实验10：观察电容器的充放电现象（原卷版）

实验10：观察电容器的充放电显现【5年3考】类型角度考查要素考查内容教材实验：观察电容器的充、放电现象I-t图像(2023年山西和2023山东）数据处理电容器放电规律；I-t图像中曲线与坐标轴所围面积的意义；根据I-t图像计算电容器的电荷量U-t图像(2023年福建)数据处理电容器充放电规律；U-t图像中曲线表示的意义；总结：（1）类型角度：结合I-t图像考查电容器充、放电过程曲线物理意义和规律。（2）考察要素和内容：通过图像考查曲线与坐标轴所围面积的意义，计算电容器的电荷量。考点1:基本实验要求一、实验原理通过观察连接在回路中的电流表和电压表示数变化，得出电容器充、放电过程的特点。二、实验器材直流电源、导线、单刀双掷开关、电容器、定值电阻、电流表(电流传感器)、电压表(电压传感器)。三、实验步骤1.按图连接好电路．把单刀双掷开关S掷于1，观察电容器的充电现象，并将结果记录在表格中．将单刀双掷开关S掷于2，观察电容器的放电现象，并将结果记录在表格中．记录好实验结果，关闭电源．四、注意事项1.连接电路时注意电流表和电压表的正、负极和量程。2.对电解电容器也要注意正、负极。3.要选择电容较大的电容器。4.实验过程要在干燥的环境中进行。考点2数据处理及误差分析【数据处理】1.电容器的充电过程开关S接1时，电源给电容器充电，电容器带电量、电压逐渐增大，电流逐渐减小，最后电流为零，如图甲所示。2.电容器的放电过程开关S接2时，电容器负极板上负电荷与正极板上正电荷中和，两极板的电荷量逐渐减小，电流逐渐减小，最后电压也逐渐减为零，如图乙所示。A.高考真题感知1．（2023·福建·统考高考真题）某同学用图（a）所示的电路观察矩形波频率对电容器充放电的影响。所用器材有：电源、电压传感器、电解电容器C（，），定值电阻R（阻值）、开关S、导线若干。（1）电解电容器有正、负电极的区别。根据图（a），将图（b）中的实物连线补充完整；

（2）设置电源，让电源输出图（c）所示的矩形波，该矩形波的频率为；

（3）闭合开关S，一段时间后，通过电压传感器可观测到电容器两端的电压随时间周期性变化，结果如图（d）所示，A、B为实验图线上的两个点。在B点时，电容器处于状态（填“充电”或“放电”）在点时（填“A”或“B”），通过电阻R的电流更大；（4）保持矩形波的峰值电压不变，调节其频率，测得不同频率下电容器两端的电压随时间变化的情况，并在坐标纸上作出电容器上最大电压与频率f关系图像，如图（e）所示。当时电容器所带电荷量的最大值C（结果保留两位有效数字）；

（5）根据实验结果可知，电容器在充放电过程中，其所带的最大电荷量在频率较低时基本不变，而后随着频率的增大逐渐减小。2．（2023·山东·统考高考真题）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，电容标识不清）；电源E（电动势，内阻不计）；电阻箱（阻值）；滑动变阻器（最大阻值，额定电流）；电压表V（量程，内阻很大）；发光二极管，开关，电流传感器，计算机，导线若干。回答以下问题：（1）按照图甲连接电路，闭合开关，若要升高电容器充电电压，滑动变阻器滑片应向端滑动（填“a”或“b”）。（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，电压表示数为时，开关掷向1，得到电容器充电过程的图像，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，将开关掷向2，发光二极管（填“”或“”）闪光。3．（2023·山西·统考高考真题）在“观察电容器的充、放电现象”实验中，所用器材如下：电池、电容器、电阻箱、定值电阻、小灯泡、多用电表、电流表、秒表、单刀双掷开关以及导线若干。

（1）用多用电表的电压挡检测电池的电压。检测时，红表笔应该与电池的（填“正极”或“负极”）接触。（2）某同学设计的实验电路如图（a）所示。先将电阻箱的阻值调为，将单刀双掷开关S与“1”端相接，记录电流随时间的变化。电容器充电完成后，开关S再与“2”端相接，相接后小灯泡亮度变化情况可能是。（填正确答案标号）A．迅速变亮，然后亮度趋于稳定B．亮度逐渐增大，然后趋于稳定C．迅速变亮，然后亮度逐渐减小至熄灭（3）将电阻箱的阻值调为，再次将开关S与“1”端相接，再次记录电流随时间的变化情况。两次得到的电流I随时间t变化如图（b）中曲线所示，其中实线是电阻箱阻值为（填“R1”或“R2”）时的结果，曲线与坐标轴所围面积等于该次充电完成后电容器上的（填“电压”或“电荷量”）。限时针对训练1．另一种无线充电技术是利用电容两个极板的静电耦合实现电能的传输。（1）在做“观察电容器的充、放电现象”实验时，先将开关S拨到位置1，一段时间后再拨到位置2。在此过程中，根据电压传感器与电流传感器测量数据得到的和图线可能为。A．

B．C．

D．（2）将一电容为的电容器与一电压恒定的电源连接，电容器充电完成后，两极板上的电荷量分别为和，则电源电压为V。2．心脏除颤器通过一个充电的电容器对心颤患者皮肤上的两个电极板放电，让一部分电荷通过心脏，使心脏完全停止跳动，再刺激心颤患者的心脏恢复正常跳动。现用图甲所示电路观察心脏除颤器中电容器的充、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）在电容器充电与放电过程中，通过电阻的电流方向（选填“相同”或“相反”）。（2）图像阴影为曲线图像与对应时间轴所围成的面积，乙图中阴影部分的面积（选填“>”、“<”或“=”）。（3）已知，则该电容器的电容值为F。（保留两位有效数字）（4）由甲、乙两图可判断阻值（选填“>”或“<”）。3．电流传感器可以在电脑端记录电流随时间变化的图线，探究实验小组设计了如图甲所示的实验电路，探究电容器在不同电路中的充放电现象。

（1）第一次探究中先将开关接1，待电路稳定后再接2。探究电容器充电及通过电阻放电的电流规律。①已知电流从右向左流过电流传感器时，电流为正，则与本次实验相符的I‒t图像是。A．

B．

C．

D．

②从I‒t图像的面积可以计算得出电容器电荷量的大小。关于本次实验探究，下列判断正确的是。A．若只增大电阻箱R的阻值，电容器放电的时间将变短B．若只增大电阻箱R的阻值，I‒t图像的面积将增大C．在误差允许的范围内，放电和充电图像的面积应大致相等（2）第二次探究中，该同学先将开关接1给电容器充电，待电路稳定后再接3，探究LC振荡电路的电流变化规律。③探究实验小组得到的振荡电路电流波形图像，选取了开关接3之后的LC振荡电流的部分图像，如图乙所示，根据图像中记录的坐标信息可知，振荡电路的周期T=s（结果保留两位有效数字）。

④如果使用电动势更大的电源给电容器充电，则LC振荡电路的频率将（填“增大”、“减小”或“不变”）。⑤已知电源电动势E，测得充电过程I‒t图像的面积为S，以及振荡电路的周期T，可以得到电感线圈的电感表达式L=。（以上物理量的单位均为国际单位制单位）4．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8.0V，内阻可以忽略。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。

（1）如果用欧姆表直接连接待测电容器（未充电）两端，观察到指针的偏转情况是；A．偏转角度一直很小 B．偏转角度一直很大C．偏转角度逐渐增大 D．偏转角度先很大，再逐渐减小（2）电容器充电后，开关S改接2使电容器进行放电，此过程得到的图像如图2所示，如果不改变电路其他参数，只减小电阻R的阻值，则此过程的曲线与坐标轴所围成的面积将（选填“减小”“不变”或“增大”）。（3）若实验中测得该电容器在整个放电过程中释放的电荷量，则该电容器的电容为μF。（4）关于电容器在整个充，放电过程中的图像和图像的大致形状，可能正确的有（q为电容器极板所带的电荷量，为A，B两板的电势差）。A．

B．

C．

D．

5．小姚利用图甲电路观察电容器在充电和放电过程中电流表和电压表示数的变化。实验中电源输出的电压为8V，图乙实物电路中已完成部分连接。

（1）用笔画线代替导线，完成剩余部分的电路连接。（2）当S连接1时，电流表示数，电压表示数（选填“逐渐增大”、“逐渐减小”、“保持不变”）；S接1足够长时间后，电流表示数（选填“为0”或“不为0”）。当S从1断开后，电流表示数（选填“逐渐增大”、“逐渐减小”、“为0”），电压表示数（选填“逐渐增大”、“逐渐减小”、“为0”或“保持不变”）。（3）图丙所示的电路中，K与L间接一智能电源，用以控制电容器C两端的电压，如果随时间的变化如图丁所示，则下列描述电阻两端电压随时间变化的图像中，正确的是。

A．

B．

C．

D．

6．用图所示电路观察电容器的充、放电现象，现提供如下实验器材：电源E（电动势，内阻不计）、电容器C（标称电容）、电阻箱R（）、微安表G（量程，内阻为）、单刀双掷开关S和导线若干。（1）根据图甲电路在图中用笔画线代替导线将实物电路连接完整；

（2）将开关S拨至位置1，电容器上极板带电（选填“正”或“负”）；（3）充电完毕，将开关S拨至位置2，根据测得数据作出电路中的电流i随时间t变化的图像如图所示，则电阻箱接入电路的阻值为；（4）图丙中曲线与横轴围成的区域共有148个小格，则电容器电容的测量值为（结果保留3位有效数字）；

（5）根据图丙可作出电容器所带电荷量q随时间t变化的图像。某小组两次实验中电阻箱接入电路的阻值分别为和，，对应的图像为曲线a和b。则下列图像中可能正确的是。

7．（1）如图甲所示是观察电容器充、放电现象的实验装置。实验中使用了电流传感器来采集电流随时间的变化情况。电源输出电压恒为8V，S是单刀双掷开关，C为平行板电容器。当开关S接1时平行板电容器充电，电容器充电完毕后，把开关改接2进行放电，其放电电流随时间变化关系如图乙所示，由图乙可估算出电容器开始放电时所带的电荷量q=C（保留2位有效数字），如果不改变电路其他参数，只减小电阻R的阻值，则放电时间将（选填“变长”“不变”或“变短”）。

（2）小明想通过研究电容器对电路的影响来练习使用多用电表。老师给他几个密封盒。密封盒表面可看到一个电容器、一个可调电阻器的旋钮和6个接线柱（1、2连接电源，3、4为可调电阻器两端接线柱，5、6为电容器两端接线柱。内部线路已连接完好，在盒外部看不到）。这几个盒子除了电容器的型号不同外，其余完全相同。小明设计了如图所示电路，在此电路中电容器对电路的影响可等效为一个电阻。并进行如下操作：

①小明按如图所示方式将电路接在内阻不计的多功能电源上，闭合开关后，用多用电表反复接电容器两端和电阻器两端进行测量，并不断调节可调电阻器直到两者多用电表示数相同。请判断：在步骤①中，他应该用多用电表的（选填“电阻挡”、“直流电流挡”、“直流电压挡”或“交流电压挡”）。密封盒内可调电阻器和电容器应该是的（选填“串联”或“并联”）。②断开开关后，再用多用电表测得此时电阻器的阻值R，即可知电容器的等效电阻。③按上述步骤选用几个不同型号已知电容的电容器，测得与其相对应的等效电阻，并把数据填入下表：电容C/mF2468等效电阻X/Ω81402720④通过上表数据，他可以绘制X-线性图像，从而获得电容器的等效电阻与电容的关系。8．在“观察电容器的充、放电现象”实验中，某研究小组同学按照图甲所示连接电路，并将传感器与计算机相连。实验时，先将开关S掷向1，一段时间后，将开关掷向2，传感器将信息传入计算机屏幕上，显示出电流或电压随时间变化的图线。

（1）由电路图可知，传感器1应为，传感器2应为。A．电流传感器B．电压传感器C．温度传感器D．压力传感器（2）用U表示电容器两端的电压，I表示电路中的电流，当开关掷向1后的一段时间里，下列图像正确的有。A．

B．

C．

D．

（3）开关掷向2后，通过R的电流方向为（填“向上””或“向下”）。（4）若电源电动势为2V，开关掷向2后，通过R的电流大小的变化图像如图乙所示，则该电容器的电容为F。（结果保留两位有效数字）9．某小组利用如图甲所示装置进行“观察电容器的充、放电现象”实验，将开关S掷到1，给电容器充电，然后将开关S掷向2，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图象，如图乙所示。

（1）图乙中阴影部分的面积表示。A．0.1s内回路消耗的电能B．0.1s内通过电阻R的电荷量C．0.1s内电容器两端电压变化量（2）若将图甲电路中的电阻用阻值更大一些的电阻代替，其他保持不变，则电容器的放电时间（填“变长”“不变”或“变短”）。10．某实验小组利用如图1所示的电路来观察电容器充、放电现象。已知电流从电表的“+”接线柱流入时，指针向右偏转，反之向左偏转；电解电容器的长脚接电源正极，短脚接电源负极，实验室里部分器材如下：A．电解电容器C（3000μF，25V）B．电阻箱R（0~999.9Ω）C．定值电阻（阻值约1.5kΩ）D．直流电压表V（3V，内阻约3kΩ）E．灵敏电流计G（±300μA，100Ω）F．学生电源G．单刀双掷开关H．导线若干

（1）为了使电流计的量程扩大到±3mA，则应将电阻箱阻值调为Ω后与电流计并联（结果保留3位有效数字）。（2）按电路图连接好电路，如图2，导线1的另一端应与电容器的（选填“a”或“b”）连接。（3）接好电路，为观察电容器C放电时的现象，将电源电动势调至4V后，应将单刀双掷开关S接（选填“A”或“B”）给电容器充电。一段时间后将单刀双掷开关接另一接线柱，让电容器放电，由计算机得到电容器放电时流过改装后的电流表的电流I随时间t的变化曲线如图3，且由计算机识别知图像面积为9300μA·s，则充电结束后电容器两端的电压约为V（结果保留2位有效数字）。11．某同学在实验室发现一只电压标称为10V、电容标称模糊的电容器，现他找了以下器材来测该电容器的电容值。蓄电池：20V，内阻可不计

电压表：12V，内阻很大

定值电阻有三只：10Ω；50Ω；100Ω

滑动变阻器：标称为“30V，50Ω”一只单刀单掷开关：S1一只单刀双掷开关：S2一台数字电流计，可接电子显示屏，显示电流随时间的变化过程实验操作步骤如下：（1）该同学按图1所示电路图进行组装电路，则定值电阻R1阻值应选Ω。（2）他先闭合开关S1，S2刀片掷于，调节滑动变阻器R2，稳定后读出电压表读数为4V。然后，他把S2刀片掷于，在电子显示屏上得到如图2中的甲曲线。（3）利用单位面积法算得I-t图中甲曲线和两坐标轴所围的面积为0.04mA·s，已知电容器放电时其内阻可以忽略不计，则电容器的电容为C=F。（4）接着，他以同样的操作步骤，重新调节滑动变阻器R2，在电子显示屏上得到如图2中的乙曲线，则稳定时电压表读数为V。（保留两位有效数字）12．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6.0V，内阻可以忽略。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。（1）开关S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。如果不改变电路其他参数，只减小电阻R的阻值，则此过程的曲线与坐标轴所围成的面积将（选填“减小”、“不变”或“增大”）。（2）若实验中测得该电容器在整个放电过程中释放的电荷量，则该电容器的电容为。（3）关于电容器在整个充、放电过程中的图像和图像的大致形状，可能正确的有（q为电容器极板所带的电荷量，为A、B两板的电势差）。A．

B．C．

D．

实验10：观察电容器的充放电显现【5年3考】类型角度考查要素考查内容教材实验：观察电容器的充、放电现象I-t图像(2023年山西和2023山东）数据处理电容器放电规律；I-t图像中曲线与坐标轴所围面积的意义；根据I-t图像计算电容器的电荷量U-t图像(2023年福建)数据处理电容器充放电规律；U-t图像中曲线表示的意义；总结：（1）类型角度：结合I-t图像考查电容器充、放电过程曲线物理意义和规律。（2）考察要素和内容：通过图像考查曲线与坐标轴所围面积的意义，计算电容器的电荷量。考点1:基本实验要求一、实验原理通过观察连接在回路中的电流表和电压表示数变化，得出电容器充、放电过程的特点。二、实验器材直流电源、导线、单刀双掷开关、电容器、定值电阻、电流表(电流传感器)、电压表(电压传感器)。三、实验步骤1.按图连接好电路．把单刀双掷开关S掷于1，观察电容器的充电现象，并将结果记录在表格中．将单刀双掷开关S掷于2，观察电容器的放电现象，并将结果记录在表格中．记录好实验结果，关闭电源．四、注意事项1.连接电路时注意电流表和电压表的正、负极和量程。2.对电解电容器也要注意正、负极。3.要选择电容较大的电容器。4.实验过程要在干燥的环境中进行。考点2数据处理及误差分析【数据处理】1.电容器的充电过程开关S接1时，电源给电容器充电，电容器带电量、电压逐渐增大，电流逐渐减小，最后电流为零，如图甲所示。2.电容器的放电过程开关S接2时，电容器负极板上负电荷与正极板上正电荷中和，两极板的电荷量逐渐减小，电流逐渐减小，最后电压也逐渐减为零，如图乙所示。A.高考真题感知1．（2023·福建·统考高考真题）某同学用图（a）所示的电路观察矩形波频率对电容器充放电的影响。所用器材有：电源、电压传感器、电解电容器C（，），定值电阻R（阻值）、开关S、导线若干。（1）电解电容器有正、负电极的区别。根据图（a），将图（b）中的实物连线补充完整；

（2）设置电源，让电源输出图（c）所示的矩形波，该矩形波的频率为；

（3）闭合开关S，一段时间后，通过电压传感器可观测到电容器两端的电压随时间周期性变化，结果如图（d）所示，A、B为实验图线上的两个点。在B点时，电容器处于状态（填“充电”或“放电”）在点时（填“A”或“B”），通过电阻R的电流更大；（4）保持矩形波的峰值电压不变，调节其频率，测得不同频率下电容器两端的电压随时间变化的情况，并在坐标纸上作出电容器上最大电压与频率f关系图像，如图（e）所示。当时电容器所带电荷量的最大值C（结果保留两位有效数字）；

（5）根据实验结果可知，电容器在充放电过程中，其所带的最大电荷量在频率较低时基本不变，而后随着频率的增大逐渐减小。【答案】

充电B【详解】（1）[1]根据电路图连接实物图，如图所示（2）[2]由图（c）可知周期，所以该矩形波的频率为（3）[3][4]由图（d）可知，B点后电容器两端的电压慢慢增大，即电容器处于充电状态；从图中可得出，A点为放电快结束阶段，B点为充电开始阶段，所以在B点时通过电阻R的电流更大。（4）[5]由图（e）可知当时，电容器此时两端的电压最大值约为根据电容的定义式得此时电容器所带电荷量的最大值为2．（2023·山东·统考高考真题）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，电容标识不清）；电源E（电动势，内阻不计）；电阻箱（阻值）；滑动变阻器（最大阻值，额定电流）；电压表V（量程，内阻很大）；发光二极管，开关，电流传感器，计算机，导线若干。回答以下问题：（1）按照图甲连接电路，闭合开关，若要升高电容器充电电压，滑动变阻器滑片应向端滑动（填“a”或“b”）。（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，电压表示数为时，开关掷向1，得到电容器充电过程的图像，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，将开关掷向2，发光二极管（填“”或“”）闪光。【答案】b6.5【详解】（1）[1]滑动变阻器分压式接法，故向b端滑动充电电压升高；（2）[2]量程15V，每个小格0.5V，估读，故6.5V；（3）[3]图像所围的面积，等于电容器存储的电荷量，38个小格，故电容器存储的电荷量为C；（4）[4]由电容的定义式得：F；（5）[5]开关掷向2，电容器放电，故闪光。3．（2023·山西·统考高考真题）在“观察电容器的充、放电现象”实验中，所用器材如下：电池、电容器、电阻箱、定值电阻、小灯泡、多用电表、电流表、秒表、单刀双掷开关以及导线若干。

（1）用多用电表的电压挡检测电池的电压。检测时，红表笔应该与电池的（填“正极”或“负极”）接触。（2）某同学设计的实验电路如图（a）所示。先将电阻箱的阻值调为，将单刀双掷开关S与“1”端相接，记录电流随时间的变化。电容器充电完成后，开关S再与“2”端相接，相接后小灯泡亮度变化情况可能是。（填正确答案标号）A．迅速变亮，然后亮度趋于稳定B．亮度逐渐增大，然后趋于稳定C．迅速变亮，然后亮度逐渐减小至熄灭（3）将电阻箱的阻值调为，再次将开关S与“1”端相接，再次记录电流随时间的变化情况。两次得到的电流I随时间t变化如图（b）中曲线所示，其中实线是电阻箱阻值为（填“R1”或“R2”）时的结果，曲线与坐标轴所围面积等于该次充电完成后电容器上的（填“电压”或“电荷量”）。【答案】正极C电荷量【详解】（1）[1]多用电表红表笔流入电流，黑表笔流出电流，故电流表红表笔应该与电池的正极接触；（2）[2]电容器充电完成后，开始时两极板电量较多，电势差较大，当闭合“2”接入小灯泡，回路立即形成电流，灯泡的迅速变亮；随着时间的积累，两极板电量变少，电势差变小，流过灯泡的电流减小，直至两极板电荷量为零不带电，则无电流流过小灯泡即熄灭，故选C。（3）[3]开始充电时两极板的不带电，两极板电势差为零，设电源内阻为r，则开始充电时有由图像可知开始充电时实线的电流较小，故电路中的电阻较大，因此电阻箱阻值为；[4]图像的物理意义为充电过程中电流随时间的变化图线，故曲线与坐标轴所围面积等于该次充电完成后电容器上的电荷量。限时针对训练1．另一种无线充电技术是利用电容两个极板的静电耦合实现电能的传输。（1）在做“观察电容器的充、放电现象”实验时，先将开关S拨到位置1，一段时间后再拨到位置2。在此过程中，根据电压传感器与电流传感器测量数据得到的和图线可能为。A．

B．C．

D．（2）将一电容为的电容器与一电压恒定的电源连接，电容器充电完成后，两极板上的电荷量分别为和，则电源电压为V。【答案】A12【详解】（1）[1]开关S拨到位置1，是电容器充电过程，此时由图像可知电流传感器中的电流正在减小，电压传感器中的电压正在增大。开关S拨到位置2，是放电过程，此时由图像可知电流传感器中的电流正在减小，电压传感器中的电压正在减小。充电电流与放电电流方向相反，充电时与放电时都是电容器右边极板是正极板。故A正确，BCD错误。故选A。（2）[2]由，可知电源电压为2．心脏除颤器通过一个充电的电容器对心颤患者皮肤上的两个电极板放电，让一部分电荷通过心脏，使心脏完全停止跳动，再刺激心颤患者的心脏恢复正常跳动。现用图甲所示电路观察心脏除颤器中电容器的充、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）在电容器充电与放电过程中，通过电阻的电流方向（选填“相同”或“相反”）。（2）图像阴影为曲线图像与对应时间轴所围成的面积，乙图中阴影部分的面积（选填“>”、“<”或“=”）。（3）已知，则该电容器的电容值为F。（保留两位有效数字）（4）由甲、乙两图可判断阻值（选填“>”或“<”）。【答案】相反=<【详解】（1）[1]由图甲可知，电容器充电时，通过电阻的电流方向向左，放电时通过的电流方向向右，故在电容器充电与放电过程中，通过电阻的电流方向相反。（2）[2]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。（3）[3]由于电源内阻不计，可知电容器两端电压等于电源电动势，则该电容器的电容值为（4）[4]由图乙可知，充电时的最大电流大于放电时的最大电流，则由闭合电路的欧姆定律可知3．电流传感器可以在电脑端记录电流随时间变化的图线，探究实验小组设计了如图甲所示的实验电路，探究电容器在不同电路中的充放电现象。

（1）第一次探究中先将开关接1，待电路稳定后再接2。探究电容器充电及通过电阻放电的电流规律。①已知电流从右向左流过电流传感器时，电流为正，则与本次实验相符的I‒t图像是。A．

B．

C．

D．

②从I‒t图像的面积可以计算得出电容器电荷量的大小。关于本次实验探究，下列判断正确的是。A．若只增大电阻箱R的阻值，电容器放电的时间将变短B．若只增大电阻箱R的阻值，I‒t图像的面积将增大C．在误差允许的范围内，放电和充电图像的面积应大致相等（2）第二次探究中，该同学先将开关接1给电容器充电，待电路稳定后再接3，探究LC振荡电路的电流变化规律。③探究实验小组得到的振荡电路电流波形图像，选取了开关接3之后的LC振荡电流的部分图像，如图乙所示，根据图像中记录的坐标信息可知，振荡电路的周期T=s（结果保留两位有效数字）。

④如果使用电动势更大的电源给电容器充电，则LC振荡电路的频率将（填“增大”、“减小”或“不变”）。⑤已知电源电动势E，测得充电过程I‒t图像的面积为S，以及振荡电路的周期T，可以得到电感线圈的电感表达式L=。（以上物理量的单位均为国际单位制单位）【答案】AC9.2×10-3不变【详解】（1）①[1]第一次探究过程为先给电容器充电，后电容器通过R放电，给电容器充电过程中电流从右向左流过传感器，即为正，由于充电后电容器上极板带正电，电容器通过R放电时，电流从左向右流过传感器，即为负。故选A。②[2]I‒t图像的面积可以计算得出电容器电荷量的大小，则放电和充电图像的面积应大致相等，若只增大电阻箱R的阻值，电容器的电荷量不变，I‒t图像的面积不变，若只增大电阻箱R的阻值，对电流的阻碍作用变大，电容器放电的时间将变长故选C。（2）③[3]由图乙可知④[4]由振荡周期可知，如果使用电动势更大的电源给电容器充电，则LC振荡电路的周期不变，则频率也不变；⑤[5]充电过程I‒t图像的面积为S，则得由得，4．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8.0V，内阻可以忽略。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。

（1）如果用欧姆表直接连接待测电容器（未充电）两端，观察到指针的偏转情况是；A．偏转角度一直很小 B．偏转角度一直很大C．偏转角度逐渐增大 D．偏转角度先很大，再逐渐减小（2）电容器充电后，开关S改接2使电容器进行放电，此过程得到的图像如图2所示，如果不改变电路其他参数，只减小电阻R的阻值，则此过程的曲线与坐标轴所围成的面积将（选填“减小”“不变”或“增大”）。（3）若实验中测得该电容器在整个放电过程中释放的电荷量，则该电容器的电容为μF。（4）关于电容器在整个充，放电过程中的图像和图像的大致形状，可能正确的有（q为电容器极板所带的电荷量，为A，B两板的电势差）。A．

B．

C．

D．

【答案】D不变430AD/DA【详解】（1）[1]用欧姆表直接连接待测电容两端，表内部电源给电容器充电，在开始时电流较大，所以指针的偏转角度很大，随着电容器所带电荷量不断增大，充电电流逐渐减小，所以指针的偏转角度逐渐减小。故选D。（2）[2]根据，电荷量与电阻值R无关，如果不改变电路其他参考数，只减小电阻R的阻值，则此过程的曲线与坐标轴所围成的面积将不变。（3）[3]根据电容的定义式可得（4）[4]AB．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，根据图像的倾斜程度表示电流的大小，A正确，B错误；CD．根据电容的定义式可得，电容器的电容不变，C错误，D正确。故选AD。5．小姚利用图甲电路观察电容器在充电和放电过程中电流表和电压表示数的变化。实验中电源输出的电压为8V，图乙实物电路中已完成部分连接。

（1）用笔画线代替导线，完成剩余部分的电路连接。（2）当S连接1时，电流表示数，电压表示数（选填“逐渐增大”、“逐渐减小”、“保持不变”）；S接1足够长时间后，电流表示数（选填“为0”或“不为0”）。当S从1断开后，电流表示数（选填“逐渐增大”、“逐渐减小”、“为0”），电压表示数（选填“逐渐增大”、“逐渐减小”、“为0”或“保持不变”）。（3）图丙所示的电路中，K与L间接一智能电源，用以控制电容器C两端的电压，如果随时间的变化如图丁所示，则下列描述电阻两端电压随时间变化的图像中，正确的是。

A．

B．

C．

D．

【答案】

逐渐减小逐渐增大不为0为0逐渐减小A【详解】（1）[1]根据电路图，实物连线如图所示

（2）[2][3][4]当S连接1时，电容器处于充电过程，随着电容器所带电荷量逐渐增加，电流表示数逐渐减小，电压表示数逐渐增大；S接1足够长时间后，由于电压表内阻不可能无穷大，则电路电流可以通过电压表构成回路，电流表示数不为0。[5][6]当S从1断开后，电流表处于断路状态，电流表示数为0；电容器通过电压表放电，电容器所带电荷量逐渐减小，电容器两端电压逐渐减小，则电压表示数逐渐减小。（3）[7]根据电容定义式可得，由图像可知，内，电容器两端电压随时间均匀增大，则电容器电荷量随时间均匀增大，根据，可知内，电容器充电电流恒定不变，电阻两端电压恒定不变，根据欧姆定律可得，内，电容器两端电压不变，则电容器电荷量不变，电流为0，则电阻两端电压为0；内，电容器两端电压随时间均匀减小，则电容器电荷量随时间均匀减小，根据可知内，电容器放电电流恒定不变，电阻两端电压恒定不变，根据欧姆定律可得故选A。6．用图所示电路观察电容器的充、放电现象，现提供如下实验器材：电源E（电动势，内阻不计）、电容器C（标称电容）、电阻箱R（）、微安表G（量程，内阻为）、单刀双掷开关S和导线若干。（1）根据图甲电路在图中用笔画线代替导线将实物电路连接完整；

（2）将开关S拨至位置1，电容器上极板带电（选填“正”或“负”）；（3）充电完毕，将开关S拨至位置2，根据测得数据作出电路中的电流i随时间t变化的图像如图所示，则电阻箱接入电路的阻值为；（4）图丙中曲线与横轴围成的区域共有148个小格，则电容器电容的测量值为（结果保留3位有效数字）；

（5）根据图丙可作出电容器所带电荷量q随时间t变化的图像。某小组两次实验中电阻箱接入电路的阻值分别为和，，对应的图像为曲线a和b。则下列图像中可能正确的是。

【答案】正8987D【详解】（1）实物电路如图所示（2）[2]将开关S拨至位置1，电容器上极板与电源上极板相连，故上极板带正电；（3）[3]充电完毕，将开关S拨至位置2，根据测得数据作出电路中的电流i随时间t变化的图像如图所示，则电阻箱接入电路的阻值为（4）[4]由图丙可知，图线与坐标轴所围成的面积表示电荷量，即根据电容器的电容公式可知（5）[5]由电荷量的公式可知，图像的斜率表示电流。图像中斜率小的对应电阻大的。故选D。7．（1）如图甲所示是观察电容器充、放电现象的实验装置。实验中使用了电流传感器来采集电流随时间的变化情况。电源输出电压恒为8V，S是单刀双掷开关，C为平行板电容器。当开关S接1时平行板电容器充电，电容器充电完毕后，把开关改接2进行放电，其放电电流随时间变化关系如图乙所示，由图乙可估算出电容器开始放电时所带的电荷量q=C（保留2位有效数字），如果不改变电路其他参数，只减小电阻R的阻值，则放电时间将（选填“变长”“不变”或“变短”）。

（2）小明想通过研究电容器对电路的影响来练习使用多用电表。老师给他几个密封盒。密封盒表面可看到一个电容器、一个可调电阻器的旋钮和6个接线柱（1、2连接电源，3、4为可调电阻器两端接线柱，5、6为电容器两端接线柱。内部线路已连接完好，在盒外部看不到）。这几个盒子除了电容器的型号不同外，其余完全相同。小明设计了如图所示电路，在此电路中电容器对电路的影响可等效为一个电阻。并进行如下操作：

①小明按如图所示方式将电路接在内阻不计的多功能电源上，闭合开关后，用多用电表反复接电容器两端和电阻器两端进行测量，并不断调节可调电阻器直到两者多用电表示数相同。请判断：在步骤①中，他应该用多用电表的（选填“电阻挡”、“直流电流挡”、“直流电压挡”或“交流电压挡”）。密封盒内可调电阻器和电容器应该是的（选填“串联”或“并联”）。②断开开关后，再用多用电表测得此时电阻器的阻值R，即可知电容器的等效电阻。③按上述步骤选用几个不同型号已知电容的电容器，测得与其相对应的等效电阻，并把数据填入下表：电容C/mF2468等效电阻X/Ω81402720④通过上表数据，他可以绘制X-线性图像，从而获得电容器的等效电阻与电容的关系。【答案】变短交流电压挡串联【详解】（1）[1]一个小格子表示图形面积约为41个格子面积，则电容器开始放电时所带的电荷量约为[2]放电电流，，可知R减小时，放电时间变短；（2）①[3]因为在电路中电容器对电路的影响可等效为一个电阻，多用电表接电容器两端进行测量时，与电容器并联，多用电表相当于电压表，根据电容器的充放电特点，多用表应用交流电压挡；[4]闭合开关后，用多用电表反复接电容器两端和电阻器两端进行测量，并不断调节可调电阻器直到两者多用电表示数相同，即电容器和电阻器的电压相同，当二者的电流相同时，可以通过电阻器的阻值表示电容器的电阻，所以二者串联；④[5]电容器有，电阻器有可得他可以绘制。8．在“观察电容器的充、放电现象”实验中，某研究小组同学按照图甲所示连接电路，并将传感器与计算机相连。实验时，先将开关S掷向1，一段时间后，将开关掷向2，传感器将信息传入计算机屏幕上，显示出电流或电压随时间变化的图线。

（1）由电路图可知，传感器1应为，传感器2应为。A．电流传感器B．电压传感器C．温度传感器D．压力传感器（2）用U表示电容器两端的电压，I表示电路中的电流，当开关掷向1后的一段时间里，下列图像正确的有。A．

B．

C．

D．

（3）开关掷向2后，通过R的电流方向为（填“向上””或“向下”）。（4）若电源电动势为2V，开关掷向2后，通过R的电流大小的变化图像如图乙所示，则该电容器的电容为F。（结果保留两位有效数字）【答案】ABAD/DA向下////【详解】（1）[1]由电路图可知传感器1串联在电路中，因此为电流传感器。[2]传感器2并联在电路中，为电压传感器。（2）[3]电容器在充电过程中，充电电流逐渐减小，电容器两端电压逐渐增大，电压的变化率逐渐变小，最后趋于稳定值，故AD正确，BC错误。故选AD。（3）[4]开关掷向2后，电容器开始放电，通过R的电流方向向下。（4）[5]由图乙显示的i-t图像的面积可求出电容器的电荷量则电容器的电容因电荷量的值需估算，所以电容值在均可。9．某小组利用如图甲所示装置进行“观察电容器的充、放电现象”实验，将开关S掷到1，给电容器充电，然后将开关S掷向2，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图象，如图乙所示。

（1）图乙中阴影部分的面积表示。A．0.1s内回路消耗的电能B．0.1s内通过电阻R的电荷量C．0.1s内电容器两端电压变化量（2）若将图甲电路中的电阻用阻值更大一些的电阻代替，其他保持不变，则电容器的放电时间（填“变长”“不变”或“变短”）。【答案】B变长【详解】（1）[1]阴影部分面积是电流I和时间t的乘积，表示相应时间内通过电阻的电荷量。故选B。（2）[2]换用阻值更大一些的电阻后，放电电流相应变小，电容器所带电荷量不变的情况下，放电时间变长。10．某实验小组利用如图1所示的电路来观察电容器充、放电现象。已知电流从电表的“+”接线柱流入时，指针向右偏转，反之向左偏转；电解电容器的长脚接电源正极，短脚接电源负极，实验室里部分器材如下：A．电解电容器C（3000μF，25V）B．电阻箱R（0~999.9Ω）C．定值电阻（阻值约1.5kΩ）D．直流电压表V（3V，内阻约3kΩ）E．灵敏电流计G（±300μA，100Ω）F．学生电源G．单刀双掷开关H．导线若干

（1）为了使电流计的量程扩大到±3mA，则应将电阻箱