18 热点十八 电容 观察电容器的充、放电(教用Word)-【精微方案】2027年高考一轮总复习讲义·物理

**基本信息** 聚焦电容核心规律与实验探究，通过高考真题构建从概念理解到实验操作再到综合计算的递进训练体系，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| |----|-----------|----------|----------| |概念理解与动态分析|2选择|结合介电常数、充放电过程考查电容决定式与定义式|从电容决定因素（εr）到Q=CU关系，构建静态参数与动态变化的关联| |实验探究与数据处理|2实验|涉及电路调节、仪器读数、I-t图像面积计算电荷量|以实验操作（分压电路）→数据处理（图像法）→电容计算（C=Q/U）形成探究链条| |综合应用与计算|2计算|带电粒子在电场中的匀加速、碰撞后运动问题|运用电场力、运动学公式、功能关系，体现运动与相互作用观念的综合应用|

热点十八　电容　观察电容器的充、放电 1．(2024·黑吉辽卷，T5)某种不导电溶液的相对介电常数εr与浓度Cm的关系曲线如图(a)所示，将平行板电容器的两极板全部插入该溶液中，并与恒压电源、电流表等构成如图(b)所示的电路，闭合开关S后，若降低溶液浓度，则(　　) A．电容器的电容减小 B．电容器所带的电荷量增大 C．电容器两极板之间的电势差增大 D．溶液浓度降低过程中电流方向为M→N 解析：选B。降低溶液浓度，不导电溶液的相对介电常数εr增大，根据电容器的决定式C＝可知电容器的电容增大，故A错误；溶液不导电没有形成闭合回路，电容器两端的电压不变，根据Q＝CU结合A选项分析可知电容器所带的电荷量增大，故B正确，C错误；根据B选项分析可知电容器所带的电荷量增大，则给电容器充电，结合题图可知电路中电流方向为N→M，故D错误。 2．(2022·北京卷，T9)利用如图所示电路观察电容器的充、放电现象，其中E为电源，R为定值电阻，C为电容器，A为电流表，V为电压表，下列说法正确的是(　　) A．充电过程中，电流表的示数逐渐增大后趋于稳定 B．充电过程中，电压表的示数迅速增大后趋于稳定 C．放电过程中，电流表的示数均匀减小至零 D．放电过程中，电压表的示数均匀减小至零 解析： 选B。充电过程中，随着电容器C两极板电荷量的积累，电路中的电流逐渐减小，电容器充电结束后，电流表示数为零，A错误；充电过程中，随着电容器C两极板电荷量的积累，电压表测量电容器两端的电压，电容器两端的电压迅速增大，最后趋于稳定，B正确；电容器放电的I－t图像如图所示，可知电流表和电压表的示数不是均匀减小至零的，C、D错误。 3．(2023·山东卷，T14)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。某同学设计如图甲所示电路，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0～15 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。 　 回答下列问题： (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__________(选填“a”或“b”)端滑动。 (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________(选填“D1”或“D2”)闪光。 解析：(1)由题图甲可知，滑动变阻器为分压式接法，故向b端滑动滑片可使充电电压升高。 (2)由题图乙可知电压表量程为0～15 V，每个小格为0.5 V，则电压表的示数为6.5 V。 (3)根据电荷量的计算公式可知，I－t图像与坐标轴所围的面积等于电容器存储的电荷量，数得面积为36个小格，故电容器存储的电荷量为3.6×10－3C。 (4)由电容的定义式C＝得C＝4.5×10－4F。 (5)开关S2掷向2，电容器放电，故D1闪光。 答案：(1)b　(2)6.5　(3)3.6×10－3　(4)4.5×10－4　(5)D1 4．(2024·1月浙江选考，T16-Ⅱ)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。 图1　　　　　　　　图2 (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________。 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)。 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，由题图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，根据闭合电路欧姆定律有 R＋RV＝＝ Ω＝9.375 kΩ 根据串联电路规律有＝＝＝2 联立可得RV≈3.1 kΩ。 答案：(1)C　(2)0.50　3.1 5．(8分)(2022·北京卷，T18) 如图所示，真空中平行金属板M、N之间距离为d，两板所加的电压为U。一质量为m、电荷量为q的带正电粒子从M板由静止释放，不计带电粒子的重力。 (1)求带电粒子所受的静电力的大小F。(2分) (2)求带电粒子到达N板时的速度大小v。(2分) (3)若在带电粒子运动距离时撤去所加电压，求该粒子从M板运动到N板经历的时间t。(4分) 解析：(1)两极板间的场强E＝ 带电粒子所受的静电力F＝qE＝q。 (2)带电粒子从静止开始运动到N板的过程，根据功能关系有qU＝mv2 解得v＝。 (3)设带电粒子运动距离时的速度大小为v′，根据功能关系有q＝mv′2，带电粒子在前距离做匀加速直线运动，后距离做匀速运动，设用时分别 为t1、t2，有＝t1，＝v′t2则该粒子从M板运动到N板经历的时间t＝t1＋t2＝。 答案：(1)q　(2)　(3) 6．(10分)(2025·四川卷，T13) 如图所示，真空中固定放置两块较大的平行金属板，板间距为d，下极板接地，板间匀强电场大小恒为E。现有一质量为m、电荷量为q(q＞0)的金属微粒，从两极板中央O点由静止释放。若微粒与极板碰撞前后瞬间机械能不变，碰撞后电性与极板相同，所带电荷量的绝对值不变。不计微粒重力。求： (1)微粒第一次到达下极板所需时间；(4分) (2)微粒第一次从上极板回到O点时的动量大小。(6分) 解析：(1)由牛顿第二定律有qE＝ma 由运动学公式有＝at2 联立可得微粒第一次到达下极板所需的时间 t＝。 (2)微粒第一次到达下极板时的速度大小 v1＝at＝ 设微粒碰撞后第一次到达上极板时的速度大小为v2，由题意可知，v－v＝2ad 代入解得v2＝ 同理可得微粒第一次从上极板回到O点时的速度大小为v3，满足v－v＝2a× 代入解得v3＝2 故微粒第一次从上极板回到O点时的动量大小 p＝mv3＝2。 答案：(1)　(2)2 学科网（北京）股份有限公司 $