10.4.1 实验：观察电容器充放电现象（知识点、典例、达标练）-2026-2027学年高二上学期物理人教版必修第三册

本高中物理讲义聚焦“观察电容器充、放电现象”实验，系统梳理充电时电荷移动形成电流、电流由大到小至零及电压增至电源电压，放电时电荷中和、电流与电压由大到小至零的原理，搭建电路基础与电容概念间的学习支架。 资料以实验为核心，通过清晰步骤、现象记录表格及考向例题，引导学生观察灯泡亮度、电流电压变化，培养科学探究能力，结合I-t图像分析电荷量体现科学思维，课中辅助教师演示教学，课后助力学生通过练习巩固物理观念，查漏补缺。

第十章实验：观察电容器充、放电现象 知识点 1．实验原理 (1)电容器的充电过程 如图所示，当开关S接1时，电容器接通电源，在电场力的作用下自由电子从正极板经过电源向负极板移动，正极板因失去电子而带正电，负极板因获得电子而带负电。正、负极板带等量的正、负电荷。电荷在移动的过程中形成电流。在充电开始时电流比较大，以后随着极板上电荷的增多，电流逐渐减小，当电容器两极板间电压等于电源电压时，电荷停止移动，电流I＝0。 (2)电容器的放电过程 如图所示，当开关S接2时，将电容器的两极板直接用导线连接起来，电容器正、负极板上电荷发生中和。在电子移动过程中，形成电流，放电开始电流较大，随着两极板上的电荷量逐渐减小，电路中的电流逐渐减小，两极板间的电压也逐渐减小，最后减小到零。 2．实验器材 6 V的直流电源、 单刀双掷开关、平行板电容器、电流表、电压表、 小灯泡。 3．实验步骤 (1)按图连接好电路。 (2)把单刀双掷开关S接1，观察电容器的充电现象，并将结果记录在表格中。 (3)将单刀双掷开关S接3，观察电容器的放电现象，并将结果记录在表格中。 (4)记录好实验结果，关闭电源。 实验记录和分析： 实验项目 实验现象 电容器充电 灯泡 灯泡的亮度由明到暗最后熄灭 电流表1 电流表1的读数由大到小最后为零 电压表 电压表的读数由小到大最后为6 V 电容器放电 灯泡 灯泡的亮度由明到暗最后熄灭 电流表2 电流表2的读数由大到小最后为零 电压表 电压表的读数由大到小最后为零 4.注意事项 (1)电流表要选用小量程的灵敏电流计。 (2)要选择大容量的电容器。 (3)实验要在干燥的环境中进行。 (4)在做放电实验时，在电路中串联一个电阻，以免烧坏电流表。 考向1 基本操作 【例1】某同学通过实验观察电容器的放电现象，采用的实验电路如图甲所示，已知所用电解电容器的长引线是其正极，短引线是其负极。 (1)按图甲连接好实验电路，开关S应先接到________，再接到________（选填“1”或“2”），观察电容器的放电现象； (2)根据图甲电路，请在图乙中用笔画线代替导线，完成实物电路的连接（在答题纸上连线）。 【答案】(1) 1 2 (2) 【详解】（1）[1][2]按图甲连接好实验电路，开关S应先接到1，电源给电容器进行充电；再接到2，电容器放电，观察电容器的放电现象； （2）根据图甲电路，在图乙中用笔画线代替导线，完成实物电路的连接，如图 【变式】电容储能已经在电动汽车、风力发电等方向得到广泛应用。某同学设计了如图所示的电路，探究电容器的充、放电过程。适当调节滑动变阻器后，将单刀双掷开关S从“1”切换至“2”的位置，是给电容器________（选填“充电”或“放电”）。若滑动变阻器的滑片P向右移动，让电容器再次放电，则放电时间t将_______（选填“变长”或“变短”或“不变”） 【答案】 放电 变长 【详解】[1]由电路图可知，单刀双掷开关S接“1”时，电容器充电；则将单刀双掷开关S从“1”切换至“2”的位置，是给电容器放电。 [2]若滑动变阻器的滑片P向右移动，则滑动变阻器接入电路阻值变大，让电容器再次放电，则放电电流变小，但放电前电容器所带的电荷量不变，根据可知，放电时I − t曲线与横轴所围成的面积将不变，则放电时间变长。 考向2 充放电时电流图像 【例2】如图所示为研究电容器的实验装置。 (1)如图2所示，保持平行板电容器所带的电荷量不变，固定B板不动。保持A板与B板的正对面积不变，将A板向左移动，静电计指针张角______（选填“变大”“变小”或“不变”）。 (2)利用如图1所示电路观察电容器的充、放电现象。开关未闭合时，电源两端的电压U=8V。实验操作时，单刀双掷开关S先跟2相接，某时刻开关改接1，经一段足够长的时间后，把开关再改接2。实验中使用了电流传感器和电压传感器来采集电流、电压随时间的变化情况。开关S由1改接2后，电容器进行的是______（选填“充电”或“放电”）过程 。 (3)某同学利用图1所示装置进行实验，记录了电容器放电的电流I随时间t变化的图像如图所示，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总面积将______（选填“增大”“减小”或“不变”）。若实验中测得该电容器在整个放电过程中释放的电荷量，则该电容器的电容为______μF。 【答案】(1)变大 (2)放电 (3) 不变 400 【详解】（1）两极板间的正对面积不变，距离增大，根据可知，电容减小，又因电容器所带电荷量不变，根据可知，增大，故静电计指针张角变大。 （2）开关S由1改接2后，电容器与R、电流传感器组成闭合回路，电容器进行的是放电。 （3）[1] I-t曲线与坐标轴所围成的总面积表示放电过程通过电路某一横截面的电荷量，即电容器所带的电荷量，故只减小电阻R的阻值，则此过程的I-t曲线与坐标轴所围成的总面积将不变； [2]该电容器的电容为 【变式】某科技小组设计了如图甲所示的电路来观察电容器的放电现象，电流传感器可采集电流信息，绘制I—t图像。实验步骤：先将单刀双掷开关接2，给电容器充满电，然后单刀双掷开关接1，电容器开始放电，请回答下列问题： (1)电容器充电完成后，电容器的A极板带___________（选填“正”或“负”）电。 (2)图乙为电流传感器绘制的放电过程中的I—t图像，图像中曲线和坐标轴所围区域面积约有40个小格，则电容器释放的电荷量Q约为___________C（保留2位有效数字）。 (3)若换用电动势一样但内阻更大的电源，重复实验步骤，放电过程中的I-t图像中曲线和坐标轴所围区域面积___________（选填“变大”“变小”或“不变”）。 【答案】(1)负 (2) (3)不变 【详解】（1）（1）电容器的上极板和电源负极相连，充电完成后，A极板带负电。 （2）根据q=It可知，I－t图像与横轴围成区域的面积表示电荷量，则电容器释放的电荷量为 （3）I－t图线与坐标轴所围成区域的面积代表电荷量，电荷量不会因为电阻的阻值变化而变化，所以曲线和坐标轴所围成的区域面积不变。 1．某实验小组利用如图甲所示电路“观察电容器的充、放电现象”。实验前电容器不带电。实验时，先将开关S接1，待电路稳定后，将开关S接2，电流、电压传感器将信息传入计算机。计算机记录的电流随时间变化的i-t曲线如图乙所示。 (1)将开关S接1时，电流从_____（填“a到b”或“b到a”）流过电阻器R； (2)乙图中图像与坐标轴围成的面积S1______S2（选填“>”、“<”或“=”）； (3)实验小组先后对同一个不带电的电容器充电，i-t曲线分别如图丙所示，造成图像不同的主要原因可能是改变了______（填“电源两端电压”或“电阻器的电阻”）。 【答案】(1)b 到 a (2)= (3)电源两端电压 【详解】（1）[1] 将开关 S 接 1 时，电容器开始充电，常规电流由电源正极经开关、电流传感器流向电容器上极板，电容器下极板与电源负极之间的电流通过电阻器 从流向，故电流从 到流过电阻器。 （2）[2] 图像与坐标轴围成的面积大小表示通过电路的电荷量。电容器充电稳定后所带电荷量等于放电过程中释放的电荷量，所以 （3）[3] 对同一电容器，充电后电荷量 。若只改变电阻器的电阻，充电电流大小和持续时间会改变，但图像面积对应的总电荷量不变；图丙两次图像面积不同，说明电容器最终所带电荷量不同，主要原因可能是改变了电源两端电压。 2．小明同学利用如图a所示的电路研究电容器的充放电现象。先将开关拨到1，电容器充满电后，将开关S短时间接2再接3。电流随时间变化的I-t图像如图b所示。 (1)放电过程中经过电流传感器的方向___________（选填“向上”或“向下”） (2)比较电阻R1和R2的大小：R1___________ R2（选填“大于”“小于”或“等于”） (3)若交换和的位置，则图线与坐标轴围成的面积___________（选填“变大”、“变小”或“不变”） 【答案】(1)向下 (2)大于 (3)不变 【详解】（1）开关接1充电时，电容器上极板带正电、下极板带负电；放电时电流从电容器上极板流出，经开关、电阻后流入电流传感器上端，从电流传感器下端流出，因此经过电流传感器的方向为向下。 （2）由图像可知，将开关从接到接时电流突然增大，而电容器两端电压不能突变，所以换接瞬间电压近似相同，根据 ，得 （3）图像与坐标轴围成的面积表示放电的总电荷量，电容器充满电后的总带电量 因此交换电阻位置后，总放电量不变，图线与坐标轴围成的面积不变。 3．如图，已充电的平行板电容器的极板B与一灵敏的静电计相接，极板A接地： (1)当极板A竖直上移，电容器电容值______（选填：“变大”，“变小”，“不变”），静电计的指针偏转角度的变化能体现平行板电容器两板间______（选填“电压”或“电荷量”）的变化情况； (2)在研究电容器放电实验中，已知电源电压为8V，图乙为电容器充满电后，把开关拨“2”得到电容器放电的图线，图线与坐标轴围成的图形中有42个小方格，则放电过程中，该电容器释放的电荷量______C（结果保留3位有效数字）。 【答案】(1) 变小 电压 (2) 【详解】（1）[1]根据可知，当极板A竖直上移，两极板的正对面积减小，则电容器的电容变小； [2]静电计的指针偏转角度的变化能体现平行板电容器两板间电压的变化情况， （2）根据可知，图线与坐标轴所围面积表示该电容器释放的电荷量，则 4．某实验小组利用电流传感器观察电容器充放电的电流变化。电路图如图（a）所示，其中电源电动势、内阻，定值电阻，定值电阻，电流传感器内阻忽略不计。 (1)将单刀双掷开关先接1充电，当电容器充满电后，再将单刀双掷开关接到2放电，放电过程中经过的电流方向为______（填“”或“”）；电脑通过电流传感器记录整个过程中的电流变化情况如图（b）所示，图像中的大小为______mA；已知图像中电流随时间变化的关系图线与坐标轴围成的面积均为，则该实验使用的电容器电容大小______F。 (2)若将定值电阻换成一个阻值更大的电阻，则电容充满电所用时间______（填“大于”“小于”或“等于”）。 【答案】(1) 0.6 (2)大于 【详解】（1）[1]由电路图可知，电容器充满电后，上极板带正电，放电时流过电阻的方向为。 [2]电容器充满电，两极板间的电压等于电源电动势3V，开始放电瞬间，流过电阻的电流大小为。 [3]根据电容的定义式可知， （2）换用阻值更大的电阻后，充电电流会变小，充电时间变长。 5．晓宇同学利用如图甲所示的电路探究电容器的充电、放电现象，实验时完成了以下操作：首先将单刀双掷开关扳到a，经过足够长的时间，再将单刀双掷开关扳到b，通过计算机描绘了电容器放电时，放电电流I关于放电时间t的关系图线，如图乙所示。 (1)开关扳到b，流过定值电阻R的电流方向是______（填“从左向右”或“从右向左”）。 (2)仅增大定值电阻R的电阻值，则开关扳到b后，电容器的放电时间______（填“变长”“不变”或“变小”）。 (3)开关扳到a，经足够长的时间，若电源的电动势为6.0V，则电容器的电容______F（结果均保留两位有效数字）。 【答案】(1)从左向右 (2)变长 (3) 【详解】（1）由图甲电路图可知，电容器充电后上极板带正电，下极板带负电；所以开关扳到b，流过定值电阻R的电流方向是从左向右。 （2）根据，仅增大定值电阻R的电阻值，电容器充完电后所带电荷量不变；开关扳到b后，由于定值电阻R的电阻值增大，则放电电流减小，由于电容器放电时所带的电荷量不变，所以电容器的放电时间变长。 （3）根据可知，图乙中图像与横轴围成的面积表示电容器放电时所带的电荷量，图中大约有41个小方格，则开关扳到a，经足够长的时间，电容器所带的电荷量为 若电源的电动势为6.0V，则电容器的电容为 6．如图1所示为观察电容器的充、放电现象的实验电路，是电容器，是单刀双掷开关，是与计算机相连的电流传感器，是滑动变阻器，是电动势为的直流电源。 (1)单刀双掷开关置于时，电容器________，单刀双掷开关置于时，电容器________。（均选填“充电”或“放电”） (2)通过调整滑动变阻器触头可以调整电容器的放电时间，若发现放电时间过短，此时只需要________（选填“向上”或“向下”）调整滑动变阻器的滑片，就能够延长放电时间。 (3)图2是电流随时间变化的图像，图像与坐标轴围成的面积表示电容器所带电荷量，计算图像与坐标轴围成的面积时，数出一共有40小格，则电容器所带电荷量为________C，电容________。（结果均保留2位有效数字） 【答案】(1) 充电 放电 (2)向下 (3) 33 【详解】（1）[1]单刀双掷开关置于时，电源通过电流传感器给电容器充电，回路中的电流方向为顺时针，使其上极板带正电荷，下极板带等量的负电荷 [2]单刀双掷开关置于时，电容器、电流传感器、滑动变阻器组成闭合回路，此时电容器放电，回路中的电流方向为逆时针 （2）调整滑动变阻器的滑片向下，增大其接入电阻，电流变小，电容器放电时间变长，就能够延长放电时间 （3）[1]在图像中面积表示电荷量为 [2] 电容为 7．某同学在“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。电源电动势为，内阻可以忽略。单刀双掷开关先跟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。开关改接2后，电容器进行的是_______（选填“充电”或“放电”）过程；此过程得到的图像如图2所示，图中用阴影标记的狭长矩形的面积的物理意义是_______。 【答案】 放电 0.2s内电容器放出的电荷量 【详解】[1]开关S改接2后，电路中电池不接通电源，此时电容器进行的是放电过程； [2]图像的面积的物理意义是电容器在时间内的放电量 本题目中图中用阴影标记的狭长矩形代表含义是0.2s内电容器放出的电荷量。 8．某同学想根据学过的知识，估测一个电容器的电容。他从实验室找到8V的稳压直流电源、单刀双掷开关、电流传感器（与计算机相连，能描绘出电流i随时间t变化的图线）、定值电阻和导线若干，连成如图所示的电路。实验过程如下，完成相应的填空。 (1)关于电容器充电过程中电容器两极间电压U、电容器所带电荷量Q随时间t变化的图像，下面四个图像中，正确的是___________。 A． B． C． D． (2)将开关S掷向2端，电容器放电，此时电路中有短暂的电流，流过电阻R 的电流方向为___________（填“向左”或“向右”）。 【答案】(1)AC (2)向左 【详解】（1）充电过程，电容器所带电荷量Q逐渐增大，根据，由于充电电流逐渐减小，所以图像的切线斜率逐渐减小；根据可知，电容器两极间电压U与电容器所带电荷量Q成正比，则电容器两极间电压U逐渐增大，图像的切线斜率逐渐减小。 故选AC。 （2）由电路图可知充完电后上极板带正电，下极板带负电，将开关S掷向2端，电容器放电，此时电路中有短暂的电流，流过电阻R 的电流方向为向左。 9．如图甲是利用电流传感器系统研究电容器的充放电过程。电路中的电流传感器（相当于电流表）可以捕捉瞬时的电流变化。图甲直流电源电压为8V，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。 (1)在电容器充电与放电过程中，通过电阻的电流方向______（选填“相同”或“相反”）； (2)图像阴影为I-t曲线图像与对应时间轴所围成的面积，乙图中阴影部分的面积______。（选填“>；”“<；”或“=”） (3)已知，则该电容器的电容值为______F。（保留两位有效数字） (4)由甲、乙两图可判断阻值______。（选填“>；”“<；”或“=”） 【答案】(1)相反 (2) (3) (4) 【详解】（1）将单刀双掷开关S置于1，根据图甲可知，电容器上极板带负电、下极板带正电，通过电阻的电流方向从右到左。将单刀双掷开关S置于2，电容器放电，通过电阻的电流方向从左到右，所以通过电阻的电流方向相反。 （2）曲线图像与对应时间轴所围成的面积表示电荷量，电容器充电和电容器放电的电荷量相等，所以 （3）根据电容定义式 （4）由题图乙可知开始充电和开始放电时 因为开始充电和放电时电压U相等，都等于电源电压，根据欧姆定律有 所以 10．“探究电容器充放电”的实验装置示意图如图甲所示。 (1)当开关S接a时，平行板电容器上极板带________（选填“正电”或“负电”）。 (2)电容器充电完毕后，把开关S接b时，其放电电流随时间变化图像如图乙所示，此过程中，电路中的电流________（选填“增大”、“减小”或“不变”） (3)将开关S扳到a，待电容器充电结束后，再向电容器两板间插入一块有机玻璃板，则在插入玻璃板的过程中，电容器的电容会________（选填“变大”、“变小”或“不变”），电路中电流表A中的电流方向为________（选填“c→d”或“d→c”） 【答案】(1)正电 (2)减小 (3) 变大 【详解】（1）开关S接a端时，与电源正极相连的极板带正电，所以上极板带正电。 （2）根据图像可知，电容器放电过程中电流逐渐减小。 （3）[1]根据平行板电容器的决定式可知，插入玻璃板的过程中，增大，所以电容变大。 [2]因电容器带电量要增加，因电容器上极板带正电，电容器充电，电流从。 11．某实验小组利用如图甲所示电路研究电容器充、放电规律。操作步骤如下： (1)按图甲连接电路。开关S拨至1处，对电容器进行充电，充电完毕后，开关S拨至2处，电容器放电，放电电流方向为______（填“逆时针”或“顺时针”）。 (2)放电过程中用电流传感器记录了放电电流随时间的变化关系如图乙所示，则电容器充电结束后所带的电荷量为______C。（结果保留两位有效数字） 【答案】(1)顺时针 (2) 【详解】（1）由图甲可知，开关S拨至1处，对电容器进行充电，电容器下极板带正电，充电完毕后，开关S拨至2处，电容器放电，放电电流方向为顺时针。 （2）根据可知，曲线与横轴围成的面积表示充完电后电容器所带的电荷量，图线与坐标轴围成的区域内约有17小格，则有 12．把直流电源、电阻、电容器、电流表、电压表以及单刀双掷开关组装成图1所示的电路进行实验，观察电容器充、放电过程。 (1)先将开关S接1，观察到电流表示数（　　） A．逐渐增大到某一值后保持不变 B．迅速增大到某一值后保持不变 C．迅速增大到某一值后逐渐减小 (2)待电压表示数稳定后，将开关S接2，测得电流随时间变化的图线如图2所示。则用图像与坐标轴围成面积表示通过R的电荷量，该同学在分析数据时，用电容器的电容与充电后电压表稳定示数的乘积求出电荷量，他发现与有明显差异。多次重复实验发现这种差异总是存在。请判断______（选填“＞”或“＜”），产生这一差异是由于______的影响（选填“电流表”、“电压表”或“电阻”）。 【答案】(1)C (2) < 电压表 【详解】（1）先将开关S接1，电容器充电，回路中的电流迅速增加，然后随充电电量的增加回路电流逐渐减小，则观察到电流表示数迅速增大到某一值后逐渐减小，故选C。 （2）[1][2]因为有电压表的存在，所以在放电时总有一部分电荷经过电压表放电，电容器所带电荷量不能全部经过电阻R，所以Q1＜Q2，产生这一差异是由于电压表的影响。 学科网（北京）股份有限公司 $ 第十章实验：观察电容器充、放电现象 知识点 1．实验原理 (1)电容器的充电过程 如图所示，当开关S接1时，电容器接通电源，在电场力的作用下自由电子从正极板经过电源向负极板移动，正极板因失去电子而带正电，负极板因获得电子而带负电。正、负极板带等量的正、负电荷。电荷在移动的过程中形成电流。在充电开始时电流比较大，以后随着极板上电荷的增多，电流逐渐减小，当电容器两极板间电压等于电源电压时，电荷停止移动，电流I＝0。 (2)电容器的放电过程 如图所示，当开关S接2时，将电容器的两极板直接用导线连接起来，电容器正、负极板上电荷发生中和。在电子移动过程中，形成电流，放电开始电流较大，随着两极板上的电荷量逐渐减小，电路中的电流逐渐减小，两极板间的电压也逐渐减小，最后减小到零。 2．实验器材 6 V的直流电源、 单刀双掷开关、平行板电容器、电流表、电压表、 小灯泡。 3．实验步骤 (1)按图连接好电路。 (2)把单刀双掷开关S接1，观察电容器的充电现象，并将结果记录在表格中。 (3)将单刀双掷开关S接3，观察电容器的放电现象，并将结果记录在表格中。 (4)记录好实验结果，关闭电源。 实验记录和分析： 实验项目 实验现象 电容器充电 灯泡 灯泡的亮度由明到暗最后熄灭 电流表1 电流表1的读数由大到小最后为零 电压表 电压表的读数由小到大最后为6 V 电容器放电 灯泡 灯泡的亮度由明到暗最后熄灭 电流表2 电流表2的读数由大到小最后为零 电压表 电压表的读数由大到小最后为零 4.注意事项 (1)电流表要选用小量程的灵敏电流计。 (2)要选择大容量的电容器。 (3)实验要在干燥的环境中进行。 (4)在做放电实验时，在电路中串联一个电阻，以免烧坏电流表。 考向1 基本操作 【例1】某同学通过实验观察电容器的放电现象，采用的实验电路如图甲所示，已知所用电解电容器的长引线是其正极，短引线是其负极。 (1)按图甲连接好实验电路，开关S应先接到________，再接到________（选填“1”或“2”），观察电容器的放电现象； (2)根据图甲电路，请在图乙中用笔画线代替导线，完成实物电路的连接（在答题纸上连线）。 【变式】电容储能已经在电动汽车、风力发电等方向得到广泛应用。某同学设计了如图所示的电路，探究电容器的充、放电过程。适当调节滑动变阻器后，将单刀双掷开关S从“1”切换至“2”的位置，是给电容器________（选填“充电”或“放电”）。若滑动变阻器的滑片P向右移动，让电容器再次放电，则放电时间t将_______（选填“变长”或“变短”或“不变”） 考向2 充放电时电流图像 【例2】如图所示为研究电容器的实验装置。 (1)如图2所示，保持平行板电容器所带的电荷量不变，固定B板不动。保持A板与B板的正对面积不变，将A板向左移动，静电计指针张角______（选填“变大”“变小”或“不变”）。 (2)利用如图1所示电路观察电容器的充、放电现象。开关未闭合时，电源两端的电压U=8V。实验操作时，单刀双掷开关S先跟2相接，某时刻开关改接1，经一段足够长的时间后，把开关再改接2。实验中使用了电流传感器和电压传感器来采集电流、电压随时间的变化情况。开关S由1改接2后，电容器进行的是______（选填“充电”或“放电”）过程 。 (3)某同学利用图1所示装置进行实验，记录了电容器放电的电流I随时间t变化的图像如图所示，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总面积将______（选填“增大”“减小”或“不变”）。若实验中测得该电容器在整个放电过程中释放的电荷量，则该电容器的电容为______μF。 【变式】某科技小组设计了如图甲所示的电路来观察电容器的放电现象，电流传感器可采集电流信息，绘制I—t图像。实验步骤：先将单刀双掷开关接2，给电容器充满电，然后单刀双掷开关接1，电容器开始放电，请回答下列问题： (1)电容器充电完成后，电容器的A极板带___________（选填“正”或“负”）电。 (2)图乙为电流传感器绘制的放电过程中的I—t图像，图像中曲线和坐标轴所围区域面积约有40个小格，则电容器释放的电荷量Q约为___________C（保留2位有效数字）。 (3)若换用电动势一样但内阻更大的电源，重复实验步骤，放电过程中的I-t图像中曲线和坐标轴所围区域面积___________（选填“变大”“变小”或“不变”）。 1．某实验小组利用如图甲所示电路“观察电容器的充、放电现象”。实验前电容器不带电。实验时，先将开关S接1，待电路稳定后，将开关S接2，电流、电压传感器将信息传入计算机。计算机记录的电流随时间变化的i-t曲线如图乙所示。 (1)将开关S接1时，电流从_____（填“a到b”或“b到a”）流过电阻器R； (2)乙图中图像与坐标轴围成的面积S1______S2（选填“>”、“<”或“=”）； (3)实验小组先后对同一个不带电的电容器充电，i-t曲线分别如图丙所示，造成图像不同的主要原因可能是改变了______（填“电源两端电压”或“电阻器的电阻”）。 2．小明同学利用如图a所示的电路研究电容器的充放电现象。先将开关拨到1，电容器充满电后，将开关S短时间接2再接3。电流随时间变化的I-t图像如图b所示。 (1)放电过程中经过电流传感器的方向___________（选填“向上”或“向下”） (2)比较电阻R1和R2的大小：R1___________ R2（选填“大于”“小于”或“等于”） (3)若交换和的位置，则图线与坐标轴围成的面积___________（选填“变大”、“变小”或“不变”） 3．如图，已充电的平行板电容器的极板B与一灵敏的静电计相接，极板A接地： (1)当极板A竖直上移，电容器电容值______（选填：“变大”，“变小”，“不变”），静电计的指针偏转角度的变化能体现平行板电容器两板间______（选填“电压”或“电荷量”）的变化情况； (2)在研究电容器放电实验中，已知电源电压为8V，图乙为电容器充满电后，把开关拨“2”得到电容器放电的图线，图线与坐标轴围成的图形中有42个小方格，则放电过程中，该电容器释放的电荷量______C（结果保留3位有效数字）。 4．某实验小组利用电流传感器观察电容器充放电的电流变化。电路图如图（a）所示，其中电源电动势、内阻，定值电阻，定值电阻，电流传感器内阻忽略不计。 (1)将单刀双掷开关先接1充电，当电容器充满电后，再将单刀双掷开关接到2放电，放电过程中经过的电流方向为______（填“”或“”）；电脑通过电流传感器记录整个过程中的电流变化情况如图（b）所示，图像中的大小为______mA；已知图像中电流随时间变化的关系图线与坐标轴围成的面积均为，则该实验使用的电容器电容大小______F。 (2)若将定值电阻换成一个阻值更大的电阻，则电容充满电所用时间______（填“大于”“小于”或“等于”）。 5．晓宇同学利用如图甲所示的电路探究电容器的充电、放电现象，实验时完成了以下操作：首先将单刀双掷开关扳到a，经过足够长的时间，再将单刀双掷开关扳到b，通过计算机描绘了电容器放电时，放电电流I关于放电时间t的关系图线，如图乙所示。 (1)开关扳到b，流过定值电阻R的电流方向是______（填“从左向右”或“从右向左”）。 (2)仅增大定值电阻R的电阻值，则开关扳到b后，电容器的放电时间______（填“变长”“不变”或“变小”）。 (3)开关扳到a，经足够长的时间，若电源的电动势为6.0V，则电容器的电容______F（结果均保留两位有效数字）。 6．如图1所示为观察电容器的充、放电现象的实验电路，是电容器，是单刀双掷开关，是与计算机相连的电流传感器，是滑动变阻器，是电动势为的直流电源。 (1)单刀双掷开关置于时，电容器________，单刀双掷开关置于时，电容器________。（均选填“充电”或“放电”） (2)通过调整滑动变阻器触头可以调整电容器的放电时间，若发现放电时间过短，此时只需要________（选填“向上”或“向下”）调整滑动变阻器的滑片，就能够延长放电时间。 (3)图2是电流随时间变化的图像，图像与坐标轴围成的面积表示电容器所带电荷量，计算图像与坐标轴围成的面积时，数出一共有40小格，则电容器所带电荷量为________C，电容________。（结果均保留2位有效数字） 7．某同学在“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。电源电动势为，内阻可以忽略。单刀双掷开关先跟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。开关改接2后，电容器进行的是_______（选填“充电”或“放电”）过程；此过程得到的图像如图2所示，图中用阴影标记的狭长矩形的面积的物理意义是_______。 8．某同学想根据学过的知识，估测一个电容器的电容。他从实验室找到8V的稳压直流电源、单刀双掷开关、电流传感器（与计算机相连，能描绘出电流i随时间t变化的图线）、定值电阻和导线若干，连成如图所示的电路。实验过程如下，完成相应的填空。 (1)关于电容器充电过程中电容器两极间电压U、电容器所带电荷量Q随时间t变化的图像，下面四个图像中，正确的是___________。 A． B． C． D． (2)将开关S掷向2端，电容器放电，此时电路中有短暂的电流，流过电阻R 的电流方向为___________（填“向左”或“向右”）。 9．如图甲是利用电流传感器系统研究电容器的充放电过程。电路中的电流传感器（相当于电流表）可以捕捉瞬时的电流变化。图甲直流电源电压为8V，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。 (1)在电容器充电与放电过程中，通过电阻的电流方向______（选填“相同”或“相反”）； (2)图像阴影为I-t曲线图像与对应时间轴所围成的面积，乙图中阴影部分的面积______。（选填“>；”“<；”或“=”） (3)已知，则该电容器的电容值为______F。（保留两位有效数字） (4)由甲、乙两图可判断阻值______。（选填“>；”“<；”或“=”） 10．“探究电容器充放电”的实验装置示意图如图甲所示。 (1)当开关S接a时，平行板电容器上极板带________（选填“正电”或“负电”）。 (2)电容器充电完毕后，把开关S接b时，其放电电流随时间变化图像如图乙所示，此过程中，电路中的电流________（选填“增大”、“减小”或“不变”） (3)将开关S扳到a，待电容器充电结束后，再向电容器两板间插入一块有机玻璃板，则在插入玻璃板的过程中，电容器的电容会________（选填“变大”、“变小”或“不变”），电路中电流表A中的电流方向为________（选填“c→d”或“d→c”） 11．某实验小组利用如图甲所示电路研究电容器充、放电规律。操作步骤如下： (1)按图甲连接电路。开关S拨至1处，对电容器进行充电，充电完毕后，开关S拨至2处，电容器放电，放电电流方向为______（填“逆时针”或“顺时针”）。 (2)放电过程中用电流传感器记录了放电电流随时间的变化关系如图乙所示，则电容器充电结束后所带的电荷量为______C。（结果保留两位有效数字） 12．把直流电源、电阻、电容器、电流表、电压表以及单刀双掷开关组装成图1所示的电路进行实验，观察电容器充、放电过程。 (1)先将开关S接1，观察到电流表示数（　　） A．逐渐增大到某一值后保持不变 B．迅速增大到某一值后保持不变 C．迅速增大到某一值后逐渐减小 (2)待电压表示数稳定后，将开关S接2，测得电流随时间变化的图线如图2所示。则用图像与坐标轴围成面积表示通过R的电荷量，该同学在分析数据时，用电容器的电容与充电后电压表稳定示数的乘积求出电荷量，他发现与有明显差异。多次重复实验发现这种差异总是存在。请判断______（选填“＞”或“＜”），产生这一差异是由于______的影响（选填“电流表”、“电压表”或“电阻”）。 学科网（北京）股份有限公司 $