第七章 实验十 观察电容器的充、放电现象 专项训练 2027年高考物理一轮专题复习（人教版）

**基本信息** 聚焦电容器充放电现象，通过现象判断、定量计算、实验操作及图像分析构建系统性方法体系，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| |----|-----------|----------|----------| |现象分析|2题|电流方向判断（灵敏电流计指针偏转规律）|从充放电过程本质（电荷转移）到现象表征（电流方向）| |定量计算|2题|i-t图像面积求电荷量（Q=It）、电容定义式（C=Q/U）|从定性现象到定量计算，建立电荷量-电压-电容关系| |实验操作|1题|电路连接、电流流向分析|结合实验装置理解充放电回路构成| |图像综合|1题|充放电i-t/U-t图像特征（电流变化率、电压变化规律）|通过图像直观呈现充放电动态过程，深化运动与相互作用观念|

实验十:观察电容器的充、放电现象 课时作业 1.某实验小组的同学利用如图甲所示的电路做“观察电容器的充、放电现象”的实验,灵敏电流计的电流从正接线柱流入指针向右偏转,从负接线柱流入指针向左偏转。实验时,先将单刀双掷开关接“1”,通过计算机描绘出的电流随时间的变化规律如图乙所示。 (1)将单刀双掷开关从断开到接“1”、稳定后接“2”、到再次稳定的全过程中,关于灵敏电流计指针的偏转,下列说法正确的是　　　　。  A.先向右偏然后回到零,再向右偏然后回到零 B.先向右偏然后回到零,再向左偏然后回到零 C.先向左偏然后回到零,再向左偏然后回到零 D.先向左偏然后回到零,再向右偏然后回到零 (2)已知电源的电动势E=5 V。根据图乙,可知电容器的电容C=　　　F。(结果保留一位小数)  (3)实验时,如果仅将图甲中的定值电阻R1的阻值增大,则图乙中的充电时间将　　　(选填“变长”“不变”或“变短”)。  2.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E=8 V,实验前电容器不带电。先使S与“1”端相连给电容器充电,充电结束后,使S与“2”端相连,直至放电完毕。计算机记录的电流随时间变化的i-t曲线如图乙 所示。 (1)下列说法正确的是　　　　(多选)。  A.图像阴影为i-t图像与对应时间轴所围成的面积表示的物理意义是电容器的电荷量 B.图像阴影为i-t图像与对应时间轴所围成的面积表示的物理意义是电容器两板间的电压 C.乙图中阴影部分的面积S1=S2 D.乙图中阴影部分的面积S1>S2 (2)计算机测得S2=1 203 mA·s,则该电容器的电容为　　　 F。(结果保留两位有效数字)  (3)由甲、乙两图可判断阻值R1　　　(选填“>”“<”或“=”)R2。  3.某同学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、电容器C、电阻箱R、毫安表G、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)开关S接2时,流过毫安表G的电流方向为　　　　　(选填“从上到下”或“从下到上”)。  (3)现通过改变电路某一元件的参数对同一电容器进行两次充电,得到q-t图像如丙中①②所示,下列说法正确的是　　　　。  A.曲线①对应电路中电阻箱的阻值较大 B.曲线②对应电路中电阻箱的阻值较大 C.曲线①对应电路中电源输出电压较小 D.曲线②对应电路中电源输出电压较小 4.(2025·绍兴模拟)某实验小组用图1电路进行“观察电容器的充、放电现象”实验。 (1)实验中,开关打在位置1和位置2时可分别观察和记录电容器充、放电过程中电流随时间的变化规律。在电路连线中,位置2的导线应接在　　　(选填“A”“C”或“D”),判断图中“A”端为电解电容器的　　　(选填“正极”或“负极”)。  (2)实验小组先用量程0~300 μA,零刻度在中间位置的微安表进行电流方向的观察。再换用量程0~200 μA的零刻度在左边位置的微安表进行充放电过程中电流的测量和记录,则在图2中微安表的示数为　　　μA。  (3)为了同时观察记录电容器充放电过程中电压随时间的变化情况,需在电容器两端并联电表测量电容器的电压,该电表应选择图3中的　　　(选填“甲”或“乙”)。  (4)电容器在整个充放电过程中的电流i随时间t图像和两极板电压U与时间t的图像,可能正确的是　　　　(多选)。  A B C D 学科网（北京）股份有限公司 $ 实验十:观察电容器的充、放电现象 课时作业 1.某实验小组的同学利用如图甲所示的电路做“观察电容器的充、放电现象”的实验,灵敏电流计的电流从正接线柱流入指针向右偏转,从负接线柱流入指针向左偏转。实验时,先将单刀双掷开关接“1”,通过计算机描绘出的电流随时间的变化规律如图乙所示。 (1)将单刀双掷开关从断开到接“1”、稳定后接“2”、到再次稳定的全过程中,关于灵敏电流计指针的偏转,下列说法正确的是　　　　。  A.先向右偏然后回到零,再向右偏然后回到零 B.先向右偏然后回到零,再向左偏然后回到零 C.先向左偏然后回到零,再向左偏然后回到零 D.先向左偏然后回到零,再向右偏然后回到零 (2)已知电源的电动势E=5 V。根据图乙,可知电容器的电容C=　　　F。(结果保留一位小数)  (3)实验时,如果仅将图甲中的定值电阻R1的阻值增大,则图乙中的充电时间将　　　(选填“变长”“不变”或“变短”)。  解析:(1)单刀双掷开关从断开到接“1”,电容器、电源、电阻R1和灵敏电流计组成回路,电容器充电,电流从正接线柱流入,故灵敏电流计指针先向右偏,充电完毕后回路中电流为零,此时指针回到零。稳定后单刀双掷开关接“2”,电容器、电阻R2、灵敏电流计组成回路,电容器放电,电流从负接线柱流入,故灵敏电流计指针先向左偏,放电完毕后回路中电流为零,此时指针回到零。故指针的偏转情况是:先向右偏然后回到零,再向左偏然后回到零。故选B。 (2)根据题图乙,图线与坐标轴所围区域大于等于半个的格数个数为30,每个小格表示q=0.4×10-3×0.1 C=4×10-5C,故电容器所带电荷量Q=30q=1.2×10-3 C,电容器两端电压U=E=5 V,可知电容器的电容C== F=2.4×10-4 F。 (3)只增大电阻R1,由闭合电路欧姆定律知,将开关掷向1时电容器开始充电的电流减小,则曲线与纵轴交点的位置将向下移动,而充电时I-t曲线与横轴所围成的面积将不变,所以充电时间将变长。 答案:(1)B　(2)2.4×10-4　(3)变长 2.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E=8 V,实验前电容器不带电。先使S与“1”端相连给电容器充电,充电结束后,使S与“2”端相连,直至放电完毕。计算机记录的电流随时间变化的i-t曲线如图乙 所示。 (1)下列说法正确的是　　　　(多选)。  A.图像阴影为i-t图像与对应时间轴所围成的面积表示的物理意义是电容器的电荷量 B.图像阴影为i-t图像与对应时间轴所围成的面积表示的物理意义是电容器两板间的电压 C.乙图中阴影部分的面积S1=S2 D.乙图中阴影部分的面积S1>S2 (2)计算机测得S2=1 203 mA·s,则该电容器的电容为　　　 F。(结果保留两位有效数字)  (3)由甲、乙两图可判断阻值R1　　　(选填“>”“<”或“=”)R2。  解析:(1)根据公式q=it可知i-t图像中图线与对应坐标轴所围成的面积表示电容器电荷量,实验前电容器不带电,充电结束后,电容器放电完毕,故充电和放电过程电容器电荷量变化量大小相同,即阴影部分的面积S1=S2。 (2)电容器两端电压等于电源电动势,则该电容器的电容为C==0.15 F。 (3)由题图乙可知,充电时的最大电流大于放电时的最大电流,则可知,R1<R2。 答案:(1)AC　(2)0.15　(3)< 3.某同学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、电容器C、电阻箱R、毫安表G、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)开关S接2时,流过毫安表G的电流方向为　　　　　(选填“从上到下”或“从下到上”)。  (3)现通过改变电路某一元件的参数对同一电容器进行两次充电,得到q-t图像如丙中①②所示,下列说法正确的是　　　　。  A.曲线①对应电路中电阻箱的阻值较大 B.曲线②对应电路中电阻箱的阻值较大 C.曲线①对应电路中电源输出电压较小 D.曲线②对应电路中电源输出电压较小 解析:(1)根据电路图连接实物图,如图所示。 (2)电容器充电时,电容器上极板连接电源正极,电容器上极板带正电,电容器放电时,电容器上极板相当于电源正极,电流从下向上流过毫安表G。 (3)对同一电容器进行两次充电,因为电荷量q不变,曲线②对应的充电时间长,则电流小,根据欧姆定律I=可知,曲线②对应电路中电阻箱的阻值较大,故A错误,B正确;根据q=CU可知电荷量q不变、电容C不变,故曲线①②对应电路中的电源输出电压相同,故C、D错误。 答案:(1)见解析图　(2) 从下到上　(3)B 4.(2025·绍兴模拟)某实验小组用图1电路进行“观察电容器的充、放电现象”实验。 (1)实验中,开关打在位置1和位置2时可分别观察和记录电容器充、放电过程中电流随时间的变化规律。在电路连线中,位置2的导线应接在　　　(选填“A”“C”或“D”),判断图中“A”端为电解电容器的　　　(选填“正极”或“负极”)。  (2)实验小组先用量程0~300 μA,零刻度在中间位置的微安表进行电流方向的观察。再换用量程0~200 μA的零刻度在左边位置的微安表进行充放电过程中电流的测量和记录,则在图2中微安表的示数为　　　μA。  (3)为了同时观察记录电容器充放电过程中电压随时间的变化情况,需在电容器两端并联电表测量电容器的电压,该电表应选择图3中的　　　(选填“甲”或“乙”)。  (4)电容器在整个充放电过程中的电流i随时间t图像和两极板电压U与时间t的图像,可能正确的是　　　　(多选)。  A B C D 解析:(1)根据题意知实验中,开关打在位置2时可观察和记录电容器放电过程中电流随时间的变化规律。保护电阻要连在电路内,故在电路连线中,位置2的导线应接在D,充电时,图中“A”端与电源的负极相连,放电时,电流从“B” 端流出,从“A”端流回,故“A”为电解电容器的负极。 (2)根据题意,用量程0~200 μA的零刻度在左边位置的微安表测量,最小刻度为5 μA,故读数为105 μA。 (3)为了同时观察记录电容器充放电过程中电压随时间的变化情况,需在电容器两端并联多用电表测量电容器的电压,不能用电压表,因为电压表测充满电的电容器时,电容器会形成回路放电,导致电压下降,不准确,故该电表应选择题图3中的乙。 (4)在开始充电的瞬间,电容器极板两端电压为零,电荷量变化率刚开始比较大,随着电容器极板上电荷量的增加,电荷量变化率减小,根据C=,可知极板间电压逐渐增大,且变化率减小。由i=可知充电电流逐渐减小。电容器放电时,两极板间电压逐渐减小,且变化率减小,电流反向且逐渐减小。故选B、D。 答案:(1)D　负极　(2)105　(3)乙　(4)BD 学科网（北京）股份有限公司 $