第九章　第46练　实验十：观察电容器的充、放电现象-2026版一轮复习

第46练实验十：观察电容器的充、放电现象分值：50分1.(8分)(2023·新课标卷·22)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)(2分)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)(2分)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R1，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)(4分)将电阻箱的阻值调为R2(R2>R1)，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，曲线与横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”)。2.(7分)(2025·山东潍坊市校考)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(相当于电流表)与计算机相连，可以显示电路中电流随时间的变化关系。图甲中直流电源电动势E＝8V，实验前电容器不带电。先使S与“1”端相连给电容器充电，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i－t曲线如图乙所示。(1)(2分)乙图中阴影部分的面积S1S2(填“>”“<”或“＝”)；(2)(3分)计算机测得S1＝1203mA·s，则该电容器的电容为F(保留两位有效数字)；(3)(2分)由甲、乙两图可判断阻值R1R2(填“>”“<”或“＝”)。3.(10分)(2024·山东德州市期末)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曲线与坐标轴所围成的面积将(填“增大”“不变”或“减小”)；(2)(2分)若R＝500Ω，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)。4.(10分)(2023·山东卷·14)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10V，电容标识不清)；电源E(电动势12V，内阻不计)；电阻箱R1(阻值0~99999.9Ω)；我用夸克网盘分享了「与您分享-国家、地方、行业、团体标准」，点击链接即可保存。打开「夸克APP」，无需下载在线播放视频，畅享原画5倍速，支持电视投屏。链接：/s/45a9f612fe59提取码：t9EX联系qq:1328313560我的道客巴巴：/634cd7bd0a3f5a7311db139533c20794

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滑动变阻器R2(最大阻值20Ω，额定电流2A)；电压表V(量程15V，内阻很大)；发光二极管D1、D2，开关S1、S2，电流传感器，计算机，导线若干。回答以下问题：(1)(2分)按照图甲连接电路，闭合开关S1，若要升高电容器充电电压，滑动变阻器滑片应向(填“a”或“b”)端滑动。(2)(2分)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)(2分)继续调节滑动变阻器滑片位置，电压表示数为8.0V时，开关S2掷向1，得到电容器充电过程的I－t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)(2分)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)(2分)电容器充电后，将开关S2掷向2，发光二极管(填“D1”或“D2”)闪光。5.(15分)(2023·福建卷·13)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(4.7μF，10V)、定值电阻R(阻值2.0kΩ)、开关S、导线若干。(1)(3分)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)(3分)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Hz。(3)(6分)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UC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)(3分)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Um与频率f关系图像，如图(e)所示。当f＝45Hz时电容器所带电荷量的最大值Qm＝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。

答案精析1.(1)正极(2)C(3)R2电荷量2.(1)＝(2)0.15(3)<解析(1)题图乙中阴影面积S1和S2分别表示充电和放电中电容器上的总电荷量，所以两者相等。(2)由阴影面积代表电容器上的电荷量得q＝S1＝1.203C，U＝E＝8V，则C＝qU＝1.2038(3)由题图乙可知充电瞬间电流大于放电瞬间电流，且充电瞬间电源电压与放电瞬间电容器两极板电压相等，由ER0＋R1>ER03.(1)放电不变(2)1.2(3)E(4)12U0Q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曲线与坐标轴所围成的面积不变；(2)若R＝500Ω，由题图乙可知，放电过程的最大电流为2.4mA，则加在电容器两极板的最大电压约为U＝IR＝1.2V。(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12U0Q04.(1)b(2)6.5(3)3.5×10－3(4)4.4×10－4(5)D1解析(1)滑动变阻器采用的是分压式接法，故向b端滑动滑动变阻器滑片电容器充电电压升高；(2)表盘量程为15V，每个小格0.5V，故示数为6.5V；(3)I－t图像与t轴所围的面积，等于电容器存储的电荷量，共35个小格，故电容器存储的电荷量为3.5×10－3C；(4)由电容的定义式C＝qU得C≈4.4×10－4F(5)开关S2掷向2，电容器放电，故D1闪光。5.(1)见解析图(2)40(3)充电B(4)1.8×10－5解析(1)根据电路图连接实物图，如图所示(2)由题图(c)可知周期T＝25×10－3s，所以该矩形波的频率为f＝1T＝40(3)由题图(d)可知