为　　　　(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)。  答案　(1)B　(2)a→b　5.2 解析　(1)闭合开关S2，S1接1后，电路中的电流瞬间达到最大值，然后电源给电容器充电，电压表的示数逐渐增大，电路中的电流逐渐减小，当电压表示数稳定后，电路中的电流减为零，即电流表的示数先增大，后逐渐减小为零，B正确。 (2)闭合开关S2，S1接1时，电源正极与电容器上极板相连，则电容器上极板带正电，因此S1接2时电容器放电，通过R的电流方向为a→b，根据I－t图像与坐标轴围成图形的面积表示电荷量可知，0~2 s过程电容器放出的电荷量Q1与2 s后至放电结束过程电容器放出的电荷量Q2之比为8∶7，根据电容的定义式可知，Q1＝CΔU1，Q2＝CΔU2，由题图可知ΔU1＝U0－IR，ΔU2＝IR，代入数据解得R＝5.2 kΩ。 7（2023·山东高考14题）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I-t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。 答案 （1）b （2）6.5（3）3.7×10－3（4）4.6×10－4 （5）D1 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，则电压表示数为6.5 V。 （3）题图丙中图线与坐标轴所围图形的面积有37个小方格的面积，则电容器存储的电荷量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。 8 （2025·河北邯郸模拟）用高值电阻放电法测电容的实验电路图如图甲所示。其原理是测出电容器在充电电压为U时所带的电荷量Q，从而求出其电容C。该实验的操作步骤如下： （1）按电路图接好实验电路； （2）接通开关S，调节电阻箱R的阻值，使微安表的指针接近满刻度。记下这时的电压表读数U0＝6.2 V和微安表读数I0＝490 μA； （3）断开开关S并同时开始计时，每隔5 s或10 s读一次微安表的读数I，将读数记录在预先设计的表格中； （4）以t为横坐标，I为纵坐标，建立坐标系。若由实验得到的数据，在图乙中描出了12个点（用“×”表示），可以估算出当电容器两端电压为U0时，该电容器所带的电荷量Q0约为　 　C，从而算出该电容器的电容约为　 　F。（结果均保留2位有效数字） 答案 8.0×10－3（7.8×10－3～8.3×10－3均可） 1.3×10－3 解析：（4）用平滑曲线将各点连接，然后数此曲线与坐标轴围成的格子数，超过半格的算一格，不足半格的舍弃。 每格代表的电荷量为q＝50×10－6×5 C＝2.5×10－4 C 数出的格子数为n＝32格，则Q0＝nq＝8.0×10－3 C 电容为C＝≈1.3×10－3 F。 9.（2024·浙江1月选考16－Ⅱ题）在“观察电容器的充、放电现象”实验中，把电阻箱R（0～9 999 Ω）、一节干电池、微安表（量程0～300 μA，零刻度在中间位置）、电容器C（2 200 μF、16 V）、单刀双掷开关组装成如图1所示的实验电路。 （1）把开关S接1，微安表指针迅速向右偏转后示数逐渐减小到零；然后把开关S接2，微安表指针偏转情况是　C　。 A.迅速向右偏转后示数逐渐减小 B.向右偏转示数逐渐增大 C.迅速向左偏转后示数逐渐减小 D.向左偏转示数逐渐增大 （2）再把电压表并联在电容器两端，同时观察电容器充电时电流和电压变化情况。把开关S接1，微安表指针迅速向右偏转后示数逐渐减小到160 μA时保持不变；电压表示数由零逐渐增大，指针偏转到如图2所示位置时保持不变，则电压表示数为　 　V，电压表的阻值为　 　 kΩ（计算结果保留2位有效数字）。 答案 （1）C（2）0.50 3.1 解析：（1）把开关S接1，电容器充电，电流从右向左流过微安表，微安表指针迅速向右偏转后示数逐渐减小到零；把开关S接2，电容器放电，电流从左向右流过微安表，则微安表指针迅速向左偏转后示数逐渐减小。故选C。 （2）由题意可知电压表应选用0～3 V量程，由图2可知此时分度值为0.1 V，需要估读到0.01 V，则读数为0.50 V。 当微安表示数稳定时，电容器中不再有电流通过，此时干电池、电阻箱、微安表和电压表构成回路，可知RV＝＝ Ω≈3.1 kΩ。 10.（2025·山东潍坊二模）电流传感器可以捕捉到瞬间的电流变化，它与计算机相连，可以显示出电流随时间变化的I-t图像。按如图甲所示的电路图连接电路。直流电源电动势为9 V，内阻可忽略，电容器选用电容较大的电解电容器。先使开关S与1端相连，电源向电容器充电；然后把开关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变化的I-t图像如图乙所示。 （1）在如图乙所示的I-t图像中用阴影标记面积的物理意义是　 　。 （2）根据I-t图像估算当电容器开始放电时所带的电荷量q0＝　 　，并计算电容器的电容C＝　 　。（均保留2位有效数字） （3）如果不改变电路其他参数，只减小电阻R，充电时I-t曲线与横轴所围成的面积将　 　（选填“增大”“不变”或“变小”）；充电时间将　 　（选填“变长”“不变”或“变短”），简要说明原因：　 　。 答案 （1）通电0.2 s电容器增加的电荷量（或流过电阻R的电荷量） （2）1.8×10－3 C（1.7×10－3 C也正确） 2.0×10－4 F（1.9×10－4 F也正确） （3）不变 变短 充电电流增大 解析：（1）题图乙中1～3.4 s的I-t图线是充电电流随时间变化的规律，又I-t图线与t轴所围的面积表示电荷量，则题图乙中阴影部分面积的物理意义是通电0.2 s充入电容器（或流过电阻R）的电荷量。 （2）电容器在全部放电过程中释放的电荷量在数值上等于放电过程I-t图线与横轴所包围的面积；首先以坐标纸上的一个小正方形作为一个面积计量单位，数出图线与横轴所围的图形中有多少个完整的小正方形，对于超过该格一半面积的记为一个，不足一半的舍去不计，这样即可以得到小正方形的个数为44个（43～45个都正确）；其次确定每个小方格所对应的电荷量，纵坐标的每个小格为0.2 mA，横坐标的每个小格为0.2 s，则每个小正方形所代表的电荷量为q＝0.2×10－3×0.2 C＝4×10－5 C，则电容器开始放电时所带的电荷量q0＝nq＝44×4×10－5 C≈1.8×10－3 C；电容器的电容C＝＝ F＝2.0×10－4 F。 （3）如果不改变电路其他参数，只减小电阻R，将开关掷向1，充电完毕时电容器两端的电压不变，由于电容器的电容不变，根据Q＝CU可知充入电容器的电荷量不变，即充电时I-t曲线与横轴所围成的面积将不变。将开关掷向1，电容器开始时所带电荷量为0，可知电容器两端的电压UC＝0，则电阻R两端的电压UR＝E，此时通过R的电流即电容器开始充电时的电流，即Imax＝；只减小电阻R，则Imax增大，而充电时I-t图线与横轴所围成的面积将不变，所以充电时间将变短。 11.如图为“观察电容器的充、放电现象”的实验。实验器材：电源E（电动势9.50 V，内阻可忽略）、电容器C（标称电容值为470 μF，击穿电压为10 V）、电阻箱R、微安表G、单刀双掷开关S和导线若干。完成下列实验的相关内容： （1）按照如图甲所示的电路图，把图乙中的器材连接成完整的实验电路。 （2）实验步骤如下： ①将开关S打到1，给电容器C充电，观察微安表G的示数变化直到读数稳定； ②先打开手机视频录制软件，再将开关S打到2位置，观察并用视频记录电容器C的放电过程中微安表G的示数变化情况； ③断开开关S，查阅视频，记录0～160 s内，微安表G的读数随时间变化的数据； ④在坐标纸上以时间t为横轴，微安表G的读数I为纵轴，描点作出I-t 图像，如图丙。 （3）分析图丙可知： ①电容器放电过程电流的变化规律为：放电电流逐渐　　（选填“增大”“减小”或“不变”），放电电流随时间的变化率逐渐　　（选填“增大”“减小”或“不变”）； ②图丙中，I-t图像与横轴所包围的面积为82格，则可求得该电容器的电容为 　　μF 。（保留2位有效数字） （4）步骤①中，微安表G的读数稳定时，并不为0，始终保持在12 μA，出现这种现象的原因是电容器　　（选填“短路”或“漏电”）。 答案：（1）见解析图　 （3）① 减小 减小 ②4.3×102 （4）漏电 解析：（1）按照如图甲所示的电路图，连接实物图如图。 （3）①由图丙可知，电容器放电过程电流的变化规律为：放电电流逐渐减小，放电电流随时间的变化率逐渐减小。②由电容定义式可知C＝＝ F≈4.3×102 μF。 （4）步骤①中，微安表G的读数稳定时，并不为0，始终保持在12 μA，出现这种现象的原因是电容器漏电。 12.（2025·安徽蚌埠模拟）在“用传感器观察电容器的充放电过程”的实验中，按图1所示连接电路。电源电动势为6.0 V，内阻可以忽略。单刀双掷开关S先跟2相接，某时刻开关改接1，一段时间后，把开关再改接2。实验中使用了电流传感器来采集电流随时间的变化情况。 （1）开关S改接2后，电容器进行的是　 　（选填“充电”或“放电”）过程。此过程得到的I-t图像如图2所示。如果不改变电路其他参数，只减小电阻R的阻值，则此过程的I-t曲线与坐标轴所围成的面积将　 　（选填“减小”“不变”或“增大”）。 （2）若实验中测得该电容器在整个放电过程中释放的电荷量Q＝3.45×10－3 C，则该电容器的电容为　 　 μF。 答案 （1） 放电 不变（2）575 解析：（1）开关S改接2后，电容器进行的是放电过程；因I-t图像与坐标轴所围成的面积等于电容器的带电荷量，则如果不改变电路其他参数，只减小电阻R的阻值，此过程的I-t曲线与坐标轴所围成的面积将不变。 （2）该电容器的电容为C＝＝ F＝575 μF。 1 学科网（北京）股份有限公司 $