第9单元 05 实验十 观察电容器的充、放电现象（word练习）-【高考快车道】2027年高考物理大一轮总复习课时作业（基础版）

**基本信息** 聚焦电容器充放电现象，通过基础判断、图像分析及实验综合题，构建现象-规律-应用的知识逻辑链，强化物理观念与科学思维。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |基础概念|1-3题|充放电过程电压/电流变化、电容影响因素判断|从充放电现象（物理观念）到电容定义式推导，建立运动与相互作用观念| |图像分析|4-6题|I-t图像面积（电荷量）、曲线变化规律分析|通过图像表征（科学思维）实现定量计算，体现模型建构与科学推理| |实验综合|7题|电路连接、参数测量（电容/电阻计算）|结合实验操作（科学探究），形成现象观察-数据处理-规律应用的完整逻辑|

实验十　观察电容器的充、放电现象 (限时40分钟) 　　　　　 　　　　　 　　　　　 1.[2025·江苏射阳中学模拟] 如图甲所示,利用电压传感器和电流传感器观察电容器的充、放电过程.最后得到电容器充、放电过程电压U和电流I随时间t变化的图像,如图乙所示.下列说法正确的是 (　) A.单刀双掷开关S置于接线柱1、2分别对应电容器放电、充电过程 B.电容器充电过程,电压逐渐增大 C.电容器放电过程,电流逐渐增大 D.电容器充电过程,电容器的电容逐渐增大 2.[2024·甘肃卷] 一平行板电容器充放电电路如图所示.开关S接1,电源E给电容器C充电;开关S接2,电容器C对电阻R放电.下列说法正确的是　　 (　) A.充电过程中,电容器两极板间电势差增加,充电电流增加 B.充电过程中,电容器的上极板带正电荷,流过电阻R的电流由M点流向N点 C.放电过程中,电容器两极板间电势差减小,放电电流减小 D.放电过程中,电容器的上极板带负电荷,流过电阻R的电流由N点流向M点 3.(多选)如图所示,用一个电源分别给两个中间为真空的平行板电容器充电.开始时,开关全部断开,然后将开关S1分别接到1、2两处,稳定后断开.两个电容器充电过程中电流随时间变化的情况如乙图所示,则下列说法正确的是 (　) A.电容器带的电荷量Q1=Q2 B.两个电容器两端的电压大小关系为U1<U2 C.减小电容器C2的正对面积,闭合开关S1至1,电阻R1上有向左的瞬时电流流过 D.在电容器C1中间插入有机玻璃,闭合开关S2,电阻R2上有向右的瞬时电流流过 4.[2025·四川广安二模] 如图甲所示为某电容器的充、放电过程示意图.电路中的电流传感器可以捕捉瞬时的电流变化,它与计算机相连,可显示电流随时间的变化规律.电源电动势E=7.5 V、内阻不计,充电前电容器带电荷量为零,先使S与“1”端相连,电源向电容器充电,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,下列正确的是 (　) A.在电容器充电与放电过程中,通过电阻R0的电流方向相同 B.图乙中阴影部分的面积S1<S2 C.若S1=1000 mA·s,则该电容器的电容值约为0.133 F D.由甲、乙两图可判断阻值R1>R2 5.[2024·海南卷] 用如图甲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,如图乙,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).  6.[2025·安徽六安一中模拟] 某同学利用如图甲所示电路观察电容器的充、放电现象,电流传感器与计算机相连,可以显示出电流I随时间t变化的图像. (1)为使电源向电容器充电,应将开关S与　　　　(选填“1”或“2”)端相连.  (2)在充电过程中,测绘的充电电流I随时间t的图像可能是图乙中的　　　　.  A　B　C　D (3)图丙为传感器中电容器放电时的电流I随时间t的图像,图中每一小方格面积相同.根据图像估算电容器在t0~2t0时间内,释放电荷量的表达式为　　　　(用I0、t0表示).  (4)图丁中实线是实验得到的放电时的I⁃t图像,如果不改变电路的其他参数,只减小变阻箱R的阻值,则得到的I⁃t图线是图丁中的　　　　(选填“①”“②”或“③”),理由是 　  　.  7.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、电流表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)用电流传感器替换电流表,测出电路中的电流随时间变化的图像如图丙所示,电源输出电压为3 V,则电容器的电容约为　　　　 F.(保留2位有效数字)  (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图像如图丁中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 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 1.B　[解析] 由图甲可知,单刀双掷开关S置于接线柱1、2分别对应电容器充电、放电过程,A错误;电容器充电过程,电压逐渐增大,B正确;电容器放电过程,电流逐渐减小,C错误;电容器的电容由电容器本身性质决定,与电容器两端的电压无关,D错误. 2.C　[解析] 充电过程中,随着电容器带电荷量的增加,电容器两极板间电势差增加,充电电流在减小,故A错误;根据电路图可知,充电过程中,电容器的上极板带正电荷,流过电阻R的电流由N点流向M点,故B错误;放电过程中,随着电容器带电荷量的减小,电容器两极板间电势差减小,放电电流在减小,故C正确;根据电路图可知,放电过程中,电容器的上极板带正电荷,流过电阻R的电流由M点流向N点,故D错误. 3.CD　[解析] 根据Q=It可知,图线与坐标轴包围的面积代表电容所带电荷量,由图可知C1所带的电荷量大,用同一个电源充电,稳定时电压相同,故A、B错误;电容器的下极板带负电,稳定时两电容的电压相等,减小电容器C2的正对面积,根据电容的决定式可知,电容器C2的电容减小,电荷量减小,则闭合开关S1至1,电阻R1上有向左的瞬时电流流过,故C正确;当C1中间插入有机玻璃后,电容增大,带电荷量将要变大,需充电,有电荷从C2移动到C1,负电荷通过电阻R2向左,所以电流通过R2向右,故D正确. 4.C　[解析] 由图甲可知,电容器充电时,通过电阻R0的电流方向向左,放电时通过R0的电流方向向右,故在电容器充电与放电过程中,通过电阻R0的电流方向相反,故A错误;曲线图像与对应时间轴所围成的面积表示电荷量,充电和放电电荷量相等,所以图乙中阴影部分的面积相等,即S1=S2,故B错误;由于电源内阻不计,可知电容器两端电压等于电源电动势,则该电容器的电容为C== F=0.133 F,故C正确;由图乙可知,充电时的最大电流大于放电时的最大电流,则R1<R2,故D错误. 5.(1)B　(2)a→b　5.2 [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,此时电路相当于断路,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的电流方向为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荷量可得,0~2 s的放电荷量为Q1=ΔU·C=(12.3-1.10×10-3·R)C,2 s后到放电结束放电荷量为Q2=ΔU'·C=1.10×10-3·RC,根据题意=,解得R≈5.2 kΩ. 6.(1)1　(2)A　 (3)2I0t0或I0t0　(4)② 电容器释放的总电荷量不变,平均电流变大,放电时间变短 [解析] (1)为使电源向电容器充电,电容器应与电源连接,故应将开关S与 “1”端相连; (2)充电过程中电容器C两端电压逐渐增大,充电电流I随时间t应逐渐较小至零,故电流I随时间t的图像可能是图乙中的A. (3)根据图像的含义,因 Q=It,故I⁃t图像与t轴所围成的面积表示电容器放出的电荷量;根据横轴与纵轴的数据可知,一个格子的电荷量为I0t0,由大于半格算一个,小于半格舍去,因此图像所包含的格子个数为8个或7个,所以释放的电荷量是q=2I0t0或I0t0. (4)应该是②,理由是电容器释放的总电荷量不变,平均电流变大,放电时间变短. 7.(1)如图所示　(2)8.0×10-4　(3)B [解析] (1)根据电路图连接实物图,如图所示. (2)电容器放电时,根据公式q=It可知,在I⁃t图像中,图线与坐标轴围成的面积表示通过电荷量的多少,由图乙可知图线与坐标轴围成的面积为30个小格,则电容器开始放电时所带的电荷量为q=30×0.2×10-3×0.4 C=2.4×10-3 C,由电容的定义式C=可知,电容器的电容C== F=8.0×10-4 F. (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. 学科网（北京）股份有限公司 $