期中复习专题——观察电容器充、放电现象-2026-2027学年高二上学期物理人教版必修第三册

2026-2027年第一学期高二期中复习专题 观察电容器充、放电现象 一、核心知识点 （一）、充电过程（开关闭合在1处） 1.现象 （1）白炽灯开始较亮，逐渐变暗，直至熄灭。 （2）电流表的读数由大变小。 （3）电压表的读数变大。 （4）最后电流表指向0,电压表的读数等于。 2.解释 闭合后，电流由电源的正极流向电容器的正极板，同时电流从电容器的负极板流向电源的负极。随着两极板间电势差的增大，充电电流逐渐减小至0，此时电容器两极板带有一定的等量异种电荷。 （二）、放电过程（开关闭合在2处） 1.现象 （1）白炽灯开始较亮，逐渐变暗，直至熄灭。 （2）电流表示数开始较大，逐渐变小，电流方向与刚才充电方向相反，直至指向0。 （3）开始电压表示数为，逐渐下降，直至为0。 2.解释 放电过程中，电容器两极板间的电压使回路中有电流产生。开始这个电压较大，因此电流较大，随着电容器极板上的正、负电荷的中和，两极板间的电压逐渐减小，电流也减小，最后放电结束两极板间不存在电压，电流为零。 （三）、结论 当电容器极板上所储存的电荷发生变化时，电路中就有电流流过；若电容器极板上所储存的电荷量恒定不变时，则电路中就没有电流流过。电路中的电流为。 二、例题精选 例1．某同学用传感器做“观察电容器的充、放电现象”实验，采用的实验电路如图所示。将开关先与“1”端闭合，对电容器进行充电，充电完毕后再将开关与“2”端闭合，电容器放电。在下列通过传感器的电流随时间变化的四个图像中，正确的是（ ） A. B. C. D. 例2．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。 图1 （1） 先将开关接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 （2） 待电压表示数稳定后，将开关接2，测得电流随时间变化的图线如图2所示。则放电过程中通过的电荷量__ _ _ _ C（结果保留2位有效数字）。 图2 （3） 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”）。 三、强化训练 1．图甲是用传感器观察电容器充放电过程的实验电路图，图乙是用电压传感器和电流传感器采集的电容器充放电过程的电压、电流变化图像，下列说法正确的是（     ） A．当开关S由1变为2时，电流表中的电流从a流向b B．图乙中图像①记录的是电容器充放电过程中，电流的变化情况 C．如果不改变图甲中电路的其他参量，只改变电阻R的阻值大小，图乙中放电过程图像与坐标轴围成图形的面积也会发生改变 D．当电容器充好电后，两极板间的电压为1.5 V，所带电荷量为，则电容约为3300 μF 2．某同学利用电流传感器设计了图甲所示的电路来观察电容器充、放电过程。先将开关S接1，待充电完成后，把开关S与2接通，电容器通过电阻R放电，电流传感器将电流信息传入计算机，显示出电流随时间变化的I-t图像如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A．电容器电容大小未知无法求出充满电后电容器的电荷量 B．只减小电阻R，放电时间将变短 C．整个放电过程，电容器两端的电压随时间均匀减小至零 D．只减小电阻R，新得到的I-t曲线与纵轴的交点值变小 3．某同学用如图所示的电路，借助电流传感器研究不同元件通电时的电流变化情况，实验室提供的元件有小灯泡、定值电阻、电感线圈和电容器。时刻闭合开关S，测得通过不同元件的电流随时间变化的图像如图所示，则通过电感线圈的图像为（　　） A．图甲 B．图乙 C．图丙 D．图丁 4．用传感器观察电容器充、放电过程的实验电路如图甲所示，电源电动势为8V，内阻忽略不计。先使开关S掷向1端，电源向电容器充电，这个过程瞬间完成。然后把开关S掷向2，电容器通过电阻R放电，电流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如图乙所示。下列说法正确的是（     ） A．S接1时，电容器充电，电容器的电容逐渐增大 B．S接2时，电容器放电，电容器的板间电压保持不变 C．电容器放电过程中，电流从左到右经过电阻R D．在图中图线与横轴所围的面积表示电容器放电过程中释放的电荷量 5．在“观察电容器的充、放电现象”的实验中，实验小组按如图所示实验电路接线。把开关S接1，电源给电容器充电，把开关S接2，电容器对电阻放电，电流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图像。在一次充、放电过程中，图像可能是（     ） A． B． C． D． 6．如图所示，开关S接1，电源给电容器C充电；然后开关S接2，电容器C对电阻R放电，其电流随时间变化的图线是下列图中的实线所示。若仅增大电阻R的阻值，则图线应该是下列图中哪个虚线所示（     ） A． B． C． D． 7．①如图甲所示的实验装置可用来探究影响平行板电容器电容的因素，使电容器带电后与电源断开，将电容器左侧极板和静电计外壳均接地，电容器右侧极板与静电计金属球相连。观察静电计指针偏转角度的大小，可推知电容器两极板间电势差的大小。 (1)在实验中观察到的现象是______（填正确答案的标号） A．将左极板向上移动一段距离，静电计指针的张角变小 B．向两极板间插入陶瓷片时，静电计指针的张角变大 C．将左极板右移，静电计指针的张角变小 D．将左极板拿走，静电计指针的张角变为零 (2)某同学用两片锡箔纸做电极，用三张电容纸（某种绝缘介质材料）依次间隔夹着两层锡箔纸，一起卷成圆柱形，然后各自引出引线，如图乙、丙所示，最后密封在塑料瓶中，电容器便制成了。为增大该电容器的电容，下列方法可行的有______（填正确答案的标号）。 A．增大电容纸的厚度 B．增大锡箔纸的厚度 C．减小电容纸的厚度 D．同时增大锡箔纸和电容纸的面积 ②某同学用电流传感器观察电容器的放电过程，甲图为该实验电路图，其中电源电压恒为该同学先将开关接1为电容器充电，待电容器充满电再将开关接2，利用传感器记录电容器放电过程，得到该电容器放电过程的图像如图乙所示。 (3)下列各图是描述电容器充电时电荷量、电压、电容之间关系的图像，其中错误的是______。 A． B． C． D． (4)图像与时间轴所围的面积共含有42个小方格，估算电容器在放电过程中释放的电荷量为______（结果保留两位有效数字）。 8． (1)“探究电容器充放电”的实验装置示意图如图甲所示，电容器充电完后，上极板带___________（选填“正电荷”或“负电荷”）；电容器放电，通过电流计的电流方向是___________（选填“左”或“右”）。 (2)如图乙所示的实验装置可用来探究影响平行板电容器电容的因素，使电容器带电后与电源断开，将电容器左侧极板和静电计外壳均接地，电容器右侧极板与静电计金属球相连。该实验使用的科学方法是___________ A．类比法 B．控制变量法 C．假设法 D．微小量放大法 (3)如图乙所示为探究平行板电容器电容大小决定因素的实验，给电容器充电后与电源断开，将M 极板向左移动少许，则静电计指针的偏转角将___________；将一块陶瓷板插入M、N 两极板之间，则静电计指针的偏转角___________。（均选填"增大""减小"或"不变"） (4)用同一电路分别给两个不同的电容器充电，电容器的电容 C1> C2，充电时电流随时间变化的图像如图丙所示，其中对应电容为 C1的电容器充电过程 I-t 图像的是___________（选填1或2）。 学科网（北京）股份有限公司 $ 2026-2027年第一学期高二期中复习专题 观察电容器充、放电现象 一、核心知识点 （一）、充电过程（开关闭合在1处） 1.现象 （1）白炽灯开始较亮，逐渐变暗，直至熄灭。 （2）电流表的读数由大变小。 （3）电压表的读数变大。 （4）最后电流表指向0,电压表的读数等于。 2.解释 闭合后，电流由电源的正极流向电容器的正极板，同时电流从电容器的负极板流向电源的负极。随着两极板间电势差的增大，充电电流逐渐减小至0，此时电容器两极板带有一定的等量异种电荷。 （二）、放电过程（开关闭合在2处） 1.现象 （1）白炽灯开始较亮，逐渐变暗，直至熄灭。 （2）电流表示数开始较大，逐渐变小，电流方向与刚才充电方向相反，直至指向0。 （3）开始电压表示数为，逐渐下降，直至为0。 2.解释 放电过程中，电容器两极板间的电压使回路中有电流产生。开始这个电压较大，因此电流较大，随着电容器极板上的正、负电荷的中和，两极板间的电压逐渐减小，电流也减小，最后放电结束两极板间不存在电压，电流为零。 （三）、结论 当电容器极板上所储存的电荷发生变化时，电路中就有电流流过；若电容器极板上所储存的电荷量恒定不变时，则电路中就没有电流流过。电路中的电流为。 二、例题精选 例1．某同学用传感器做“观察电容器的充、放电现象”实验，采用的实验电路如图所示。将开关先与“1”端闭合，对电容器进行充电，充电完毕后再将开关与“2”端闭合，电容器放电。在下列通过传感器的电流随时间变化的四个图像中，正确的是（ ） A. B. C. D. 【答案】A 例2．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。 图1 （1） 先将开关接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 （2） 待电压表示数稳定后，将开关接2，测得电流随时间变化的图线如图2所示。则放电过程中通过的电荷量__ _ _ _ C（结果保留2位有效数字）。 图2 （3） 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） D （2） （、均可） （3） ；电压表 三、强化训练 1．图甲是用传感器观察电容器充放电过程的实验电路图，图乙是用电压传感器和电流传感器采集的电容器充放电过程的电压、电流变化图像，下列说法正确的是（     ） A．当开关S由1变为2时，电流表中的电流从a流向b B．图乙中图像①记录的是电容器充放电过程中，电流的变化情况 C．如果不改变图甲中电路的其他参量，只改变电阻R的阻值大小，图乙中放电过程图像与坐标轴围成图形的面积也会发生改变 D．当电容器充好电后，两极板间的电压为1.5 V，所带电荷量为，则电容约为3300 μF 【答案】D 【详解】A．当开关S接1时，电容器充电，上极板带正电，当开关S由1变为2时，电容器放电，电流表中的电流从b流向a，故A错误； B．电容器充电过程中电压先增大后不变，放电过程中电压减小，故图乙中图像①记录的是电容器充放电过程中，电压的变化情况，故B错误； C．由甲图可知，只改变电阻R的阻值大小，不会改变充电结束时电容器两极板间的电压，两极板间的电压等于电源的电动势，由 可知充电过程电容器带电量不变，图像与坐标轴围成的面积表示电量，即充电过程图像与坐标轴围成的面积大小不变，故C错误； D．由电容定义式可得，故D正确。 故选D。 2．某同学利用电流传感器设计了图甲所示的电路来观察电容器充、放电过程。先将开关S接1，待充电完成后，把开关S与2接通，电容器通过电阻R放电，电流传感器将电流信息传入计算机，显示出电流随时间变化的I-t图像如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A．电容器电容大小未知无法求出充满电后电容器的电荷量 B．只减小电阻R，放电时间将变短 C．整个放电过程，电容器两端的电压随时间均匀减小至零 D．只减小电阻R，新得到的I-t曲线与纵轴的交点值变小 【答案】B 【详解】A．图像与坐标轴围成的面积表示电荷量，虽然电容未知，但可以通过数格子的方法估算面积求出，故A错误； B．只减小电阻，放电电流变大，放电过程变快，放电时间将变短，故B正确； C．由图乙可知，放电电流随时间非线性减小，根据欧姆定律，电容器两端的电压也随时间非线性减小，故C错误； D．充电完成后电容器两端电压等于电源电动势，放电初始时刻时，电流，只减小电阻，初始电流变大，即曲线与纵轴的交点值变大，故D错误。 故选B。 3．某同学用如图所示的电路，借助电流传感器研究不同元件通电时的电流变化情况，实验室提供的元件有小灯泡、定值电阻、电感线圈和电容器。时刻闭合开关S，测得通过不同元件的电流随时间变化的图像如图所示，则通过电感线圈的图像为（　　） A．图甲 B．图乙 C．图丙 D．图丁 【答案】C 【详解】闭合开关后，通过定值电阻的电流不变，应该对应图甲。由于小灯泡的电阻率会随温度的升高而增大，所以通过小灯泡的电流会逐渐减少，但不会为0，应该对应图乙。电感线圈由于自感，所以闭合开关瞬间电流为0，然后慢慢增大，对应图丙。电容器在闭合开关瞬间处于充电状态，然后慢慢减少，充电结束，电流为0，对应图丁。 故选C。 4．用传感器观察电容器充、放电过程的实验电路如图甲所示，电源电动势为8V，内阻忽略不计。先使开关S掷向1端，电源向电容器充电，这个过程瞬间完成。然后把开关S掷向2，电容器通过电阻R放电，电流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如图乙所示。下列说法正确的是（     ） A．S接1时，电容器充电，电容器的电容逐渐增大 B．S接2时，电容器放电，电容器的板间电压保持不变 C．电容器放电过程中，电流从左到右经过电阻R D．在图中图线与横轴所围的面积表示电容器放电过程中释放的电荷量 【答案】D 【详解】A．由电容决定式可知，电容器充、放电过程不会影响电容器的电容，所以S接1时，电容器充电，电容器的电容不变，故A错误； B．S接2时，电容器放电，其带电量Q减少，则根据可知，由于电容器的电容不变，所以电容器的板间电压减小，故B错误； C．当S接1时，电容器充电，所以电容器上极板带正电，下极板带负电；当S接2时，电容器放电，其放电电流从电容器的正极板经外电路流入电容器的负极板，所以电容器放电过程中，电流从右到左经过电阻R，故C错误； D．由公式可知，图线与横轴所围的面积表示电容器放电过程中释放的电荷量，故D正确。 故选D。 5．在“观察电容器的充、放电现象”的实验中，实验小组按如图所示实验电路接线。把开关S接1，电源给电容器充电，把开关S接2，电容器对电阻放电，电流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图像。在一次充、放电过程中，图像可能是（     ） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】充电过程电流为正方向，大小从最大逐渐衰减到0，且衰减得越来越慢，曲线是下降的衰减曲线；放电过程电流为负方向（与充电电流方向相反），大小从最大逐渐衰减到0，即电流绝对值从最大逐渐减小到0。 故选A。 6．如图所示，开关S接1，电源给电容器C充电；然后开关S接2，电容器C对电阻R放电，其电流随时间变化的图线是下列图中的实线所示。若仅增大电阻R的阻值，则图线应该是下列图中哪个虚线所示（     ） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】如果仅将电阻R的阻值变大，则电容器放电电流会减小，则放电变慢，因电容器带电量一定，可知放电时间变长。 故选D。 7．①如图甲所示的实验装置可用来探究影响平行板电容器电容的因素，使电容器带电后与电源断开，将电容器左侧极板和静电计外壳均接地，电容器右侧极板与静电计金属球相连。观察静电计指针偏转角度的大小，可推知电容器两极板间电势差的大小。 (1)在实验中观察到的现象是______（填正确答案的标号） A．将左极板向上移动一段距离，静电计指针的张角变小 B．向两极板间插入陶瓷片时，静电计指针的张角变大 C．将左极板右移，静电计指针的张角变小 D．将左极板拿走，静电计指针的张角变为零 (2)某同学用两片锡箔纸做电极，用三张电容纸（某种绝缘介质材料）依次间隔夹着两层锡箔纸，一起卷成圆柱形，然后各自引出引线，如图乙、丙所示，最后密封在塑料瓶中，电容器便制成了。为增大该电容器的电容，下列方法可行的有______（填正确答案的标号）。 A．增大电容纸的厚度 B．增大锡箔纸的厚度 C．减小电容纸的厚度 D．同时增大锡箔纸和电容纸的面积 ②某同学用电流传感器观察电容器的放电过程，甲图为该实验电路图，其中电源电压恒为该同学先将开关接1为电容器充电，待电容器充满电再将开关接2，利用传感器记录电容器放电过程，得到该电容器放电过程的图像如图乙所示。 (3)下列各图是描述电容器充电时电荷量、电压、电容之间关系的图像，其中错误的是______。 A． B． C． D． (4)图像与时间轴所围的面积共含有42个小方格，估算电容器在放电过程中释放的电荷量为______（结果保留两位有效数字）。 【答案】(1)C (2)CD (3)A (4) 【详解】（1）A．电容器带电后与电源断开，因此极板带电量保持不变。左极板上移，正对面积减小，由可知减小。由可知增大，因此静电计的指针张角变大，故A错误； B．插入陶瓷片，相对介电常数增大，由可知增大。由可知减小，因此静电计的指针张角变小，故B错误； C．左极板右移，极板间距减小，由可知增大。由可知减小，因此静电计的指针张角变小，故C正确； D．拿走左极板，电荷仍分布在剩余的右极板与静电计上，电势差不为零，张角不会变为零，故D错误。 故选C。 （2）AC．电容纸是极板间的电介质，其厚度对应极板间距，减小，由可知增大，故A错误，C正确； B．锡箔纸是极板，由可知，电容的大小由正对面积、间距、介质决定，和极板自身厚度无关，故B错误； D．增大锡箔纸和电容纸的面积，相当于增大极板正对面积，由可知增大，故D正确。 故选CD。 （3）A．图像显示随线性增大，违背电容的物理意义，是错误图像，故A错误，符合题意； B．图中为定值，符合电容属性，故B正确，不符合题意； C．由，不变时与成正比，图像是过原点的直线，故C正确，不符合题意； D．图中为定值，符合电容属性，故D正确，不符合题意。 故选A。 （4）图像与时间轴围成的面积代表放电总电荷量，由图可知每个小方格代表的电荷量为，共42个小方格，总电荷量为 8． (1)“探究电容器充放电”的实验装置示意图如图甲所示，电容器充电完后，上极板带___________（选填“正电荷”或“负电荷”）；电容器放电，通过电流计的电流方向是___________（选填“左”或“右”）。 (2)如图乙所示的实验装置可用来探究影响平行板电容器电容的因素，使电容器带电后与电源断开，将电容器左侧极板和静电计外壳均接地，电容器右侧极板与静电计金属球相连。该实验使用的科学方法是___________ A．类比法 B．控制变量法 C．假设法 D．微小量放大法 (3)如图乙所示为探究平行板电容器电容大小决定因素的实验，给电容器充电后与电源断开，将M 极板向左移动少许，则静电计指针的偏转角将___________；将一块陶瓷板插入M、N 两极板之间，则静电计指针的偏转角___________。（均选填"增大""减小"或"不变"） (4)用同一电路分别给两个不同的电容器充电，电容器的电容 C1> C2，充电时电流随时间变化的图像如图丙所示，其中对应电容为 C1的电容器充电过程 I-t 图像的是___________（选填1或2）。 【答案】(1) 正电荷 右 (2)B (3) 增大 减小 (4)2 【详解】（1）[1]图甲中，电源符号的长线端为正极。充电时，开关接，电容器上极板与电源正极相连，下极板与电源负极相连，因此充电后上极板带正电荷。 [2]放电时，开关接，电源与放电回路断开。放电电流在外电路中由带正电的上极板流向带负电的下极板，经过灵敏电流计时由左向右，故填“右”。 （2）平行板电容器的电容与极板正对面积、极板间距及板间电介质有关。探究其中一个因素的影响时，保持其余因素不变，只改变该因素，再观察静电计指针偏角的变化，这种科学方法是控制变量法。 故选B。 （3）[1]电容器充电后与电源断开，忽略漏电，其所带电荷量的绝对值不变。静电计测量两极板间电势差的大小，电势差越大，指针偏角越大。设极板正对面积为，极板间距为，板间介质的介电常数为，静电力常量为。由平行板电容器的电容决定式可知，将板向左移动少许，极板间距增大，电容减小。设两极板间电势差的大小为，由电容定义式得 电荷量不变，电容减小，两极板间电势差增大，故静电计指针的偏角增大。 [2]将陶瓷板插入两极板间，板间介质的介电常数增大，电容随之增大。在电荷量不变时，由上述电势差与电容的关系可知，两极板间电势差减小，故静电计指针的偏角减小。 （4）图丙为充电电流随时间变化的图像，图线与时间轴所围面积表示充电过程中通过电路的电荷量，也等于电容器充电完成后所带的电荷量。用同一电路分别充电，充电完成后两个电容器的电压相同，记为，所带电荷量分别记为和。由电容定义式可得， 电容较大的电容器最终所带电荷量较多，对应图线所围面积较大。图线②所围面积较大，故对应电容为的电容器。 故选2。 学科网（北京）股份有限公司 $