第8章 实验10 观察电容器的充、放电现象 演练知能提升(课件PPT)-【精微方案】2027年高考一轮总复习讲义·物理

该高中物理高考复习课件聚焦电容器专题，覆盖电容定义式、充放电规律、I-t图像等高考核心考点，依据高考评价体系分析实验题占比达60%的权重，归纳出电容计算、图像解读、误差分析等常考题型，构建系统备考框架。 课件亮点在于真题实战与素养培养结合，如以新疆乌鲁木齐质监题为例，通过I-t图像面积求电荷量，培养科学思维中的模型建构能力，解析电压表分流导致Q1<Q2的误差，渗透科学探究的证据意识。助力学生掌握实验题答题技巧，教师可依此精准突破考点，提升复习效率。

演练知能提升 1 1．(2026·新疆乌鲁木齐市质监)在“观察电容器的充、放电现象”的实验中，所用的器材有：直流电源E(电动势10 V，内阻不计)、电容器C(电容为2 μF)、定值电阻R(阻值为1 000 Ω)、电压表V(内阻为4 000 Ω)、电流表A(内阻很小)、单刀双掷开关S、导线若干。实验电路如图所示。 4 5 1 2 3 演练知能提升 (1)实验时，将开关S接通1后，电容器的____________(选填“上”或“下”)极板带正电。电表示数稳定后，再将开关S接通2直至电表示数再次稳定。整个过程中，电流方向发生变化的电表是____________(选填“电流表”“电压表”或“电流表和电压表”)。 解析：由题图可知把开关S接1，此时给电容器充电，电容器的上极板带上正电荷，电流从电源正极到电源负极，开关S接通2，电容器放电时，电流从正极板到负极板，则整个过程中，电流方向发生变化的电表是电流表。 上 电流表 4 5 1 2 3 演练知能提升 (2)将开关S接通2后，设在此过程中通过电流表的电流大小为i，电容器所带的电荷量为Q，电容器两极板电势差为U，电容器的电容为C，时间为t。下列图像中正确的是____________(选填选项对应的字母)。 AC 4 5 1 2 3 演练知能提升 4 5 1 2 3 演练知能提升 (3)在电容器放电的整个过程中，电流表A的示数的最大值为____________mA，通过电阻R的电荷量为____________C。 10 1.6×10－5 4 5 1 2 3 演练知能提升 2．(2026·陕西榆林市模拟)如图所示的是研究电容器的实验装置。 (1)如图1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”)。 变大 4 5 2 3 1 演练知能提升 4 5 2 3 1 演练知能提升 (2)利用如图2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＝8 V。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。下列四幅图中可能正确反映将S接2后电容器两端电压uAB随时间t变化的图像是________(选填图像下面的序号)。 放电 C 4 5 2 3 1 演练知能提升 解析：开关S接1时，电源在给电容器充电，开关S改接2后，电源断开，电容器处于放电过程。电容器通过电阻R放电过程中，电容器相当于电源(且uAB>0)，随着放电时间的加长，电容器上的电荷量变少，其两端电压变小，根据放电特点可知，C正确。 4 5 2 3 1 演练知能提升 (3)某同学利用图2所示装置进行实验，记录了电容器放电过程的电流I随时间t变化的图像如图3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Q＝3.2×10－3C，则该电容器的电容为________μF。 不变 400 4 5 2 3 1 演练知能提升 4 5 2 3 1 演练知能提升 3．(2026·北京西城区期末)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。 4 5 2 3 1 演练知能提升 (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.逐渐增大到某一值后迅速减小 C.迅速增大到某一值后保持不变 D.迅速增大到某一值后逐渐减小 解析：先将开关S接1，电源给电容器充电，电路中存在充电电流，且随着电荷量的增多，充电电流逐渐减小为零，所以观察到电流表示数是迅速增大到某一值后逐渐减小。 D 4 5 2 3 1 演练知能提升 (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，则放电过程中通过R的电荷量Q1＝____________C(结果保留2位有效数字)。 解析：I－t图像与坐标轴所围面积表示电荷量，所以通过电阻R的电荷量Q1＝1×0.04×10－3×65 C＝2.6×10－3 C。 2.6×10－3 4 5 2 3 1 演练知能提升 (3)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Q2，他发现Q1与Q2有明显差异。多次重复实验发现这种差异总是存在，请判断Q1________(选填“>”或“<”)Q2，产生这一差异是由于____________(选填“电流表”“电压表”或“电阻”)的影响。 解析：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。 < 电压表 4 5 2 3 1 演练知能提升 4．(2026·河南南阳市期末)小蜀同学在学习了电容器之后，萌生了自制一个电容器的想法。如图甲所示，他取来两张锡箔纸作为电容器的两个电极，三张电容纸(绝缘介质)，按照一层电容纸、一层锡箔纸的顺序交替叠放，然后将五层纸一起卷成圆柱形，两根引线a、b分别接在两张锡箔纸上，最后将整个圆柱形密封在塑料瓶中(两根引线露出)，电容器即制作完成。 4 5 2 3 1 演练知能提升 (1)以下哪种操作可以增加该电容器的电容____________(填正确答案标号)。 A.增大电容器的充电电压 B.用同种但是更厚的电容纸替代 C.增大锡箔纸的正对面积 D.在卷成圆柱形的时候，用力尽可能使电容纸贴紧 CD 4 5 2 3 1 演练知能提升 4 5 2 3 1 演练知能提升 (2)小蜀同学打算进一步研究自制电容器的充、放电情况，在与物理老师交流后采用了如图乙所示的电路进行观察。将S置于a端，电压随时间变化图像(计算机显示)如图丙所示，则充电过程的充电电流____________(选填“逐渐增大”“逐渐减小”或“保持不变”)，如果充满电后电容器所带电荷量为3×10－7 C，则电容大小C＝__________μF。 逐渐减小 0.05 4 5 2 3 1 演练知能提升 4 5 2 3 1 演练知能提升 (3)小蜀同学为了进一步分析该电容器的瞬时电流值，过图丙上的P点作切线(虚线)，P点对应时刻的瞬时电流大小为____________mA。 0.75 4 5 2 3 1 演练知能提升 5．(2025·广东广州市模拟)用图(a)的电路研究电容器的充、放电，电源电动势为12 V(内阻忽略不计)；R1、R2、R3为定值电阻，其中R2＝160 Ω；电流传感器(内阻忽略不计)将电流信息传入计算机，显示出电流随时间变化的I－t图像。 4 5 2 3 1 演练知能提升 (1)①闭合开关K2，开关K1与1接通，待充电完成后，再与2接通，电容器放电的I－t图像如图(b)中的图线Ⅰ，图线Ⅰ与时间轴围成的“面积”为S1，其物理意义是______________________________； ②断开开关K2，开关K1与1接通，待充电完成后，再与2接通，电容器放电的I－t图像如图(b)中的图线Ⅱ，图线Ⅱ与时间轴围成的“面积”为S2，理论上应该有S1______(选填“>”“<”或“＝”)S2。 见解析 ＝ 4 5 2 3 1 演练知能提升 解析：①根据q＝It，可知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荷量，即电容器放电过程，通过电流传感器的电荷量。 ②S1和S2均表示电容器放电的电荷量，所以S1＝S2。 4 5 2 3 1 演练知能提升 (2)测得S1为2.64 mA·s，由此可知电容器的电容C＝__________μF，定值电阻R3＝________Ω；开关K2闭合时，电容器放电过程中通过R3的电荷量为__________C。 220 480 6.6×10－4 4 5 2 3 1 演练知能提升 $