专题7 观察电容器的充放电现象 期中专题强化-2026-2027学年高二上学期物理人教版必修第三册

人教版必修3高二物理上学期期中专题强化 专题7 观察电容的充放电现象 知识强化 原理及 装置图 当开关S接1时，电容器接通电源，在静电力作用下自由电子从正极板经过电源向负极板移动，正负极板带等量正、负电荷，电荷移动过程中形成电流。当开关S接2时，电容器对电阻R放电，正、负电荷中和，形成放电电流 实验步骤 (1)按图接好电路 (2)把单刀双掷开关S打在上面，使触点1和开关连通，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打在下面，使触点2和开关连通，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 数据处理 (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灵敏电流表的电荷量，也等于电容器的充电电荷量或放电电荷量 (2)估算电容器的充电电荷量或放电电荷量的方法：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)。电容器的充电电荷量或放电电荷量等于一个小方格代表的电荷量乘以方格数 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 典例剖析 【典例1】(2025·辽宁省部分学校联考)在“用传感器观察电容器的充、放电过程”实验中，按图甲所示连接电路。单刀双掷开关S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。其中C表示电容器的电容，R表示电阻的阻值，E表示电源的电动势(电源内阻可忽略)。 (1)(4分)开关S改接2后，电容器进行的是　　　　(填“充电”或“放电”)过程。此过程得到的I-t图像如图乙所示。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曲线与横轴所围成的面积将　　　　(填“增大”“不变”或“减小”)；  (2)(2分)若R=500 Ω，结合放电过程获取的I-t图像，则加在电容器两极板的最大电压约为　　　　 V；  (3)(2分)改变电路中某一元件的参数对同一电容器进行两次充电，两次充电对应的电容器电荷量Q随时间t变化的图像分别如图丙中a、b所示。根据图像分析：a、b两条曲线不同是　　　　(填“R”或“E”)不同造成的；  (4)(2分)电容器充电过程实际是克服极板上电荷的静电力做功，使电势能增加的过程(即极板间储存电场能的过程)，若某次充电过程的两极板间电压U与电荷量Q的关系图像如图丁所示，请类比v-t图像求位移的方法，计算该充电过程电容器储存的电场能为　　　　(用U0、Q0表示)。  【总结提升】电容器充、放电现象中的几点注意事项 1.电容器充电时电流流向正极板，电容器放电时电流从正极板流出，且充、放电电流均逐渐减小至零。 2.电容器充、放电过程，电容器的电容不变，极板上所带电荷量和电压按正比关系变化。 3.电容器充、放电过程，I-t图中曲线与横轴围成的面积表示电容器储存的电荷量。 4.在i-t图像中，根据Im=可知，图像的峰值由电容器充电结束或放电开始时其两极板间的电势差和电路总电阻决定。 【典例2】(2025·湖北武汉市模拟)某同学用如图(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V(可视为理想电压表)，定值电阻R，电流传感器(不考虑内阻)，计算机，单刀双掷开关S，导线若干。 (1)(2分)将S接1，电压表示数逐渐增大，最后稳定在8 V。在此过程中，电流传感器的示数　　　　；  A.一直稳定在某一数值 B.先迅速升至某一数值后逐渐减小为零 C.先逐渐增大，后逐渐减小为零 D.先逐渐增大，后逐渐减小至某一非零数值 (2)(6分)电容器充电完成后，电容器　　　　极板带正电(选填“上”或“下”)，再将S接2，通过电流传感器将电流信息传入计算机，画出电流随时间变化的I-t图像，如图(b)，t=1.2 s时，I=1.0 mA，图中两阴影部分的面积之比为S1∶S2=3∶2，则t=1.2 s时，电容器两极板间电压UC=　　　　 V，电阻R=　　　　 kΩ；(结果均保留2位有效数字)  (3)(2分)图(b)中t=1.2 s时刻，图线切线的斜率大小k=0.781 mA/s，由此可计算电容器的电容C=　　　　 F(结果保留2位有效数字)。  针对性训练 1．（2027河南焦作学情调研）某同学用图甲所示的电路研究电容器的充、放电过程。图丙所示实验装置是用来探究影响平行板电容器的因素，其中电容器左侧极板A和静电计外壳接地，电容器右极板B与静电计金属球相连。使电容器充电后与电源断开。 (1)图甲当开关S接“1”达到稳定后，电容器下极板带________（选填“正”或“负”）电。 (2)图甲开关S接“2”前，将电流传感器串联在左侧电路中，接着将开关S接“2”，与电流传感器连接的计算机描绘出电路中的电流I随时间t变化的I—t图像如图乙所示，通过分析可知，图中图像与横轴围成的面积表示的物理量是________。 (3)已知电源电压为3V，测得I—t曲线与横轴围成的面积为2.5mA·s，则电容器的电容C=________F（结果保留两位有效数字）。 (4)图丙中，静电计是测量下列哪一个物理量的仪器________。 A．电荷量 B．电容 C．电势差 2. (分)（2027江西重点高中限时训练）“宋应星”研究小组在测定电容器电容的实验中,将电容器、电压传感器、阻值为的电阻、电源、单刀双掷开关按如图甲所示的电路图进行连接,先使开关与相连,电源给电容器充电,充电完毕后把开关掷向,电容器放电,直至放电完毕,与电压传感器连接的计算机所记录的电压随时间变化的图线如图乙所示,且计算机对图乙进行数据处理并记录了图线与时间轴所围面积的信息。 (1)该电容器的电容为＿＿＿＿＿F。(结果保留两位有效数字) (2)放电电流与充电电流方向＿＿＿＿＿(填“相同”或“相反”)。 (3)改变电阻的阻值＿＿＿＿＿(填“会”或“不会”)影响电容器所带最大电荷量。 3．（2027山西名校质检）电容器是一种重要的电学元件，在电工、电子技术中应用广泛，使用图甲所示电路观察电容器的充、放电过程。电路中的电流传感器可以捕捉瞬时的电流变化，它与计算机相连，可显示电流随时间的变化。图甲直流电源电动势、内阻不计，充电前电容器带电量为零。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曲线如图乙所示。 (1)乙图中阴影部分的面积________（选填“>”、“<”或“=”）； (2)已知，则该电容器的电容值约为________F（计算结果保留两位有效数字）； (3)由甲、乙两图可判断阻值________（选填“>”或“<”）。 4.(8 分)（2027陕西榆林重点高中月考）晓强同学在探究电容器的充电、放电现象时,选用了如图甲所示的电容器. (1)(单选)对图甲中电容器的认识,下列说法正确的是＿＿＿＿＿. A. 电容器是存储电流的容器 B. 在电容器安全的前提下,无论加在电容器两端的电压为多少,电容器的电容始终为 C. 加在这个电容器两端的电压低于 时,电容器不能工作 D. (2)(单选)晓强同学将图甲中电容器按如图乙所示的方式连接在电路中,图乙中两电流表均为理想电流表. 实验时,将单刀双掷开关接 1,下列说法正确的是＿＿＿＿. A. 电流表 的指针迅速偏转,然后再立即变为 0 B. 电流表 的指针迅速偏转到一定角度,然后保持不变 C. 电流表 的指针逐渐偏转,然后再立即变为 0 D. 电流表 的指针逐渐偏转,然后保持不变 (3)单刀双掷开关接 2 时,电容器立即放电,开关接 1 和接 2 时流过定值电阻 的电流方向＿＿＿＿(填“相同”或“相反”);单刀双掷开关接 2 时,若流过电流表 的电荷量约为 ,则电源的电压约为 =＿＿＿＿;晓强同学为了探究电容器的充、放电,进行了两次实验:第一次定值电阻的阻值为 ,第二次定值电阻的阻值为 ,若两次放电电流随时间的变化规律分别为图丙中的 、,,则第二次放电时电流随时间的变化图线为＿＿＿＿(填“”或“”). 5．（9分）（2027云南联考）如图甲所示，用传感器观察电容器的放电过程． （1）开关与1端相连，电源向电容器充电；然后把开关掷向2端，电容器通过电阻＿＿＿＿（填“充电”或“放电”），传感器将电流信息传入计算机，屏幕上显示出＿＿＿＿（填“电压”或“电流”）随时间变化的图像； （2）某同学得到的上述图像如图乙所示，由曲线与坐标轴所围面积可估算电容器在全部放电过程中释放的＿＿＿＿（填“电荷量”或“电压”）． 6.(10分)(2025·河南省十校联考)某同学用如图甲所示电路研究电容器的充放电规律，直流电源的电动势为6 V。 (1)(2分)将单刀双掷开关合向“1”，电流传感器记录电容器充电电流随时间变化规律如图乙所示，则图乙中图线与横坐标轴所围的面积的物理意义为　　　　　　　　　　　　　。  (2)(4分)充电结束时电容器两端的电压为U=　　　　　 V，结合图像面积可知，电容器的电容为C=　　　　　F(最后一空结果保留两位有效数字)。  (3)(4分)将单刀双掷开关合向“2”，得到放电电流随时间变化的图像，从图像上得到放电电流的最大值为I1，图线与横坐标轴所围的面积为S1；将R调大，将开关合向“1”后再合向“2”，再次得到的放电电流随时间变化的图像，从图像上得到放电电流的最大值为I2，图线与横坐标轴所围的面积为S2。则I1　　　　　I2，S1　　　　　S2(均选填“>”“<”或“=”)。  7 (2025·福建福州市检测)许多中学实验室逐渐普及了传感器使用，某中学有个学习小组的同学用电流传感器做“观察电容器的充、放电现象”，设计了如图甲所示电路。 (1)K断开，使开关S与2相连，电源对电容器充电，这个过程可在极短时间内完成，充满电的电容器左极板带　　　电(填“正”或“负”)。  (2)然后把开关S掷向1端，电容器通过电阻R1放电，传感器将电流传入计算机，屏幕上显示出电容器充放电过程电流随时间变化的I-t图像如图乙所示，充放电过程I-t曲线与横轴所围成的面积表示的物理量是　　　。  (3)根据I-t图像可估算电容器在全部放电过程释放的电荷量为　　　 C。(结果保留两位有效数字)  (4)已知直流电源的电动势为10 V，内阻忽略不计，则电容器的电容为　　　 F。(结果保留两位有效数字)  (5)如果不改变电路其他参数，闭合开关K，重复上述实验，则放电时I-t曲线与横轴所围成的面积将　　　(填“变大”“不变”或“变小”)；放电时间将　　　(填“变长”“不变”或“变短”)。  8　(2024·广西卷·12)某同学为探究电容器充、放电过程，设计了图甲实验电路。器材如下：电容器，电源E(电动势6 V，内阻不计)，电阻R1=400.0 Ω，电阻R2=200.0 Ω，电流传感器，开关S1、S2，导线若干。实验步骤如下： (1)断开S1、S2，将电流传感器正极与a节点相连，其数据采样频率为5 000 Hz，则采样周期为　　　　　　 s；  (2)闭合S1，电容器开始充电，直至充电结束，得到充电过程的I-t曲线如图乙，由图乙可知开关S1闭合瞬间流经电阻R1的电流为　　　　　　 mA(结果保留3位有效数字)；  (3)保持S1闭合，再闭合S2，电容器开始放电，直至放电结束，则放电结束后电容器两极板间电压为　　　　　　 V；  (4)实验得到放电过程的I-t曲线如图丙，I-t曲线与坐标轴所围面积对应电容器释放的电荷量为0.018 8 C，则电容器的电容C为　　　　　　 μF。图丙中I-t曲线与横坐标、直线t=1 s所围面积对应电容器释放的电荷量为0.003 8 C，则t=1 s时电容器两极板间电压为　　　　　　 V(结果保留2位有效数字)。  1 学科网（北京）股份有限公司 $ 人教版必修3高二物理上学期期中专题强化 专题7 观察电容的充放电现象 知识强化 原理及 装置图 当开关S接1时，电容器接通电源，在静电力作用下自由电子从正极板经过电源向负极板移动，正负极板带等量正、负电荷，电荷移动过程中形成电流。当开关S接2时，电容器对电阻R放电，正、负电荷中和，形成放电电流 实验步骤 (1)按图接好电路 (2)把单刀双掷开关S打在上面，使触点1和开关连通，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打在下面，使触点2和开关连通，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 数据处理 (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灵敏电流表的电荷量，也等于电容器的充电电荷量或放电电荷量 (2)估算电容器的充电电荷量或放电电荷量的方法：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)。电容器的充电电荷量或放电电荷量等于一个小方格代表的电荷量乘以方格数 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 典例剖析 【典例1】(2025·辽宁省部分学校联考)在“用传感器观察电容器的充、放电过程”实验中，按图甲所示连接电路。单刀双掷开关S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。其中C表示电容器的电容，R表示电阻的阻值，E表示电源的电动势(电源内阻可忽略)。 (1)(4分)开关S改接2后，电容器进行的是　　　　(填“充电”或“放电”)过程。此过程得到的I-t图像如图乙所示。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曲线与横轴所围成的面积将　　　　(填“增大”“不变”或“减小”)；  (2)(2分)若R=500 Ω，结合放电过程获取的I-t图像，则加在电容器两极板的最大电压约为　　　　 V；  (3)(2分)改变电路中某一元件的参数对同一电容器进行两次充电，两次充电对应的电容器电荷量Q随时间t变化的图像分别如图丙中a、b所示。根据图像分析：a、b两条曲线不同是　　　　(填“R”或“E”)不同造成的；  (4)(2分)电容器充电过程实际是克服极板上电荷的静电力做功，使电势能增加的过程(即极板间储存电场能的过程)，若某次充电过程的两极板间电压U与电荷量Q的关系图像如图丁所示，请类比v-t图像求位移的方法，计算该充电过程电容器储存的电场能为　　　　(用U0、Q0表示)。  答案　(1)放电　不变　(2)1.2　(3)E　(4)U0Q0 解析　(1)开关S改接2后，电容器进行的是放电过程。只减小电阻R的阻值，不改变电容的带电荷量，则此过程，电容的放电量不变，则I-t曲线与横坐标轴所围成的面积不变； (2)若R=500 Ω，由题图乙可知，放电过程的最大电流为2.4 mA，则加在电容器两极板的最大电压约为U=IR=1.2 V。 (3)a、b两条曲线分别趋近于不同最大值，则电容器带的最大电荷量不同，根据Q=CU可知，两次不同是电源的电动势E不同造成的； (4)该充电过程电容器储存的电场能等于U-Q图像与Q轴围成的“面积”，大小为U0Q0。 【总结提升】电容器充、放电现象中的几点注意事项 1.电容器充电时电流流向正极板，电容器放电时电流从正极板流出，且充、放电电流均逐渐减小至零。 2.电容器充、放电过程，电容器的电容不变，极板上所带电荷量和电压按正比关系变化。 3.电容器充、放电过程，I-t图中曲线与横轴围成的面积表示电容器储存的电荷量。 4.在i-t图像中，根据Im=可知，图像的峰值由电容器充电结束或放电开始时其两极板间的电势差和电路总电阻决定。 【典例2】(2025·湖北武汉市模拟)某同学用如图(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V(可视为理想电压表)，定值电阻R，电流传感器(不考虑内阻)，计算机，单刀双掷开关S，导线若干。 (1)(2分)将S接1，电压表示数逐渐增大，最后稳定在8 V。在此过程中，电流传感器的示数　　　　；  A.一直稳定在某一数值 B.先迅速升至某一数值后逐渐减小为零 C.先逐渐增大，后逐渐减小为零 D.先逐渐增大，后逐渐减小至某一非零数值 (2)(6分)电容器充电完成后，电容器　　　　极板带正电(选填“上”或“下”)，再将S接2，通过电流传感器将电流信息传入计算机，画出电流随时间变化的I-t图像，如图(b)，t=1.2 s时，I=1.0 mA，图中两阴影部分的面积之比为S1∶S2=3∶2，则t=1.2 s时，电容器两极板间电压UC=　　　　 V，电阻R=　　　　 kΩ；(结果均保留2位有效数字)  (3)(2分)图(b)中t=1.2 s时刻，图线切线的斜率大小k=0.781 mA/s，由此可计算电容器的电容C=　　　　 F(结果保留2位有效数字)。  答案　(1)B　(2)上　3.2　3.2　(3)4.0×10-4 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迅速增大到某一最大值，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)根据电路图可知充电结束后电容器上极板带正电； t=1.2 s时，I=1.0 mA，此时电容器两端的电压为UC=IR 电容器开始放电前两端电压为8 V， 根据I-t图像与横轴围成的面积表示放出的电荷量可得0~1.2 s放出的电荷量为Q1=ΔUC=(8 V-1.0×10-3×R)C 1.2 s后到放电结束放出的电荷量为Q2=ΔU'·C=1.0×10-3·RC 根据题意== 解得R=3.2 kΩ，UC=3.2 V (3)电容器的电容C==== 代入数值解得C= F≈4.0×10-4 F。 针对性训练 1．（2027河南焦作学情调研）某同学用图甲所示的电路研究电容器的充、放电过程。图丙所示实验装置是用来探究影响平行板电容器的因素，其中电容器左侧极板A和静电计外壳接地，电容器右极板B与静电计金属球相连。使电容器充电后与电源断开。 (1)图甲当开关S接“1”达到稳定后，电容器下极板带________（选填“正”或“负”）电。 (2)图甲开关S接“2”前，将电流传感器串联在左侧电路中，接着将开关S接“2”，与电流传感器连接的计算机描绘出电路中的电流I随时间t变化的I—t图像如图乙所示，通过分析可知，图中图像与横轴围成的面积表示的物理量是________。 (3)已知电源电压为3V，测得I—t曲线与横轴围成的面积为2.5mA·s，则电容器的电容C=________F（结果保留两位有效数字）。 (4)图丙中，静电计是测量下列哪一个物理量的仪器________。 A．电荷量 B．电容 C．电势差 答案．(1)负 (2)电荷量 (3)8.3× (4)C 解析 (1)图甲当开关S接“1”后，电源给电容器充电，根据充电电流方向，达到稳定后，电容器下极板带负电。 (2)图甲开关S接“2”前，将电流传感器串联在左侧电路中，接着将开关S接“2”，电容器放电，与电流传感器连接的计算机描绘出电路中的电流I随时间t变化的I—t图像，与横轴围成的面积表示的物理量是电荷量。 (3)已知电源电压为U=3V，测得I—t曲线与横轴围成的面积为2.5mA·s，则电容器充满电的电荷量为Q=2.5×C，根据电容定义式，可得电容器的电容C=8.3× F。 (4)图丙中，静电计测量的物理量是电势差，C正确。 2. (分)（2027江西重点高中限时训练）“宋应星”研究小组在测定电容器电容的实验中,将电容器、电压传感器、阻值为的电阻、电源、单刀双掷开关按如图甲所示的电路图进行连接,先使开关与相连,电源给电容器充电,充电完毕后把开关掷向,电容器放电,直至放电完毕,与电压传感器连接的计算机所记录的电压随时间变化的图线如图乙所示,且计算机对图乙进行数据处理并记录了图线与时间轴所围面积的信息。 (1)该电容器的电容为＿＿＿＿＿F。(结果保留两位有效数字) (2)放电电流与充电电流方向＿＿＿＿＿(填“相同”或“相反”)。 (3)改变电阻的阻值＿＿＿＿＿(填“会”或“不会”)影响电容器所带最大电荷量。 答案 (1)　(3分) (2)相反　(2分) (3)不会　(3分) 【解析】(1)由公式结合图像可得。 (2)放电电流与充电电流方向相反。 (3)电容器电容不变,电容器两端最大充电电压不变,由公式可知，所带最大电荷量不变。 3．（2027山西名校质检）电容器是一种重要的电学元件，在电工、电子技术中应用广泛，使用图甲所示电路观察电容器的充、放电过程。电路中的电流传感器可以捕捉瞬时的电流变化，它与计算机相连，可显示电流随时间的变化。图甲直流电源电动势、内阻不计，充电前电容器带电量为零。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曲线如图乙所示。 (1)乙图中阴影部分的面积________（选填“>”、“<”或“=”）； (2)已知，则该电容器的电容值约为________F（计算结果保留两位有效数字）； (3)由甲、乙两图可判断阻值________（选填“>”或“<”）。 答案．(1)= (2)0.15 (3)< 【解析】（1）根据可知，曲线图像与对应时间轴所围成的面积表示电荷量，充电和放电电荷量相等，所以乙图中阴影部分的面积相等，即 （2）充电完成后，电容器两端电压等于电源电动势，则该电容器的电容值为 （3）由图乙可知，充电时的最大电流大于放电时的最大电流，根据欧姆定律可知 4.(8 分)（2027陕西榆林重点高中月考）晓强同学在探究电容器的充电、放电现象时,选用了如图甲所示的电容器. (1)(单选)对图甲中电容器的认识,下列说法正确的是＿＿＿＿＿. A. 电容器是存储电流的容器 B. 在电容器安全的前提下,无论加在电容器两端的电压为多少,电容器的电容始终为 C. 加在这个电容器两端的电压低于 时,电容器不能工作 D. (2)(单选)晓强同学将图甲中电容器按如图乙所示的方式连接在电路中,图乙中两电流表均为理想电流表. 实验时,将单刀双掷开关接 1,下列说法正确的是＿＿＿＿. A. 电流表 的指针迅速偏转,然后再立即变为 0 B. 电流表 的指针迅速偏转到一定角度,然后保持不变 C. 电流表 的指针逐渐偏转,然后再立即变为 0 D. 电流表 的指针逐渐偏转,然后保持不变 (3)单刀双掷开关接 2 时,电容器立即放电,开关接 1 和接 2 时流过定值电阻 的电流方向＿＿＿＿(填“相同”或“相反”);单刀双掷开关接 2 时,若流过电流表 的电荷量约为 ,则电源的电压约为 =＿＿＿＿;晓强同学为了探究电容器的充、放电,进行了两次实验:第一次定值电阻的阻值为 ,第二次定值电阻的阻值为 ,若两次放电电流随时间的变化规律分别为图丙中的 、,,则第二次放电时电流随时间的变化图线为＿＿＿＿(填“”或“”). 答案. (1)B(1 分)　(2)A(1 分)　(3)相反(2 分)　8 或 8.0(2 分)　a(2 分) 解析:(1)电容器是存储电荷的,A 错误;电容器的电容是本身固有的属性,与电容器所带的电荷量以及电容器两极板间的电压均无关,由图甲可知,电容器的电容恒为 ,B 正确;10 V 是电容器的额定电压,低于 10 V 电容器也工作,只是存储的电荷量会减少,C 错误;,D 错误. (2)单刀双掷开关接 1 时,电源对电容器充电,又由于电源对电容器充电的时间极短,充电结束回路中的充电电流为 0,因此电流表 的指针迅速偏转,然后再立即变为 0,选项 A 正确,B、C、D 错误. (3)开关接 1 时,电源对电容器充电,电容器的上极板带正电,流过定值电阻的电流从上往下,单刀双掷开关接 2 时,电容器放电,流过定值电阻的电流从下往上,因此流过定值电阻的电流方向相反;由于电容器的电容为 ,由公式 ,解得电源的电压为 ;单刀双掷开关接 2 瞬间,电容器的起始放电电流为 ,定值电阻的阻值越小,起始放电电流越大,平均放电电流 Ī 越大,又由 =Ī 可知平均放电电流越大,电容器的放电时间越短,由于 ,所以第二次的放电时间较短,因此 为第二次放电时电流随时间的变化图线. 5．（9分）（2027云南联考）如图甲所示，用传感器观察电容器的放电过程． （1）开关与1端相连，电源向电容器充电；然后把开关掷向2端，电容器通过电阻＿＿＿＿（填“充电”或“放电”），传感器将电流信息传入计算机，屏幕上显示出＿＿＿＿（填“电压”或“电流”）随时间变化的图像； （2）某同学得到的上述图像如图乙所示，由曲线与坐标轴所围面积可估算电容器在全部放电过程中释放的＿＿＿＿（填“电荷量”或“电压”）． 答案（1）放电　电流 （2）电荷量（每空3分） 【解析】（1）开关与1端相连，电源向电容器充电；然后把开关掷向2端，电容器通过电阻放电，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图像； （2）某同学得到的上述图像如图乙所示，由曲线与坐标轴所围面积可估算电容器在全部放电过程中释放的电荷量． 6.(10分)(2025·河南省十校联考)某同学用如图甲所示电路研究电容器的充放电规律，直流电源的电动势为6 V。 (1)(2分)将单刀双掷开关合向“1”，电流传感器记录电容器充电电流随时间变化规律如图乙所示，则图乙中图线与横坐标轴所围的面积的物理意义为　　　　　　　　　　　　　。  (2)(4分)充电结束时电容器两端的电压为U=　　　　　 V，结合图像面积可知，电容器的电容为C=　　　　　F(最后一空结果保留两位有效数字)。  (3)(4分)将单刀双掷开关合向“2”，得到放电电流随时间变化的图像，从图像上得到放电电流的最大值为I1，图线与横坐标轴所围的面积为S1；将R调大，将开关合向“1”后再合向“2”，再次得到的放电电流随时间变化的图像，从图像上得到放电电流的最大值为I2，图线与横坐标轴所围的面积为S2。则I1　　　　　I2，S1　　　　　S2(均选填“>”“<”或“=”)。  答案　(1)充电后电容器的带电荷量　(2)6　5.7×10-4　(3)>　= 解析　(1)根据Q=It可知，I-t图线与横坐标轴所围的面积的物理意义为充电后电容器的带电荷量。 (2)充电结束时电容器两端的电压等于电源两端电压，为U=6 V，I-t图线与横轴所围的格数为43个，则充电后电容器的带电荷量为Q=43×0.2×10-3×0.4 C=3.44×10-3 C，则电容器的电容C=≈5.7×10-4 F。 (3)根据Im=可知，R变大，则放电电流的最大值减小，则有I1>I2，R变大，两次充电电荷量相等，因此图线与横轴所围面积相等，即S1=S2。 7 (2025·福建福州市检测)许多中学实验室逐渐普及了传感器使用，某中学有个学习小组的同学用电流传感器做“观察电容器的充、放电现象”，设计了如图甲所示电路。 (1)K断开，使开关S与2相连，电源对电容器充电，这个过程可在极短时间内完成，充满电的电容器左极板带　　　电(填“正”或“负”)。  (2)然后把开关S掷向1端，电容器通过电阻R1放电，传感器将电流传入计算机，屏幕上显示出电容器充放电过程电流随时间变化的I-t图像如图乙所示，充放电过程I-t曲线与横轴所围成的面积表示的物理量是　　　。  (3)根据I-t图像可估算电容器在全部放电过程释放的电荷量为　　　 C。(结果保留两位有效数字)  (4)已知直流电源的电动势为10 V，内阻忽略不计，则电容器的电容为　　　 F。(结果保留两位有效数字)  (5)如果不改变电路其他参数，闭合开关K，重复上述实验，则放电时I-t曲线与横轴所围成的面积将　　　(填“变大”“不变”或“变小”)；放电时间将　　　(填“变长”“不变”或“变短”)。  答案　(1)负　(2)电容器存储的电荷量　(3)9.5×10-4　(4)9.5×10-5　 (5)不变　变短 解析　(1)电容器左极板与电源负极相连，充满电的电容器左极板带负电。 (2)充电时I-t曲线与横轴所围成的面积表示的物理量是电容存储的电荷量。 (3)I-t图像与横轴所围的面积表示电容器存储的电荷量，一小格的面积为ΔQ=0.1×10-3×0.5 C=5×10-5 C，总共约19格，故电容器在全部放电过程中释放的电荷量为Q=19×ΔQ=9.5×10-4 C。 (4)已知直流电源的电动势为10 V，内阻忽略不计，则电容器的电容为C==9.5×10-5 F。 (5)由于电容存储的电荷量不变，如果不改变电路其他参数，闭合开关K，重复上述实验，则放电时I-t曲线与横轴所围成的面积将不变，闭合开关K，电容器串联的电阻值减小，放电电流变大，放电时间将变短。 8　(2024·广西卷·12)某同学为探究电容器充、放电过程，设计了图甲实验电路。器材如下：电容器，电源E(电动势6 V，内阻不计)，电阻R1=400.0 Ω，电阻R2=200.0 Ω，电流传感器，开关S1、S2，导线若干。实验步骤如下： (1)断开S1、S2，将电流传感器正极与a节点相连，其数据采样频率为5 000 Hz，则采样周期为　　　　　　 s；  (2)闭合S1，电容器开始充电，直至充电结束，得到充电过程的I-t曲线如图乙，由图乙可知开关S1闭合瞬间流经电阻R1的电流为　　　　　　 mA(结果保留3位有效数字)；  (3)保持S1闭合，再闭合S2，电容器开始放电，直至放电结束，则放电结束后电容器两极板间电压为　　　　　　 V；  (4)实验得到放电过程的I-t曲线如图丙，I-t曲线与坐标轴所围面积对应电容器释放的电荷量为0.018 8 C，则电容器的电容C为　　　　　　 μF。图丙中I-t曲线与横坐标、直线t=1 s所围面积对应电容器释放的电荷量为0.003 8 C，则t=1 s时电容器两极板间电压为　　　　　　 V(结果保留2位有效数字)。  答案　(1)2×10-4　(2)15.0　(3)2　(4)4.7×103　5.2 解析　(1)采样周期为T==2×10-4 s (2)由题图乙可知开关S1闭合瞬间流经电阻R1的电流为15.0 mA； (3)放电结束后电容器两极板间电压等于R2两端电压， 根据闭合电路欧姆定律得电容器两极板间电压为UC=R2=2 V (4)充电结束后电容器两端电压为 UC'=E=6 V， 故可得ΔQ=(UC'-UC) C=0.018 8 C 解得C=4.7×103 μF 设t=1 s时电容器两极板间电压为UC″， 得(UC'-UC″) C=0.003 8 C 代入数值解得UC″≈5.2 V。 1 学科网（北京）股份有限公司 $