实验九　观察电容器的充、放电现象 2026年高考物理第一轮总复习

第七章静电场实验九观察电容器的充、放电现象[基本要求][数据记录与处理]1.

由计算机可以直接得到：（1）电容器充电的I－t图像（2）电容器放电的I－t图像2.

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.3.

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.[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]某课外兴趣小组设计了一个测定电容器电容的实验方案，其

实验原理如图甲所示，E为电池组，C为待测电容器，G为检流计（可

测微弱电流），R'为滑动变阻器，R是定值电阻，V是电压表，S'、S

为开关.实验步骤如下：

A.

按图甲连接电路，闭合S'，调节滑动变阻器，使电压表示数为某

确定值；B.

闭合S，给电容器充电，当电容器两端电压稳定时，记下此时的电

压表读数UC及检流计示数iC；C.

断开S和S'，同时开始计时，每隔5

s读取并记录一次电流值，直到

电流为零；D.

以放电电流为纵坐标、放电时间为横坐标，作出iC－t图像；E.

改变UC的值，重复上述步骤（除A以外）；F.

整理器材.（1）S'、S闭合前滑动变阻器滑片应调到

（填“a”或

“b”）端.解析：（1）由题图甲可知，滑动变阻器是分压式接入电路，因此当

S'、S闭合前滑动变阻器滑片应调到a处，使得所测电路的电压为零，

从而确保安全.a

（2）闭合S后电压表示数变化应该是

（填“变大”或“变

小”）.解析：（2）闭合S后，接入电阻与滑动变阻器并联，导致总电阻减

小，则总电流增大，那么电压表两端的电压会变小.变小（3）现有本实验可供选择的待测电容器C1（约0.6×103

pF），C2约

（0.6×102

μF），C3（约1×103

μF）和定值电阻R1（50

Ω），R2（1

000

Ω），R3（10

kΩ），为保证足够的放电时间，电容器应该

选

，定值电阻应该选

（填代号）.解析：（3）因电容器电容大在相同电压下储存电荷量足够多，放电

回路电阻大放电电流足够小，有利于保证足够的放电时间，故选C3和

R3.C3

R3

（4）图乙是本次实验当UC＝2.5

V时描出的iC－t图像，由图可求得所

测电容器电容C＝

μF（结果保留1位有效数字）.

1×103

1.

（对φ－x图像的理解）某静电场中的一条电场线与x轴重合，其电

势的变化规律如图所示.在O点由静止释放一电子，电子仅受电场力

的作用，则在－x0～x0区间内（

A

）A.

该静电场是匀强电场B.

该静电场是非匀强电场C.

电子将沿x轴正方向运动，加速度逐渐减小D.

电子将沿x轴正方向运动，加速度逐渐增大A解析：图线斜率的大小等于电场线上各点的电场强度的大小，故该条

电场线上各点的场强大小相等，又沿着电场线的方向电势降低，可知

静电场方向沿x轴负方向，故该静电场为匀强电场，A正确，B错误；

电子受到沿x轴正方向的电场力，且电场力为恒力，所以电子将沿x轴

正方向运动，C、D错误.2.

空间中有一沿x轴对称分布的电场，其电场强度E随x变化的图像如

图所示，x1和－x1为x轴上对称的两点.下列说法正确的是（

B

）A.

x1处场强大于－x1处场强B.

若电子从x1处由静止释放后向x轴负方向运动，到达

－x1点时速度为零C.

电子在x1处的电势能大于在－x1处的电势能D.

x1点的电势比－x1点的电势高B解析：由图可知，x1处场强与－x1处场强大小相等，则A错误；因图

线与横轴所围面积表示电势差，设O点处电势为零，则由图可知x1与

－x1处电势相等，电势差为零，C、D错误；由动能定理有qU＝

ΔEk，可知B选项正确.

DA.

Q在c点的正上方B.

Pb＝RC.

从c到Q的过程中，小球的动能不变

4.

（双选）一种可用于卫星上的一带电粒子探测装置，由两个同轴

的半圆柱形带电导体极板（半径分别为R和R＋d）和探测器组成，其

横截面如图甲所示，点O为圆心.在截面内，极板间各点的电场强度

大小与其到O点的距离成反比，方向指向O点.4个带正电的同种粒子

从极板间通过，到达探测器.不计粒子重力.粒子1、2做圆周运动，圆

的圆心为O、半径分别为r1、r2（R＜r1＜r2＜R＋d）；粒子3从距O点

r2的位置入射并从距O点r1的位置出射；粒子4从距O点r1的位置入射并

从距O点r2的位置出射，轨迹如图乙中虚线所示.则（

BD

）BDA.

粒子3入射时的动能比它出射时的大B.

粒子4入射时的动能比它出射时的大C.

粒子1入射时的动能小于粒子2入射时的动能D.

粒子1入射时的动能大于粒子3入射时的动能

5.

如图甲所示，两平行金属板MN、PQ的板长和板间距离相等，板间

存在如图乙所示的随时间周期性变化的电场，电场方向与两板垂直.

在t＝0时刻，一不计重力的带电粒子沿板间中线垂直电场方向射入电

场，粒子射入电场时的速度为v0，t＝T时刻粒子刚好沿MN板右边缘射

出电场.则（

A

）甲乙AA.

该粒子射出电场时的速度方向一定沿垂直电场方向D.

若该粒子的入射速度变为2v0，则该粒子仍在t＝T时刻射出电场6.

如图，两水平面（虚线）之间的距离为H，其间的区域存在方向水

平向右的匀强电场.自该区域上方的A点将质量为m、电荷量分别为q

和－q（q＞0）的带电小球M、N先后以相同的初速度沿平行于电场的

方向射出.小球在重力作用下进入电场区域，并从该区域的下边界离

开.已知N离开电场时的速度方向竖直向下；M在电场中做直线运动，

刚离开电场时的动能为N刚离开电场时动能的1.5倍.不计空气阻力，

重力加速度大小为g.求：（1）M与N在电场中沿水平方向的位移之比；答案：（1）3∶1

解析：（1）由于带电小球M、N进入电场水平方向初速度v0相等，加

速度大小相等，方向相反，运动时间相等，因此离开电场时vMx＝

2v0，vNx＝0.

解得xM∶xN＝3∶1（2）A点距电场上边界的高度；

（3）该电场的电场强度大小.

7.

（2023·福建高考）如图甲所示，一粗糙、绝缘水平面上有两个质

量均为m的小滑块A和B，其电荷量分别为q（q＞0）和－q.A右端固定

有轻质光滑绝缘细杆和轻质绝缘弹簧，弹簧处于原长状态.整个空间

存在水平向右、场强大小为E的匀强电场.A、B与水平面间的最大静

摩擦力等于滑动摩擦力，其大小均为2qE.

t＝0时，A以初速度v0向右运动，B处于静止状态.在t1时刻，A到达位置S，速度为v1，此时弹簧未与B相碰；在t2时刻，A的速度达到最大，此时弹簧的弹力大小为3qE；在细杆与B碰撞前的瞬间，A的速度为2v1，此时t＝t3.0～t3时间内A的v－t图像如图乙所示，v1为图线中速度的最小值，t1、t2、t3均为未知量.运动过程中，A、B处在同一直线上，A、B的电荷量始终保持不变，它们之间的库仑力等效为真空中点电荷间的静电力，静电力常量为k；B与弹簧接触瞬间没有机械能损失，弹簧始终在弹性限度内.（1）求0～t1时间内，合外力对A所做的功.

甲

乙（2）求t1时刻A与B之间的距离.

甲