2026高考物理训练-实验11 观察电容器充、放电现象（原卷版）

高考实验解读与针对性训练

实验11观察电容器充、放电现象

【实验解读】

一、教材实验解读

实验原理实验操作注意事项

1

-EC

­（=]—

R/充

1多甲电容器充电

1.电流表要选用小量程的

11.连电路，按原理区连

灵敏电流表。

Lfc接器材。

2.要选择大容量的电容器。

2.单刀双掷开关S接1,

3.实验要在干燥的环境中

R/放观察充电现象。

进行。

图dL电容器放电3.单刀双掷开关S接2,

4.在做放电实验时，在电路

如图甲，电容器与电源相连，观察放电现象。

中串联一个电阻，避免烧坏

形成:充电E巨流，随着极板电4.关闭电源，整理器材

电流表

荷量1的增力□，充电电流减小。

如图,乙，目包容器的正、负电

荷中，和,力诊成放电电流，随

着极才板电吊守量的减少，放电

电流1成小

1.观察电流表示数变化，总结电容器充、放电电流的变化规律。

2.可将电流表换成电流传感器，由计算机绘制充、放电的i-t图像，

由图像计算充、放电过程通过电流传感器的电荷量。

数据处理

方法先算出一个小方格代表的电荷量，然后数出整个图像与横轴

所围的面积中的方格数（大于半个的按一个方格计算，小于半个的

舍弃）。电容器充电或放电过程中电荷量为一个小方格代表的电荷

量乘以方格数。

3.电容器两极板之间的电压等于电源电动势，由电容的定义式。=

2（占算出电容器的电容c。

U

二、拓展创新实验

【高考启示】

高考实验题一般源于教材而不拘泥于教材，是在教材实验的基础上创设新情景。

因此，要在夯实教材实验的基础上注意迁移和创新能力的培养，善于用教材中实

验的原理、方法和技巧处理新问题。

实验器材创新：1.利用电流传感器代替电流表；

2.利用二极管代替开关。

【高考典例】

【典例1】（2024年而考海南卷）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。、电压表、电流表、电流传感器、计算机、定值电阻及、单刀双掷开

关&、开关S2、导线若干

（1）闭合开关S2,将S1接1.电压表示数增大，最后超定在12.3V。在此过程中，电流表

的示数（填选项标号）

A.一直稳定在某一数值

B.先增大，后逐渐减小为零

C.先增大，后稳定在某一非零数值

（2）先后断开开关$2、S,,将电流表更换成电流传感器，再将S1接2,此时通过定值电阻

R的电流方向（选填“4f8”或“〃fQ”），通过传感器将电流信息传入计算机,

画出电流随时间变化的/-，图像，如图b,Z=2s时/=1.10mA,图中M、N区域面积比

为8：7,可求出R=k。（保留2位有效数字）。

【典例2].（2024年1月浙江选考・17）在“观察电容器的充、放电现象”实验中，把电

阻箱&（0:9999。）、一节干电池、微安表（量程0：300pA,零刻度在中间位置:、电

容器C（22（）0pF、16V）、单刀双掷开关组装成如图1所示的实验电路。

（1）把开关S接1,微安表指针迅速向右偏转后示数逐渐减小到零然后把开关S接2,微

安表指针偏转情况是_：

A.迅速向右偏转后示数逐渐减小B.向右偏转示数逐渐漕大

C.迅速向左偏转后示数逐渐减小D.向左偏转示数逐渐滔大

（2）再把电压表并联在电容器两端，同时观察电容器充电时电流和电压变化情况。把开关S

接1,微安表指针迅速向右偏转后示数逐渐减小到160HA时保持不变：电压表示数由零逐

渐增大，指针偏转到如图2所示位置时保持不变，则电压表示数为—V,电压表的阻值为一

kC（计算结果保留两位有效数字）。

图1图2

【典例3】.（2024高考广西卷）某同学为探究电容器充、放电过程，设计了图甲实盘电

路。器材如下：电容器，电源E（电动势6V,内阻不计），电阻用=400.0。，电阻

Rz=200.0Q,电流传感器.开关&、S2,导线若干.实验步骤如下:

图甲图乙图丙

（1）断开5、S2,将电流传感器正极与a节点相连，其数据采样频率为5000Hz,则采

样周期为S；

（2）闭合电容器开始充电，直至充电结束，得到充电过程的/-/曲线如图乙，由图

乙可知开关S1闭合瞬间流经电阻A的电流为mA（结果保留3位有效数字）：

（3）保持§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/-1曲线如图丙，/-，曲线与坐标轴所围面积对应电容器释放

的电荷量为0.0188C,则电容器的电容C为"。图为中/一，曲线与横坐标、直线，=1S

所困面积对应电容器释放的电荷量为0.0038C,则Z=1s时电容器两极板间电压为V

（结果保留2位有效数字）。

【典例4】（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2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。（额定电压10V,电容标识不清）；

电源上（电动势12V,内阻不计）；

电阻箱R（阻值0〜99999.9Q）；

滑动变阻器£（最大阻位20。，额定电流2A）；

电压表V（量程15V,内阻很大）；

发光二极管DI、D2,开关与、S2,电流传感器，计算机，导线若干。

甲

回答以下问题：

（1）按照图甲连接电路，闭合开关Si，若要升高电容器充电电压，滑动变阻器滑

片应向端滑动（选填\"或"6'）。

（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8.0V时，开关S2掷向1,得到

电容器充电过程的/一/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S2掷向2,发光二极管（选填或D”）闪光。

【针对性训练】

1..（2025年5月贵州贵汨普通高中教学检测）某同学为观察电容器的充放电现象，设计了

如图（a）所示的实验电路图。

（1）根据图（a）,在答题卡上完成图（b）中的实物图连线。

（2）该同学正确连接电路后，将单刀双掷开关拨到位置“1”，发现电流计指针向右偏转，

待指针稳定后把开关迅速拨到位置“2”，观察到电流计的指针o（选填正确答案前的序

号）

①继续向右偏转，然后保持不变

②继续向右偏转，然后【可到零刻度线

③向左偏转，然后回到零刻度线

（3）该同学将电容器充电后断开开关，经过一段较长的时间后发现电压表的示数最终为零,

原因是o

2.（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。

⑴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11（a）所示。先将电阻箱的阻值调为此，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&（&＞品），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/随时间/变化如图（b）中曲线所示，其平实

线是电阻箱阻值为（填“凡"或"&"）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”）。

2

图11

3.（6分）（2025广西重点高中质检）甩容器在数码电子产品中应用广泛。观察电容器的充、

放电现象的实验装置如图甲所示，S是单刀双掷开关，©为灵敏电流计，C为平行板电容

器。

（1）当开关S接（填“1”或“2”）时平行板电容器放电。

（2）实验中测出不同电压下电容器所带的电荷量，记录的数据如表所示，请在图乙中画出

0图像（在答题卡上作答）；根据图像可知，实验中使用的电容器的电容为F

（结果保留两位有效数字）。

UN2.04.06.08.()

e/(xw5c)4.809.6014.4019.20

4.（2024湖北名校联考）利用如图所示电路观察电容器的充、放电现象，其中E为电源，S为

单刀双掷开关，R为定值电阻，C为电容器，A为电流传感器，V为电压传感器。

图甲图乙

（1）如图中所示，开关S接（填“1"或者“2"）时，电容器处于充电过程中。

（2）开关S接1,同时开始计时，得到的U-t图像为（）

（3）改接开关，电容器放电。此过程中，得到的R图像如图乙所示，则通过R的电荷量约

为Co（结果保留两位有效数字）。

5.（8分）（2024•安徽高三联考）在“用传感落观察电容器的充、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

⑵开关S突然接“1”时，电容器处于（选填“充电”或“放电”）状态，

电容器板（选填7”或“3”）带正电。

（3）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/一，图像如

图2所示，如果不改变电路其他参数，只减小电阻火的阻值，则此过程的/一/

曲线与坐标轴所围成的面积将（选填“减小”“不变”或“增大”

（4）若实验中测得该电容器在整个放电过程中释放的电荷量0=3.44X10-3c,则

该电容器的电容为四O

（5）关于电容器在整个充、放电过程中的夕一Z图像和“.一/图像的大致形状，可

能正确的有（1为电容器极板所带的电荷量，〃"为力、。两板的电势

差）。

6（2）（2024年4月北京朝阳质检）某同学用图甲所示的电路观察电容器的充、放电现象。

所用器材有：电源E、电流表A、电压表V、电容器C、定值电阻R、单刀双掷开关S、导线

若干。

①根据图甲，将图乙中的实物连线补充完整。

甲乙

②将图乙中的电流表换成电流传感器，可以在电脑端记录电流随时间变化的图线。先将开关

接1,待电路稳定后再接2o已知电流从左向右流过电阻R时为正，则与本次实验相符的,一，

图像是.

③将图乙中的电压表换成电压传感器,可以在电脑端记录放电过程中电压随时间变化的图线,

如图丙所示。已知开关接2瞬间开始计时，此时电压传感器记录数据为利用数据处理

软件得到"一，图线与坐标轴围成的面积为根据该实验数据曲线可以粗测实验中电容器

的电容c=..（用题中已知物理量0”，、R和*表示）

U

7.（2024江苏泰州3月调研）电容储能已经在电动汽车、风力发电等方面得到广泛应用。

某同学设计了图甲所示电路，探究不同电压下电容器的充、放电过程和测定电容器的电容。

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）：滑动变阻器飞（最大阻值20Q）：

电阻箱&（阻值0〜9999.9Q）；电压表V（