第42讲 实验10：观察电容器的充、放电现象（专项训练）（北京专用）2027年高考物理一轮复习讲练测

**基本信息** 以“教材原型实验→创新拓展→真题实战”为逻辑主线，系统构建电容器充放电现象的实验原理、数据处理及误差分析方法体系，强化科学探究与科学思维。 **专项设计** |模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |巩固·知识解构|2知识点|实验电路分析、I-t图像面积求电荷量、误差控制|从原型实验操作到创新器材应用，形成“原理→操作→拓展”递进| |模拟·基础演练|16题|充放电电流/电压变化规律、电容估算|覆盖电路连接、现象判断、数据处理等基础题型| |重难·创新演练|3题|方案设计、多电容器组合、图像斜率分析|结合新情景考查RC电路时间常数等深层规律| |真题·实战演练|5题|高考高频考点（图像分析、电容计算）|对接高考命题趋势，强化科学论证与质疑创新|

第42讲 实验10：观察电容器的充、放电现象（专项训练） 目 录 巩固·知识解构 1 知识点1 教材原型实验 1 知识点2 实验创新与拓展 2 模拟·基础演练 4 题型01 教材原型实验 4 题型02 创新拓展实验 5 重难·创新演练 10 真题·实战演练 13 巩固·知识解构 知识点1 教材原型实验 1.实验目的 （1）观察电容器的充、放电现象； （2）掌握应用计算机及传感器采集数据信息。 2.实验思路 实验电路如图所示，电流表可以测量电容器的充电或放电电流大小，电压表可以测量电容器两极间的电压。 （1）充电：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。电子在移动的过程中形成电流。 在充电开始时电流比较大（填“大”或“小”），以后随着极板上电荷的增多，电流逐渐减小（填“增大”或“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，如图甲。 （2）放电：当开关S接2时，相当于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。 放电开始时电流较大（填“大”或“小”），随着两极板上的电荷量逐渐减小，电路中的电流逐渐减小（填“增大”或“减小”），两极板间的电压也逐渐减小到零。 3.实验器材：直流电源、电阻、电容器、电流表、电压表、单刀双掷开关、导线。 4.进行实验 （1）按图连接好电路。 （2）把单刀双掷开关S与触点1连通，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与触点2连通，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。 5.数据分析 （1）在I⁃t图像中，图线与时间轴围成的面积表示电荷量的变化。故整个图线与横轴所围的面积就是整个充电或放电时间内通过电流传感器的电荷量，也等于电容器的充电量或放电量。 （2）估算电容器的充电量或放电量的方法：先算出一个小方格代表的电荷量，然后数出整个图线与横轴所围的面积中的方格数（大于半格的按一个方格计算，小于半格的舍弃）。电容器的充电量或放电量等于一个小方格代表的电荷量乘以方格数。 （3）电容器两极板之间的电压等于电源电动势，由电容的定义式C=估算出电容器的电容C。 6.误差分析 （1）电流测量和读数不准确带来误差。 （2）利用I⁃t图像进行数据处理时也会造成误差。 7.注意事项 （1）电流表要选用小量程的灵敏电流表。 （2）要选择大容量的电容器。 （3）实验过程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，避免烧坏电流表。 知识点2 实验创新与拓展 1．创新实验方法。 甲 乙 2．创新实验器材。 模拟·基础演练 考查重点：动量守恒的条件及应用、碰撞问题…… ⏳题型01 教材原型实验 1．(2025·北京师范大学附属实验中学)图甲所示为“观察电容器的充、放电现象”的实验电路，其中E为电源，C为电容器，R为定值电阻，S为单刀双掷开关，电流表A的零刻线在中央。 (1)根据电路图，将图乙中的实物连线补充完整______。 (2)开关S接1时，给电容器充电；开关S接2时，电容器对电阻R放电。下列说法正确的是（　　） A．充电过程中，电压表示数先迅速增大，然后逐渐增大并稳定在某一数值 B．充电过程中，电流表示数先迅速增大，然后逐渐增大并稳定在某一数值 C．放电过程中，电压表的示数均匀减小至零 D．放电过程中，电流表中的电流方向从左到右 (3)用上述电路还可以粗测电容器的电容：开关S接1，给电容器充电；一段时间后开关S接0，记下此瞬间电压表的示数，并以此时为计时起点，利用手机的秒表功能，电压表示数U每减小1V或0.5V记录一次对应的时间t。 实验中，所用电压表的量程为15V，内阻为。实验数据所对应的点已描绘在如图所示的图中，则可知该电容器的电容值约是______。 【答案】(1) (2)AD (3)2300（2000~2600） 【解析】（1）根据电路图，连接实物图如下 （2）A．充电过程中，电流逐渐减小，并减小得越来越慢，电容器的电荷量增加得越来越慢，由电压表示数先迅速增大，然后逐渐稳定为某一数值，A正确； B．充电过程中，由于电容器两端的电压越来越高，电源与电容器间的电势差越来越小，电流表示数逐渐减小，B错误； C．放电过程中，电压表的示数是逐渐变小的，但不是均匀减小的，C错误； D．放电过程中，电流表中的电流方向从左到右，D正确。故选AD。 （3）电容器的电荷量 故电容器的电容 其中即为图线与坐标轴围成的面积，故 联立解得 2．(2025·北京师范大学附属中学)(1)如图所示，平行板电容器的一个极板与静电计的金属杆相连，另一个极板与静电计金属外壳相连。给电容器充电后，静电计指针偏转一个角度。以下操作中，可以使静电计指针的偏转角度减小的是______。 A．向上平移B极板 B．向下平移B极板 C．向左平移B极板 D．向右平移B极板 (2)某同学用传感器做“观察电容器的充放电”实验，采用的实验电路如下图所示。将开关先与“1”端闭合，电容器进行______（选填“充电”或“放电”），稍后再将开关与“2”端闭合。 (3)下列四个图像，表示以上过程中，通过传感器的电流随时间变化的图像为______。 A． B． C． D． 【答案】(1)D (2)充电 (3)A 【解析】（1）电容器的带电量Q不变，静电计的指针偏角变小，则板间电势差U变小，根据 可知，电容C变大，根据 可知，是由于两极板间的正对面积变大，或者两极板间的距离变小导致。故选D。 （2）将开关先与“1”端闭合，电容器与电源相连，电容器进行充电，再将开关与“2”端闭合，电容器进行放电。 （3）电容器在充电过程中，电流由最大逐渐减小，放电过程电流也是由最大逐渐减小，充电电流与放电电流方向相反。故选A。 3．(2026·北京东直门中学)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) 【解析】（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 4．(2026·北京第五中学)某同学用传感器做“观察电容器的充放电”实验，按图1所示连接电路。电源电压为4.5V。 (1)将开关S与1端相连，稳定后电容器的下极板带________（填“正”或“负”）电；把开关S掷向2端，通过电流传感器的电流方向为________（填“由A到B”或“由B到A”）。 (2)研究电容器放电规律。可调电阻阻值为时，图线如图2所示。保持电源、电容器不变，在图中，定性画出可调电阻阻值为时的图线________。 (3)下列图像中，能正确反映电容器充电过程中电流与时间、电荷量与电压关系的是（　　） A． B． C． D． 【答案】(1)负 由B到A (2) (3)A 【解析】（1）[1]开关接1端时，电源正极接电容器上极板，下极板接电源负极，故下极板带负电。 [2]开关接2端放电时，上极板正电荷经电阻、电流传感器流向下极板，电流方向与正电荷移动方向一致，故电流方向为由B到A。 （2）电容器放电的初始电流，可调电阻阻值为R2(R2>R1)时，对应的初始电流更小，放电越慢，放电时间变长。放电曲线如图中的黑色线所示。 （3）AB．充电时，电流随时间逐渐减小（最终为 0），A正确，B错误； CD．电荷量与电压的关系：电容器充电时，Q = CU（C为定值），Q与U成正比，图像是一条过原点的直线，CD错误。故选A。 5．(2026·北京第十四中学)某同学利用图乙所示电路图研究电容器的充、放电过程。开关S接1，电容器充电，充电完毕后将开关S由1拨至2，电容器放电。 (1)充电时电流自_____向_____流经电流表。（选填“左”或“右”） (2)图丙是电容器放电过程中电流I随时间t变化的图像，试估算在时间内电容器放电的电荷量为____________。若只增大定值电阻R的阻值，在图丙中定性画出放电电流随时间变化的图像____________。 (3)图丁是电容器放电过程中电压U随时间t变化的图像。电容器放电瞬间开始计时，此时电压传感器记录数据为，图像与坐标轴围成的面积为。根据该实验数据曲线可以粗测实验中电容器的电容____________。（用题中已知物理量、R和表示） 【答案】(1)右 左 (2) (3) 【解析】（1）[1][2]开关接1后，电流从电池正极流出，从右向左流过电流表。 （2）[1]根据电流的定义式，图像中曲线与时间轴围成的面积是流经导体横截面的电荷量大小，根据图像可知在0.2s内流过的电荷量为 [2]电容器充好电后，两极板储存的电荷量与电压的关系为，当电阻变大时，由于欧姆定律，同样电压的情况下电流值减小，但电容器储存的电荷量大小不变，所以图像中电流值减小，但图像与时间轴围成的面积大小相同，故画出如下图像。 （3）根据欧姆定律可知，所以图像可看成纵坐标为，所以图像与时间轴围成的面积为 其中根据电容器的定义式， 可解得 6．(2026·北京十一学校)物理小组的同学想要研究电容的性质。 (1)他们先研究了影响电容的因素。如图所示，平行板电容器已经充电，静电计的金属球与电容器的一个极板连接，外壳与另一个极板连接，静电计指针的偏转指示电容器两极板间的电势差。实验中保持极板上的电荷量不变。设电容器两极板正对面积为，极板间的距离为，静电计指针偏角为。 下列关于实验现象的描述正确的是______： A．保持不变，增大，则变大 B．保持不变，减小，则不变 C．保持不变，减小，则变小 D．保持、不变，在两极间插入电介质，则变大 (2)随后他们做了“观察电容器的充放电”实验，采用的实验电路如图所示。 ①将开关先与“1”端闭合，电容器进行______（选填“充电”或“放电”），稍后再将开关与“2”端闭合。 在下列四个图像中，表示以上过程中，通过传感器的电流随时间变化的图像为______，电容器两极板间的电压随时间变化的图像为______。（填选项对应的字母） A． B． C． D． ②该小组同学用同一电路分别给两个不同的电容器充电，电容器的电容，充电时通过传感器的电流随时间变化的图像如图中A、B所示，其中对应电容为的电容器充电过程I-t图像的是______（选填A或B）。 【答案】(1)A (2)充电 A C A 【解析】（1）A．保持不变，增大，由公式得减小，则由可得增大，静电计偏角随极板间电压增大而增大，因此变大，故A正确； B．保持不变，减小，由公式得增大，则由可得减小，变小，故B错误； C．保持不变，减小，由公式得减小，则由可得增大，变大，故C错误； D．保持不变，插入电介质，介电常数增大，由公式得增大，则由可得减小，变小，故D错误。故选A。 （2）[1]开关接“1”端时，电源给电容器储能，过程是充电。 [2]充电时电流方向为正，初始电流最大，充电完成后电流逐渐减为0；放电时电流方向与充电相反，放电电流从最大逐渐减为0。故选A。 [3]充电时电压从0逐渐升高，充满后电压等于电源电压、保持不变；放电时电压从电源电压逐渐降低到0，并且都是变化越来越慢，图像越来越平缓。故选C。 [4]图线与坐标轴围成的面积表示电容器充电的总电荷量，由，相同充电电压下，电容越小，带电量越小。已知，则，故对应电容为的电容器充电过程图线与坐标轴围成的面积更小。故选A。 7．(2026·北京朝阳区)利用如图1所示的电路研究电容器的充、放电规律，其中数字电压表V的内阻可视为无穷大。 (1)关于本实验，以下说法正确的是______。 A．开关S接1，电压表示数不断增大，随后逐渐稳定在某一数值 B．开关S接1，电流表指针迅速偏至最大值，随后逐渐指在0刻度处 C．开关S接1和接2，电压表会出现正、负示数的变化 D．其他器材都相同，若使用的电容器电容越大，充电过程中电流的最大值就越大 (2)使用上述电路记录的电容器放电过程电压随时间变化的图像如图2所示。已知时电压表的示数为。通过数据处理可得到该图线与坐标轴围成的“面积”约为（单位：V·s）。已知定值电阻R的阻值为。根据上述数据可估算该电容器的电容______。 (3)已知图2中的曲线符合方程（式中R为放电电路的电阻值，e为自然常数），该方程中“RC”的国际单位是______（用国际基本单位表示）。 (4)结合（2）问中的图像和（3）问中的方程式，可测得“RC”的数值。仅不断改变图1中定值电阻R的阻值，多次重复实验，结果显示测量值“RC”总是大于（为定值电阻R的标准准确值，为电容器电容的标标准确值），且二者的差值基本不变。请分析解释其原因______。 【答案】(1)AB (2) (3)s (4)因为电流表有内阻，实验测得的电阻值包含了电流表内阻，因此测量值偏大。二者差值等于电流表内阻与电容的乘积，为定值。 【解析】（1）AB．A.充电过程中，电流逐渐减小，并减小得越来越慢，电容器的电荷量增加得越来越慢，由电压表示数先迅速增大，然后逐渐稳定为某一数值，AB正确; C．开关S接1和接2，电容器只是通过定值电阻R放电，没有反向充电，电压表不会出现正、负示数的变化，故C错误; D．在电源电压和回路电阻不变的情况下，电容器充电过程中电流的最大值仅取决于电源电压和回路电阻,与电容器的电容大小‌无关‌,故D错误。故选AB。 （2）因 故图中面积表示电荷量与电阻乘积 又放电初 故 （3）因 故RC与时间的单位相同, 国际单位是s （4）因为电流表有内阻，实验测得的电阻值包含了电流表内阻，因此测量值偏大。二者差值等于电流表内阻与电容的乘积，为定值。 8．(2026·北京丰台区)某同学用传感器做“观察电容器的充放电”实验，采用的实验电路如图1所示。 (1)将开关S接1，以下说法正确的是 。 A．流过电流传感器的电流方向向左 B．流过电流传感器的电流逐渐减小 C．电容器所带的电荷量逐渐增大 D．电容器两端的电压逐渐减小 (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。则放电过程中通过R的电荷量________C（结果保留2位有效数字）。 (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时的示数相乘求出电荷量，多次重复实验发现总是小于，分析产生这一差异的原因____________。 【答案】(1)BC (2) (3)由于电压表的分流，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 【解析】（1）A．开关接1时，电容器充电，电流从电源正极流出，流过电流传感器的电流方向向右，故A错误； B．电容器充电过程中，电流逐渐减小，故B正确； C．充电过程中电容器所带电荷量逐渐增大，故C正确； D．电容器两端电压，增大则电压逐渐增大，故D错误。故选BC。 （2）电流—时间图像中，电荷量等于图像与时间轴围成的面积。每一小格的面积：电流单位为，时间单位为，每小格电流，时间，则每小格面积为 数格子，超过半格算一格，少于半格忽略，大约65格，所以 （3）差异原因分析由于电压表有分流作用，在放电时总有一部分电荷经电压表放电，电容器所带电荷量不能全部经过电阻，因此总是小于。 ⏳题型02 创新拓展实验 9．(2026·北京东城区)如图1所示为实验“研究电容器的充、放电现象”的实验原理图。 (1)把开关S与1相连，电容器处于___________（选填“充电”或“放电”）状态，此过程电压传感器示数___________（选填“增大”“不变”或“减小”），电流传感器示数___________（选填“增大”“不变”或“减小”）。 (2)用可调电压的电源给电容值为C的电容器在不同电压下进行充电，分别记录电容器两极板间的电势差u和电容器所带的电荷量q，得到的u-q图像如图2所示，则当两极板间电压为U时，电容器所带电荷量为Q，电容器所储存的电势能为 。（选填正确选项前的字母） A．QU B． C．CU2 D． 【答案】(1)充电 增大 减小 (2)BD 【解析】（1）[1][2][3]把开关S与1相连，此时与电源相连，电容器处于充电状态，根据，充电过程中电荷增多，电容器两端电势差增大，故此过程电压传感器示数增大；随着电容器充电越来越接近饱和，电路中电流越来越小，电流传感器示数减小。 （2）图像与坐标轴围成的面积代表电势能，则有 根据 代入可得；故选BD。 10．(2025·北京海淀区) 某同学借助电流传感器和电压传感器，利用如图所示电路观察电容器的充、放电现象。实验时，先将开关S与1端相连，待电路稳定后，将开关S掷向2端，传感器将信息传入计算机，观察电流随时间、电压随时间、电流随电压变化的i﹣t图线、u﹣t、i﹣u图线。 (1)将开关S与2端相连，可能观察到的放电图线是图中的________。 A． B． C． (2)该小组同学利用图1电路进一步研究电容器充电快慢（电容器获得相同电量所需时间的短长）对电容器充电的影响因素，实验中获得的如下数据能够说明（　　） 电源电动势E/V 电压传感器稳定时的示数U/V 电容C/μF 电阻R/Ω 充电时间/s 6 6 4700 91 2.20 6 6 4700 182 4.58 6 6 1000 91 0.89 4.5 4.5 4700 91 2.20 A．仅增加电容器的电容，充电变快 B．仅增加电阻的阻值，充电变慢 C．仅增加电源电动势，充电变快 (3)该小组同学利用图研究电容器充电过程电流随电压变化规律。请在图坐标系中大致画出充电过程中电流随电压变化的i-u关系图线________。 【答案】(1)BC (2)B (3) 【解析】（1）电容器充电过程中，电容器两端电压越来越大，电源与电容器间电势差越来越小，电路中电流逐渐减小，电容器充电会越来越慢，电压增加也就越来越慢，最终电容器电压等于电源电动势，电压最大，电流为零。电容器放电时，开始两极板电势差最大，电路中电流最大，随着电容器电压降低，电路中电流减小，放电速度也越来越慢，最终电流为零。故图像和图像应为 故选BC。 （2）A．根据第三行和第一行数据可知，仅增加电容器的电容，充电时间变长，充电变慢，故A错误； B．根据第一行和第二行数据可知，仅增加电阻的阻值，充电时间变长，充电变慢，故B正确； C．根据第四行和第一行数据可知，仅增加电源电动势，充电时间不变，故C错误。 故选B。 （3）电容器充电过程中，电容器两端电压越来越大，电源与电容器间电势差越来越小，电路中电流逐渐减小，电容器充电会越来越慢，电压增加也就越来越慢，最终电容器电压等于电源电动势，电压最大，电流为零，由闭合电路的欧姆定律可知 则图像如图所示 11．（2026·北京西城·一模）(1)一个多用电表的表盘如图所示。用它测量一个约为20的电阻的阻值，从下列操作步骤中选出正确的步骤并进行排序。正确的操作顺序为____________________。 A．将选择开关置于“×1”位置 B．将选择开关置于“×10”位置 C．将选择开关置于“OFF”位置 D．将两表笔分别接触待测电阻两端，读出其阻值后随即断开 E．将两表笔直接接触，调节欧姆调零旋钮，使指针指向电阻的“0”刻度 (2)某同学用图2所示的电路研究电容器的放电现象。实验时先使开关S与l端相连，电源E向电容器C充电，待电路稳定后把开关S掷向2端，电容器通过电阻R放电，传感器将电流信息传入计算机，屏幕上显示出电流随时间变化的曲线。仅改变一个电路元件的参数，重复实验，得到如图4所示的两条曲线。两条曲线所对应的放电过程中通过电阻R的电荷量Q1____Q2（填“>”“=”或“<”）。由此可知，发生改变的电路元件参数是______（填选项前的字母）。 A．电源E的电动势 B．电容器C的电容 C．电阻R的阻值 【答案】(1)AEDC (2)< B 【解析】（1）首先应将选择开关置于“×1”位置，然后将两表笔直接接触，调节欧姆调零旋钮，使指针指向“0”，将两表笔分别接触待测电阻两端，读出其阻值后随即断开，测量完毕将选择开关置于“OFF”位置，故正确的操作顺序为AEDC。 （2）[1]图线与坐标轴所围区域的面积表示放出的电荷量，所以 [2]由于放电初始时电流相等，则说明电源E的电动势不变，则电容器两极板的电压不变，电荷量减小，则电容器的电容减小，若改变电阻，则放电的电荷量不变。故选B。 12．(2026·北京景山学校)在测定电容器电容值的实验中，将电容器、电压传感器、阻值为3kΩ的电阻R、电源、单刀双掷开关按图甲所示电路图进行连接。先使开关S与1端相连，电源向电容器充电，充电完毕后把开关S掷向2端，电容器放电，直至放电完毕。实验得到的与电压传感器相连接的计算机所记录的电压随时间变化的u-t曲线如图乙所示，图丙为由计算机对图乙进行数据处理后记录了“峰值”及曲线与时间轴所围“面积”的图。 (1)根据图甲所示的电路，观察图乙可知：充电电流与放电电流方向______（选填“相同”或“相反”），大小都随时间______；（选填“增加”或“减小”） (2)该电容器的电容值为______F；（结果保留2位有效数字） (3)某同学认为：仍利用上述装置，将电压传感器从电阻两端改接在电容器的两端，也可以测出电容器的电容值。请你分析并说明该同学的说法是否正确______。 【答案】(1)相反 减小 (2)1.0×10-2 (3)正确 【解析】（1）[1][2]由图可知，充电和放电时R两端的电压正负相反，则充电电流与放电电流方向相反；电压均随时间减小，所以说明电流均在减小。 （2）图像与横轴包围的面积表示，因， 故图像与横轴包围的面积表示电容器所带的电荷量与R的乘积，故开始放电时电容器所带电荷量为，故电容器的电容为 （3）因为当开关S与2连接，电容器放电的过程中，电容器两端的电压就等于电阻两端的电压，因此仍可利用上述方法计算出电容器的电容。 13．(2026·北京通州区)利用电流传感器研究电容器的放电过程的电路如图1所示。先将开关S接1端，待电路稳定后再将开关S掷向2端，电容器通过定值电阻R放电。传感器将电流信息传入计算机，屏幕上显示出电流I随时间t变化的曲线如图2所示。 a.根据图像估算出图线与坐标轴围成的面积共45小格，则电容器全部放电过程中的电荷量约为________C；（结果保留2位有效数字） b.若仅将定值电阻R更换为阻值更大的电阻进行实验，则电容器放电所需的时间会________（选填“变长”“变短”或“不变”）。 【答案】 变长 【解析】a.[1]根据可知I-t图线与坐标轴围成的面积表示电容器放电的电荷量，则 b. [2]电容器放出的电荷量一定，若仅将定值电阻R换用阻值更大的电阻，开始时电路中的电流减小，因此电容器放电的时间会变长。 14．(2026·北京第一六六中学、第五十中学联考)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 【解析】[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。 15．（(2026·北京第八十中学)某兴趣小组选用如下器材测定一个电容器的电容，采用的电路如图甲所示，其中电流传感器可以方便地测出电流随时间变化的曲线。 选用器材：待测电容C（额定电压为16V）:电流传感器和计算机；直流电源（电压9V）：定值电阻R0=100、单刀双掷开关：导线若干。 实验过程如下： ①按照图甲正确连接电路； ②将开关S与1端连接，电源向电容器充电； ③将开关S掷向2端，测得电流随时间变化的I-t图线如图乙中的实线a所示； ④利用计算机软件测出I-t曲线和两坐标轴所围的面积。 根据以上信息请回答下列问题： (1)测出I-t曲线和坐标轴所围的面积为42.3mA·s则电容器的电容C=________F； (2)若将定值电阻换为R1=180Ω，重复上述实验步骤，则电流随时间变化的I-t图线应该是图丙中的曲线_____（选填“b”或“c”）。 (3)某同学想对电容器均匀充电，即电容器的电荷量随时间均匀增加，他查阅资料发现，可以通过理想的“恒流源”来实现这一过程。若使用“恒流源”对电容器充电，则以下有关电容器各物理量变化的图线正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】(1) (2)c (3)ABD 【解析】（1）由题可知，电容器的电荷量 由i－t图像得到开始时电流为 电容器两端的电压 则电容器的电容 （2）换用阻值为180Ω的定值电阻，根据可知，则第2次实验的最大电流小些。故选c。 （3）A．由于电源为恒流电源，电流的大小始终不变，故A正确； B．根据电流的定义 可得 由于电流恒定，则，故B正确； C．由电容的定义式 可得 由于电容器的电容C和电流I不变，可知，故C错误； D．根据上述分析可知， 则可知，故D正确。故选ABD。 16．(2026·北京第三十五中学)电流传感器可以像电流表一样测量电流。它与计算机相连，能显示出电流随时间变化的I-t图像。某同学利用图1所示的电路进行实验，观察电容器充、放电过程。 (1)先使开关S与1端相连，电源向电容器充电，这个过程可在短时间内完成。充满电的电容器上极板A带_______电荷； (2)然后把开关S掷向2端，电容器通过电阻R放电。传感器将电流信息传入计算机，屏上显示出电流随时间变化的I-t图像，如图2所示。根据图像估算电容器放电过程释放的电荷量为__________C；（结果保留两位有效数字） (3)在电容器放电实验中，接阻值不同的定值电阻，放电快慢不同。图3中、两条放电电流的图像中，对应电阻较大的一条是_______（选填“a”或“b”）。 【答案】(1)正 (2) (3)b 【解析】（1）电容器上极板A与电源正极相连接，所以带正电荷。 （2）I-t图像与坐标轴所围的面积表示电荷量，观察图中图线下方约有42个小格，每小格对应的电荷量 ，电容器放电过程释放的电荷量为 （3）电阻较大时，对应的电流较小，放电时间较长，所以大电阻对应的曲线是b图。 重难·创新演练 设题创新：结合方案创新(T1、T3);结合器材创新(T2) 1．▶新角度◀某实验小组为“探究电路电阻对电容器放电时间的影响”，设计了如图1所示的电路。 实验步骤如下： ①将单刀双掷开关K1掷于A处，给电容器充满电； ②断开K2，将开关K1掷于B处，使电容器放电，记录放电电流随时间的变化关系，如图2中曲线a（虚线）所示； ③将K1重新掷于A处，再次使电容器充满电； ④闭合开关K2，将K1掷于B处，再次记录放电电流随时间的变化关系，如图2中曲线b（实线）所示。 根据以上信息，回答下列问题： (1)电容器充电时，电路中定值电阻R0的作用是__________。由图2可知，电容器放电时，回路电阻越大，放电时间__________（填“越长”或“越短”）。 (2)图2中两条曲线与坐标轴围成的面积分别为Sa和Sb，则Sa__________Sb（填“大于”“等于”或“小于”）。 (3)P、Q是图2中曲线b上的两个点，其纵坐标分别为I0、0.5I0，则P、Q两点处的切线斜率之比为__________。 【答案】(1)限制充电电流，保护电路 越长 (2)等于 (3)2/ 【解析】（1）[1] 电容器充电时，定值电阻的作用是限制充电电流，保护电路，即防止充电电流过大损坏元件。 [2] 曲线a对应的放电电阻是，曲线b对应的放电电阻是与并联的总电阻，根据并联电路的性质可知 由题图2可知，曲线a放电更慢，所以电容器放电时，回路电阻越大，放电时间越长。 （2）图像与坐标轴围成的面积表示电容器放电过程中放出的总电荷量，而电容器的带电量为 由于两次充电的电压相同且电容器的电容不变，所以电容器两次放电过程中放出的总电荷量相等，即 （3）电容器放电时，电流随时间的变化规律为 对求导可得，电流的变化率即图像切线的斜率为 所以P、Q两点处的切线斜率之比为 2．▶新考法◀某同学利用自制传感器探究电容器的充放电现象。简化电路图如图（a）所示。 （1）按照图（a）完成电路连接。实验所用电源输出的电压恒定不变。打开手机端的物理工坊应用程序，使手机通过蓝牙与电压、电流传感器建立连接，该应用程序可实时展示电压、电流随时间的变化曲线。本实验中电压传感器和电流传感器均视为理想电表，且电容器在充电前不带电。 （2）进行实验操作，给电容充电、放电，得到图（b）、图（c）中的实线图像。图（c）中实线图像时刻为________过程（填“充电”或“放电”）。图（b）为图像，其中与轴围成的面积分别为、，则________（填“>”“=”或“<”）。为了探究不同电阻情况下电容器电压随时间的变化规律，该同学更换电阻后再次进行实验，得到的图像为图（c）中的虚线，则第二次实验更换了一个阻值________的电阻（填“更大”或“更小”）。 （3）图（b）是未更换电阻时电容充放电得到的图像，不考虑电容器的容抗，则未更换前电阻________。 【答案】放电 = 更小 1100 【解析】（2）[1]由图（c）可知，在时间段内，电容器两端电压随时间从逐渐减小到，说明电容器正在释放电荷，故为放电过程。 [2]图（b）中图像与时间轴围成的面积表示流过的电荷量，表示充电过程充入的电荷量，表示放电过程放出的电荷量的绝对值，根据电荷守恒，充入的电荷量等于放出的电荷量，故。 [3]由可知，初始时刻，电流，虚线斜率大说明初始电流大，故电阻更小。 （3）[4]由图（c）可知，电容器充电完毕后的最大电压即电源电动势。由图（b）可知，充电开始瞬间的电流 在充电瞬间，根据 解得 3．▶新情景◀某学校物理兴趣小组的同学利用如图1所示的电路来研究电容器的充、放电过程。图中C1和C2是两个完全相同的电容器，电流传感器的内阻忽略不计，初始时电容器所带电荷量均为0。 (1) 某次充电、放电实验时，闭合，将开关拨至，待电容器充电完成后，将开关拨至，流经电流传感器的电流随时间的变化规律如图2所示。已知电源电压为，充电过程中的图像所围的面积为，则电容器C1的电容________，若放电过程中的图像所围的面积为，则________。 (2)某次实验时，先闭合，将开关拨至，待电容器充电完成后，将开关拨至，放电过程电流随时间的变化规律如图3所示，图中阴影部分面积约为38个小正方形面积。然后断开，将开关拨至，待电容器充电完成后，将开关拨至，放电过程中流过电阻的电荷量为________C，若电源的电压为8V，则电容器C1的电容为________。 【答案】(1) 1 (2) 475 【解析】（1）[1] 由图像可知，图像所围的面积就是充电完成后电容器储存的电荷量，此时电容器两极板间的电压为电源电压，故 [2] 放电过程中的图像所围的面积代表放电过程中电容器释放的电荷量，与充电时所带电荷量相同，。 （2）[1][2]每个小方格对应的电荷量，电容器储存的电荷量，电容器的电容为。 开关断开，开关由a拨至b时，电容器、平均分配电荷，电容器减少的电荷都通过R向充电，。 真题·实战演练 高频考点：观察电容器的充、放电现象 1．（2026·河南·高考）某实验小组探究电容器充放电特性并测量新能源电池的电动势，图1为设计的电路原理图。实验器材有：电池（电动势，内阻不计），定值电阻、（阻值均未知），电容器，电流传感器（内阻可忽略），电压传感器（内阻很大），数据采集分析系统，开关S，导线若干等。完成下列问题： (1)根据图1所示原理图，完成图2中实物图的连线。 (2)使电流传感器和电压传感器正常工作，闭合S，给电容器充电，直至电压传感器示数稳定。然后断开S，电容器放电。图中A、B、C、D为电流传感器和电压传感器采集的电流-时间（）和电压-时间（）图像，属于充电过程的是__________（填写图像对应的标号）。 A． B． C． D． (3)经数据采集分析系统合成，得到电容器在充放电过程中的图像，如图3所示。设放电过程PQ段的斜率为，由图作直线可得__________（保留3位有效数字），其对应于__________的阻值（填“”或“”）。 (4)对充电过程MN段，设流经、的电流分别为和，则。电容器两端电压可表示为，其中斜率__________（用、表示），截距__________（用、、 表示）。由图3作直线求出和，得________V（保留3位有效数字）。 【答案】(1) (2)AD (3)10.0 (4) 3.55 【解析】（1）根据电路图可知实物连接图如图所示 （2）AB．充电电流初始最大，逐渐衰减到0（方向为正），故A正确，B错误； CD．电容器电压从0逐渐升高，最终稳定在最终稳定在两端的分压值，故C错误，D正确。故选AD。 （3）[1][2]根据题图可得斜率的绝对值 放电时，电容器仅通过放电，即其对应于的阻值。 （4）[1][2]充电时，有 又， 联立可得 与对比可知， [3]根据题图可得， 解得 2．（2024·重庆·高考）探究电容器充放电规律，实验装置如图甲所示，有电源E，定值电阻R0，电容器C，单刀双置开关S。 (1)为测量电容器充放电过程电压U和电流I变化，需在①、②处接入测量仪器，位置②应该接入测_____（电流、电压）仪器。 (2)接通电路并接通开关使电容器充电，当电压表示数最大时，电流表示数为_____。 (3)根据测到数据，某过程中电容器两端电压U与电流I的关系图如图乙所示。该过程为_____（充电，放电）。放电过程中电容器两端电压U随时间t变化关系如图丙所示。0.2s时R0消耗的功率_____W。 【答案】(1)电压 (2)0 (3)放电 0.32 【解析】（1）位置②与电容器并联，为测电压仪器。 （2）电压表示数最大时，电容器充电完毕，电流表示数为零。 （3）[1]电容器放电时电压和电流都减小，图像逆向分析，该过程为电容器放电过程。 [2]电容器充电完毕后的电压等于电源电动势，大小为12V，由题图丙可知t = 0.2s时电容器两端电压为U = 8V，由题图乙可知当U = 8V时，电流I = 40mA，电路中只有消耗电功率，则电阻R0消耗的功率为 3．（2024·海南·高考）用如图a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、开关、导线若干 (1)闭合开关，将接1，电压表示数增大，最后稳定在12.3V。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、，将电流表更换成电流传感器，再将接2，此时通过定值电阻R的电流方向_____（选填“”或“”），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图像，如图b，时，图中M、N区域面积比为8∶7，可求出_____（保留2位有效数字）。 【答案】(1)B (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，此时电路相当于开路，电流为0。 故选B。 （2）[1]根据电路图可知充电结束后电容器上极板带正电，将接2，电容器放电，此时通过定值电阻R的电流方向； [2]时可知此时电容器两端的电压为 电容器开始放电前两端电压为，根据图像与横轴围成的面积表示放电量可得间的放电量为 后到放电结束间放电量为 根据题意，解得 4．（2024·浙江·选考）在“观察电容器的充、放电现象”实验中，把电阻箱（）、一节干电池、微安表（量程，零刻度在中间位置）、电容器（、）、单刀双掷开关组装成如图1所示的实验电路。 （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___（计算结果保留两位有效数字）。 【答案】C 0.50 3.1 【解析】（1）[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）[2]由题意可知电压表应选用0~3V量程，由图2可知此时分度值为0.1V，需要估读到0.01V，则读数为0.50V。 [3]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，根据欧姆定律，电压表内阻。 5．（2026·河北·高考）(1)某同学用弹簧测力计探究作用力和反作用力的关系。将甲、乙两测力计水平连接在一起，测力左侧固定，用手向右缓慢拉测力计乙。拉至某位置时两测力计示数如图所示。 测力计乙的读数是__________N。 ②实验中发现两测力计示数总是明显不同、原因可能是__________。（单选） A．两测力计的量程不同 B．两测力计弹簧的材质不同 C． 使用测力计前未正确调零 (2)图为探究电容器充、放电实验的电路图，实验选用内阻为几千欧姆的电压表和内阻很小且零刻度的电流表， ①实验时将开关S接1端，可观察到电流表指针__________（填字母，“A．迅速偏转到某位置后稳定不动”或“B．迅速偏转到某位置后往回偏转”），同时电压表指针偏转到某位置后稳定不动。 现将S与1端断开，但尚未与2端连接，此时发现电压表的指针逐渐向零刻度偏转。经检查器材完好，线路连接正确，出现此现象的原因可能是____________________。 【答案】(1)2.0 C (2)B 开关断开时电容器相当于和电压表形成了闭合回路，电压表内阻为几千欧姆，比较大，因此放电电流比较小，电容器放电的过程中其两端电压逐渐减小，直至最终放电结束，电容器带电荷量变为0，电压表示数减为0 【解析】（1）①由图可知弹簧测力计的分度值为0.2N，需要读到同分位，因此读数为2.0N。 ②探究作用力和反作用力的关系实验中，根据牛顿第三定律可知作用力和反作用力总是大小相等,，量程和弹簧测力计弹簧的材质都不影响其示数的准确性，两个测力计示数总是明显不同原因可能是测力计未正确调零。故选C。 （2）①电容器充电过程中，开关闭合时充电电流瞬间达到较大的值，然后又逐渐减小，充电完成时，电流为0,因此观察到的现象是电流表指针迅速偏转到某位置后往回偏转。故选B。 ②观察题图可以发现，开关断开时电容器相当于和电压表形成了闭合回路，电压表内阻为几千欧姆，比较大，因此放电电流比较小，电容器放电的过程中其两端电压逐渐减小，直至最终放电结束，电容器带电荷量变为0，电压表示数减为0。 1 / 19 学科网（北京）股份有限公司 $ 第42讲 实验10：观察电容器的充、放电现象（专项训练） 模拟·基础演练 1．(1) (2)AD (3)2300（2000~2600） 2．(1)D (2)充电 (3)A 3．(1)从左向右 (2)变长 (3) 4．(1)负 由B到A (2) (3)A 5．(1)右 左 (2) (3) 6．(1)A (2)充电 A C A 7．(1)AB (2) (3)s (4)因为电流表有内阻，实验测得的电阻值包含了电流表内阻，因此测量值偏大。二者差值等于电流表内阻与电容的乘积，为定值。 8．(1)BC (2) (3)由于电压表的分流，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 9．(1)充电 增大 减小 (2)BD 10．(1)BC (2)B (3) 11．(1)AEDC (2)< B 12．(1)相反 减小 (2)1.0×10-2 (3)正确 13． 变长 14．放电 0.2s内电容器放出的电荷量 15．(1) (2)c (3)ABD 16．(1)正 (2) (3)b 重难·创新演练 1．(1)限制充电电流，保护电路 越长 (2)等于 (3)2/ 2．放电 = 更小 1100 3．(1) 1 (2) 475 真题·实战演练 1．(1) (2)AD (3)10.0 (4) 3.55 2．(1)电压 (2)0 (3)放电 0.32 3．(1)B (2) 4．C 0.50 3.1 5．(1)2.0 C (2)B 开关断开时电容器相当于和电压表形成了闭合回路，电压表内阻为几千欧姆，比较大，因此放电电流比较小，电容器放电的过程中其两端电压逐渐减小，直至最终放电结束，电容器带电荷量变为0，电压表示数减为0 1 / 19 学科网（北京）股份有限公司 $ 第42讲 实验10：观察电容器的充、放电现象（专项训练） 目 录 巩固·知识解构 1 知识点1 教材原型实验 1 知识点2 实验创新与拓展 2 模拟·基础演练 4 题型01 教材原型实验 4 题型02 创新拓展实验 5 重难·创新演练 10 真题·实战演练 13 巩固·知识解构 知识点1 教材原型实验 1.实验目的 （1）观察电容器的充、放电现象； （2）掌握应用计算机及传感器采集数据信息。 2.实验思路 实验电路如图所示，电流表可以测量电容器的充电或放电电流大小，电压表可以测量电容器两极间的电压。 （1）充电：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__________电子而带正电，负极板因获得电子而带__________电。正、负极板带__________的正、负电荷。电子在移动的过程中形成电流。 在充电开始时电流比较__________（填“大”或“小”），以后随着极板上电荷的增多，电流逐渐__________（填“增大”或“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，如图甲。 （2）放电：当开关S接2时，相当于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__________，在电子移动过程中，形成电流。 放电开始时电流较__________（填“大”或“小”），随着两极板上的电荷量逐渐减小，电路中的电流逐渐__________（填“增大”或“减小”），两极板间的电压也逐渐减小到零。 3.实验器材：直流电源、电阻、电容器、电流表、电压表、单刀双掷开关、导线。 4.进行实验 （1）按图连接好电路。 （2）把单刀双掷开关S与触点1连通，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与触点2连通，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。 5.数据分析 （1）在I⁃t图像中，图线与时间轴围成的面积表示电荷量的变化。故整个图线与横轴所围的面积就是整个充电或放电时间内通过电流传感器的电荷量，也等于电容器的充电量或放电量。 （2）估算电容器的充电量或放电量的方法：先算出一个小方格代表的电荷量，然后数出整个图线与横轴所围的面积中的方格数（大于半格的按一个方格计算，小于半格的舍弃）。电容器的充电量或放电量等于一个小方格代表的电荷量乘以方格数。 （3）电容器两极板之间的电压等于电源电动势，由电容的定义式C=估算出电容器的电容C。 6.误差分析 （1）电流测量和读数不准确带来误差。 （2）利用I⁃t图像进行数据处理时也会造成误差。 7.注意事项 （1）电流表要选用小量程的灵敏电流表。 （2）要选择大容量的电容器。 （3）实验过程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，避免烧坏电流表。 知识点2 实验创新与拓展 1．创新实验方法。 甲 乙 2．创新实验器材。 模拟·基础演练 考查重点：动量守恒的条件及应用、碰撞问题…… ⏳题型01 教材原型实验 1．(2025·北京师范大学附属实验中学)图甲所示为“观察电容器的充、放电现象”的实验电路，其中E为电源，C为电容器，R为定值电阻，S为单刀双掷开关，电流表A的零刻线在中央。 (1)根据电路图，将图乙中的实物连线补充完整______。 (2)开关S接1时，给电容器充电；开关S接2时，电容器对电阻R放电。下列说法正确的是（　　） A．充电过程中，电压表示数先迅速增大，然后逐渐增大并稳定在某一数值 B．充电过程中，电流表示数先迅速增大，然后逐渐增大并稳定在某一数值 C．放电过程中，电压表的示数均匀减小至零 D．放电过程中，电流表中的电流方向从左到右 (3)用上述电路还可以粗测电容器的电容：开关S接1，给电容器充电；一段时间后开关S接0，记下此瞬间电压表的示数，并以此时为计时起点，利用手机的秒表功能，电压表示数U每减小1V或0.5V记录一次对应的时间t。 实验中，所用电压表的量程为15V，内阻为。实验数据所对应的点已描绘在如图所示的图中，则可知该电容器的电容值约是______。 2．(2025·北京师范大学附属中学)(1)如图所示，平行板电容器的一个极板与静电计的金属杆相连，另一个极板与静电计金属外壳相连。给电容器充电后，静电计指针偏转一个角度。以下操作中，可以使静电计指针的偏转角度减小的是______。 A．向上平移B极板 B．向下平移B极板 C．向左平移B极板 D．向右平移B极板 (2)某同学用传感器做“观察电容器的充放电”实验，采用的实验电路如下图所示。将开关先与“1”端闭合，电容器进行______（选填“充电”或“放电”），稍后再将开关与“2”端闭合。 (3)下列四个图像，表示以上过程中，通过传感器的电流随时间变化的图像为______。 A． B． C． D． 3．(2026·北京东直门中学)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）。 4．(2026·北京第五中学)某同学用传感器做“观察电容器的充放电”实验，按图1所示连接电路。电源电压为4.5V。 (1)将开关S与1端相连，稳定后电容器的下极板带________（填“正”或“负”）电；把开关S掷向2端，通过电流传感器的电流方向为________（填“由A到B”或“由B到A”）。 (2)研究电容器放电规律。可调电阻阻值为时，图线如图2所示。保持电源、电容器不变，在图中，定性画出可调电阻阻值为时的图线________。 (3)下列图像中，能正确反映电容器充电过程中电流与时间、电荷量与电压关系的是（　　） A． B． C． D． 5．(2026·北京第十四中学)某同学利用图乙所示电路图研究电容器的充、放电过程。开关S接1，电容器充电，充电完毕后将开关S由1拨至2，电容器放电。 (1)充电时电流自_____向_____流经电流表。（选填“左”或“右”） (2)图丙是电容器放电过程中电流I随时间t变化的图像，试估算在时间内电容器放电的电荷量为____________。若只增大定值电阻R的阻值，在图丙中定性画出放电电流随时间变化的图像____________。 (3)图丁是电容器放电过程中电压U随时间t变化的图像。电容器放电瞬间开始计时，此时电压传感器记录数据为，图像与坐标轴围成的面积为。根据该实验数据曲线可以粗测实验中电容器的电容____________。（用题中已知物理量、R和表示） 6．(2026·北京十一学校)物理小组的同学想要研究电容的性质。 (1)他们先研究了影响电容的因素。如图所示，平行板电容器已经充电，静电计的金属球与电容器的一个极板连接，外壳与另一个极板连接，静电计指针的偏转指示电容器两极板间的电势差。实验中保持极板上的电荷量不变。设电容器两极板正对面积为，极板间的距离为，静电计指针偏角为。 下列关于实验现象的描述正确的是______： A．保持不变，增大，则变大 B．保持不变，减小，则不变 C．保持不变，减小，则变小 D．保持、不变，在两极间插入电介质，则变大 (2)随后他们做了“观察电容器的充放电”实验，采用的实验电路如图所示。 ①将开关先与“1”端闭合，电容器进行______（选填“充电”或“放电”），稍后再将开关与“2”端闭合。 在下列四个图像中，表示以上过程中，通过传感器的电流随时间变化的图像为______，电容器两极板间的电压随时间变化的图像为______。（填选项对应的字母） A． B． C． D． ②该小组同学用同一电路分别给两个不同的电容器充电，电容器的电容，充电时通过传感器的电流随时间变化的图像如图中A、B所示，其中对应电容为的电容器充电过程I-t图像的是______（选填A或B）。 7．(2026·北京朝阳区)利用如图1所示的电路研究电容器的充、放电规律，其中数字电压表V的内阻可视为无穷大。 (1)关于本实验，以下说法正确的是______。 A．开关S接1，电压表示数不断增大，随后逐渐稳定在某一数值 B．开关S接1，电流表指针迅速偏至最大值，随后逐渐指在0刻度处 C．开关S接1和接2，电压表会出现正、负示数的变化 D．其他器材都相同，若使用的电容器电容越大，充电过程中电流的最大值就越大 (2)使用上述电路记录的电容器放电过程电压随时间变化的图像如图2所示。已知时电压表的示数为。通过数据处理可得到该图线与坐标轴围成的“面积”约为（单位：V·s）。已知定值电阻R的阻值为。根据上述数据可估算该电容器的电容______。 (3)已知图2中的曲线符合方程（式中R为放电电路的电阻值，e为自然常数），该方程中“RC”的国际单位是______（用国际基本单位表示）。 (4)结合（2）问中的图像和（3）问中的方程式，可测得“RC”的数值。仅不断改变图1中定值电阻R的阻值，多次重复实验，结果显示测量值“RC”总是大于（为定值电阻R的标准准确值，为电容器电容的标标准确值），且二者的差值基本不变。请分析解释其原因______。 8．(2026·北京丰台区)某同学用传感器做“观察电容器的充放电”实验，采用的实验电路如图1所示。 (1)将开关S接1，以下说法正确的是 。 A．流过电流传感器的电流方向向左 B．流过电流传感器的电流逐渐减小 C．电容器所带的电荷量逐渐增大 D．电容器两端的电压逐渐减小 (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。则放电过程中通过R的电荷量________C（结果保留2位有效数字）。 (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时的示数相乘求出电荷量，多次重复实验发现总是小于，分析产生这一差异的原因____________。 ⏳题型02 创新拓展实验 9．(2026·北京东城区)如图1所示为实验“研究电容器的充、放电现象”的实验原理图。 (1)把开关S与1相连，电容器处于___________（选填“充电”或“放电”）状态，此过程电压传感器示数___________（选填“增大”“不变”或“减小”），电流传感器示数___________（选填“增大”“不变”或“减小”）。 (2)用可调电压的电源给电容值为C的电容器在不同电压下进行充电，分别记录电容器两极板间的电势差u和电容器所带的电荷量q，得到的u-q图像如图2所示，则当两极板间电压为U时，电容器所带电荷量为Q，电容器所储存的电势能为 。（选填正确选项前的字母） A．QU B． C．CU2 D． 10．(2025·北京海淀区) 某同学借助电流传感器和电压传感器，利用如图所示电路观察电容器的充、放电现象。实验时，先将开关S与1端相连，待电路稳定后，将开关S掷向2端，传感器将信息传入计算机，观察电流随时间、电压随时间、电流随电压变化的i﹣t图线、u﹣t、i﹣u图线。 (1)将开关S与2端相连，可能观察到的放电图线是图中的________。 A． B． C． (2)该小组同学利用图1电路进一步研究电容器充电快慢（电容器获得相同电量所需时间的短长）对电容器充电的影响因素，实验中获得的如下数据能够说明（　　） 电源电动势E/V 电压传感器稳定时的示数U/V 电容C/μF 电阻R/Ω 充电时间/s 6 6 4700 91 2.20 6 6 4700 182 4.58 6 6 1000 91 0.89 4.5 4.5 4700 91 2.20 A．仅增加电容器的电容，充电变快 B．仅增加电阻的阻值，充电变慢 C．仅增加电源电动势，充电变快 (3)该小组同学利用图研究电容器充电过程电流随电压变化规律。请在图坐标系中大致画出充电过程中电流随电压变化的i-u关系图线________。 11．（2026·北京西城·一模）(1)一个多用电表的表盘如图所示。用它测量一个约为20的电阻的阻值，从下列操作步骤中选出正确的步骤并进行排序。正确的操作顺序为____________________。 A．将选择开关置于“×1”位置 B．将选择开关置于“×10”位置 C．将选择开关置于“OFF”位置 D．将两表笔分别接触待测电阻两端，读出其阻值后随即断开 E．将两表笔直接接触，调节欧姆调零旋钮，使指针指向电阻的“0”刻度 (2)某同学用图2所示的电路研究电容器的放电现象。实验时先使开关S与l端相连，电源E向电容器C充电，待电路稳定后把开关S掷向2端，电容器通过电阻R放电，传感器将电流信息传入计算机，屏幕上显示出电流随时间变化的曲线。仅改变一个电路元件的参数，重复实验，得到如图4所示的两条曲线。两条曲线所对应的放电过程中通过电阻R的电荷量Q1____Q2（填“>”“=”或“<”）。由此可知，发生改变的电路元件参数是______（填选项前的字母）。 A．电源E的电动势 B．电容器C的电容 C．电阻R的阻值 12．(2026·北京景山学校)在测定电容器电容值的实验中，将电容器、电压传感器、阻值为3kΩ的电阻R、电源、单刀双掷开关按图甲所示电路图进行连接。先使开关S与1端相连，电源向电容器充电，充电完毕后把开关S掷向2端，电容器放电，直至放电完毕。实验得到的与电压传感器相连接的计算机所记录的电压随时间变化的u-t曲线如图乙所示，图丙为由计算机对图乙进行数据处理后记录了“峰值”及曲线与时间轴所围“面积”的图。 (1)根据图甲所示的电路，观察图乙可知：充电电流与放电电流方向______（选填“相同”或“相反”），大小都随时间______；（选填“增加”或“减小”） (2)该电容器的电容值为______F；（结果保留2位有效数字） (3)某同学认为：仍利用上述装置，将电压传感器从电阻两端改接在电容器的两端，也可以测出电容器的电容值。请你分析并说明该同学的说法是否正确______。 13．(2026·北京通州区)利用电流传感器研究电容器的放电过程的电路如图1所示。先将开关S接1端，待电路稳定后再将开关S掷向2端，电容器通过定值电阻R放电。传感器将电流信息传入计算机，屏幕上显示出电流I随时间t变化的曲线如图2所示。 a.根据图像估算出图线与坐标轴围成的面积共45小格，则电容器全部放电过程中的电荷量约为________C；（结果保留2位有效数字） b.若仅将定值电阻R更换为阻值更大的电阻进行实验，则电容器放电所需的时间会________（选填“变长”“变短”或“不变”）。 14．(2026·北京第一六六中学、第五十中学联考)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_______。 15．（(2026·北京第八十中学)某兴趣小组选用如下器材测定一个电容器的电容，采用的电路如图甲所示，其中电流传感器可以方便地测出电流随时间变化的曲线。 选用器材：待测电容C（额定电压为16V）:电流传感器和计算机；直流电源（电压9V）：定值电阻R0=100、单刀双掷开关：导线若干。 实验过程如下： ①按照图甲正确连接电路； ②将开关S与1端连接，电源向电容器充电； ③将开关S掷向2端，测得电流随时间变化的I-t图线如图乙中的实线a所示； ④利用计算机软件测出I-t曲线和两坐标轴所围的面积。 根据以上信息请回答下列问题： (1)测出I-t曲线和坐标轴所围的面积为42.3mA·s则电容器的电容C=________F； (2)若将定值电阻换为R1=180Ω，重复上述实验步骤，则电流随时间变化的I-t图线应该是图丙中的曲线_____（选填“b”或“c”）。 (3)某同学想对电容器均匀充电，即电容器的电荷量随时间均匀增加，他查阅资料发现，可以通过理想的“恒流源”来实现这一过程。若使用“恒流源”对电容器充电，则以下有关电容器各物理量变化的图线正确的是（　　） A． B． C． D． 16．(2026·北京第三十五中学)电流传感器可以像电流表一样测量电流。它与计算机相连，能显示出电流随时间变化的I-t图像。某同学利用图1所示的电路进行实验，观察电容器充、放电过程。 (1)先使开关S与1端相连，电源向电容器充电，这个过程可在短时间内完成。充满电的电容器上极板A带_______电荷； (2)然后把开关S掷向2端，电容器通过电阻R放电。传感器将电流信息传入计算机，屏上显示出电流随时间变化的I-t图像，如图2所示。根据图像估算电容器放电过程释放的电荷量为__________C；（结果保留两位有效数字） (3)在电容器放电实验中，接阻值不同的定值电阻，放电快慢不同。图3中、两条放电电流的图像中，对应电阻较大的一条是_______（选填“a”或“b”）。 重难·创新演练 设题创新：结合方案创新(T1、T3);结合器材创新(T2) 1．▶新角度◀某实验小组为“探究电路电阻对电容器放电时间的影响”，设计了如图1所示的电路。 实验步骤如下： ①将单刀双掷开关K1掷于A处，给电容器充满电； ②断开K2，将开关K1掷于B处，使电容器放电，记录放电电流随时间的变化关系，如图2中曲线a（虚线）所示； ③将K1重新掷于A处，再次使电容器充满电； ④闭合开关K2，将K1掷于B处，再次记录放电电流随时间的变化关系，如图2中曲线b（实线）所示。 根据以上信息，回答下列问题： (1)电容器充电时，电路中定值电阻R0的作用是__________。由图2可知，电容器放电时，回路电阻越大，放电时间__________（填“越长”或“越短”）。 (2)图2中两条曲线与坐标轴围成的面积分别为Sa和Sb，则Sa__________Sb（填“大于”“等于”或“小于”）。 (3)P、Q是图2中曲线b上的两个点，其纵坐标分别为I0、0.5I0，则P、Q两点处的切线斜率之比为__________。 2．▶新考法◀某同学利用自制传感器探究电容器的充放电现象。简化电路图如图（a）所示。 （1）按照图（a）完成电路连接。实验所用电源输出的电压恒定不变。打开手机端的物理工坊应用程序，使手机通过蓝牙与电压、电流传感器建立连接，该应用程序可实时展示电压、电流随时间的变化曲线。本实验中电压传感器和电流传感器均视为理想电表，且电容器在充电前不带电。 （2）进行实验操作，给电容充电、放电，得到图（b）、图（c）中的实线图像。图（c）中实线图像时刻为________过程（填“充电”或“放电”）。图（b）为图像，其中与轴围成的面积分别为、，则________（填“>”“=”或“<”）。为了探究不同电阻情况下电容器电压随时间的变化规律，该同学更换电阻后再次进行实验，得到的图像为图（c）中的虚线，则第二次实验更换了一个阻值________的电阻（填“更大”或“更小”）。 （3）图（b）是未更换电阻时电容充放电得到的图像，不考虑电容器的容抗，则未更换前电阻________。 3．▶新情景◀某学校物理兴趣小组的同学利用如图1所示的电路来研究电容器的充、放电过程。图中C1和C2是两个完全相同的电容器，电流传感器的内阻忽略不计，初始时电容器所带电荷量均为0。 (1) 某次充电、放电实验时，闭合，将开关拨至，待电容器充电完成后，将开关拨至，流经电流传感器的电流随时间的变化规律如图2所示。已知电源电压为，充电过程中的图像所围的面积为，则电容器C1的电容________，若放电过程中的图像所围的面积为，则________。 (2)某次实验时，先闭合，将开关拨至，待电容器充电完成后，将开关拨至，放电过程电流随时间的变化规律如图3所示，图中阴影部分面积约为38个小正方形面积。然后断开，将开关拨至，待电容器充电完成后，将开关拨至，放电过程中流过电阻的电荷量为________C，若电源的电压为8V，则电容器C1的电容为________。 真题·实战演练 高频考点：观察电容器的充、放电现象 1．（2026·河南·高考）某实验小组探究电容器充放电特性并测量新能源电池的电动势，图1为设计的电路原理图。实验器材有：电池（电动势，内阻不计），定值电阻、（阻值均未知），电容器，电流传感器（内阻可忽略），电压传感器（内阻很大），数据采集分析系统，开关S，导线若干等。完成下列问题： (1)根据图1所示原理图，完成图2中实物图的连线。 (2)使电流传感器和电压传感器正常工作，闭合S，给电容器充电，直至电压传感器示数稳定。然后断开S，电容器放电。图中A、B、C、D为电流传感器和电压传感器采集的电流-时间（）和电压-时间（）图像，属于充电过程的是__________（填写图像对应的标号）。 A． B． C． D． (3)经数据采集分析系统合成，得到电容器在充放电过程中的图像，如图3所示。设放电过程PQ段的斜率为，由图作直线可得__________（保留3位有效数字），其对应于__________的阻值（填“”或“”）。 (4)对充电过程MN段，设流经、的电流分别为和，则。电容器两端电压可表示为，其中斜率__________（用、表示），截距__________（用、、 表示）。由图3作直线求出和，得________V（保留3位有效数字）。 2．（2024·重庆·高考）探究电容器充放电规律，实验装置如图甲所示，有电源E，定值电阻R0，电容器C，单刀双置开关S。 (1)为测量电容器充放电过程电压U和电流I变化，需在①、②处接入测量仪器，位置②应该接入测_____（电流、电压）仪器。 (2)接通电路并接通开关使电容器充电，当电压表示数最大时，电流表示数为_____。 (3)根据测到数据，某过程中电容器两端电压U与电流I的关系图如图乙所示。该过程为_____（充电，放电）。放电过程中电容器两端电压U随时间t变化关系如图丙所示。0.2s时R0消耗的功率_____W。 3．（2024·海南·高考）用如图a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、开关、导线若干 (1)闭合开关，将接1，电压表示数增大，最后稳定在12.3V。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、，将电流表更换成电流传感器，再将接2，此时通过定值电阻R的电流方向_____（选填“”或“”），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图像，如图b，时，图中M、N区域面积比为8∶7，可求出_____（保留2位有效数字）。 4．（2024·浙江·选考）在“观察电容器的充、放电现象”实验中，把电阻箱（）、一节干电池、微安表（量程，零刻度在中间位置）、电容器（、）、单刀双掷开关组装成如图1所示的实验电路。 （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___（计算结果保留两位有效数字）。 5．（2026·河北·高考）(1)某同学用弹簧测力计探究作用力和反作用力的关系。将甲、乙两测力计水平连接在一起，测力左侧固定，用手向右缓慢拉测力计乙。拉至某位置时两测力计示数如图所示。 测力计乙的读数是__________N。 ②实验中发现两测力计示数总是明显不同、原因可能是__________。（单选） A．两测力计的量程不同 B．两测力计弹簧的材质不同 C． 使用测力计前未正确调零 (2)图为探究电容器充、放电实验的电路图，实验选用内阻为几千欧姆的电压表和内阻很小且零刻度的电流表， ①实验时将开关S接1端，可观察到电流表指针__________（填字母，“A．迅速偏转到某位置后稳定不动”或“B．迅速偏转到某位置后往回偏转”），同时电压表指针偏转到某位置后稳定不动。 现将S与1端断开，但尚未与2端连接，此时发现电压表的指针逐渐向零刻度偏转。经检查器材完好，线路连接正确，出现此现象的原因可能是____________________。 1 / 19 学科网（北京）股份有限公司 $