資源簡(jiǎn)介

考點(diǎn) 35 觀察電容器的充、放電現(xiàn)象
1. 高考真題考點(diǎn)分布
題型 考點(diǎn)考查 考題統(tǒng)計(jì)
實(shí)驗(yàn)題 觀察電容器充放電現(xiàn)象 2024 年海南卷
2. 命題規(guī)律及備考策略
【命題規(guī)律】各地高考對(duì)觀察電容器的充放電現(xiàn)象這個(gè)實(shí)驗(yàn)的考查近幾年頻度不高，主要考查原型實(shí)驗(yàn)的
原理。
【備考策略】
1.理解和掌握觀察電容器的充放電現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)原理，并會(huì)做出必要的誤差分析。
2.能夠在原型實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，通過對(duì)實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)或者創(chuàng)新，做出同類探究。
【命題預(yù)測(cè)】重點(diǎn)利用創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)裝置或方法對(duì)觀察電容器充放電現(xiàn)象。
1.實(shí)驗(yàn)原理
（1）電容器充電:電源使電容器的兩極板帶上等量異種電荷的過程,如圖甲。
（2）電容器放電:用導(dǎo)線將充好電的電容器的兩極板相連,使兩極板的異種電荷中和的過程,如圖乙。
（3）電容器充放電時(shí)的能量轉(zhuǎn)化:充電后,電容器儲(chǔ)存了電能。放電時(shí),儲(chǔ)存的電能釋放出來,轉(zhuǎn)化為其他形式
的能。
2.實(shí)驗(yàn)操作
（1）電容器的充電：開關(guān) S 合向 1,電容器充電。
現(xiàn)象:
①白熾燈開始較亮,逐步變暗。
② 的讀數(shù)由大變小。
③ 的讀數(shù)變大。
④最后 的大小等于 0, 的大小等于電源電壓。
⑤解釋:電源正極向極板供給正電荷,負(fù)極向極板供給負(fù)電荷。電荷在電路中定向移動(dòng)形成電流,兩極板間有電
壓。S 剛合上時(shí),電源與電容器之間存在較大的電壓,使大量電荷從電源移向電容器極板,產(chǎn)生較大電流,隨著極
板電荷的增加,極板間電壓增大,電流減小。當(dāng)電容器兩極板間電壓等于電源電壓時(shí),電荷不再定向移動(dòng),電流
為 0,燈不亮。
（2）電容器的放電：開關(guān) S 合向 2,電容放電。
現(xiàn)象:
①開始燈較亮,逐漸變暗,直至熄滅。
② 開始較大,逐漸變小,電流方向與充電方向相反,直至指示為 0。
③開始 指示為電源電壓,逐漸減小,直至為 0。
④解釋:放電過程中,由于電容器兩極板間的電壓使回路中有電流產(chǎn)生。開始這個(gè)電壓較大,因此電流較大,隨
著電容器極板上的正、負(fù)電荷的中和,極板間的電壓逐漸減小,電流也減小,最后放電結(jié)束,極板間不存在電壓,
電流為 0。
⑤結(jié)論:當(dāng)電容器極板上所儲(chǔ)存的電荷量發(fā)生變化時(shí),電路中就有電流流過;若電容器極板上所儲(chǔ)存的電荷量
恒定不變時(shí),則電路中就沒有電流流過。
3.分析與論證
當(dāng)電容器極板上所儲(chǔ)存的電荷發(fā)生變化時(shí),電路中就有電流流過;若電容器極板上所儲(chǔ)存的電荷量恒定不變
Δ
時(shí),則電路中就沒有電流流過。電路中的平均電流為 I=Δ 。
考點(diǎn)一 教材原型實(shí)驗(yàn)
考向 1 實(shí)驗(yàn)原理與操作
1．電容器是一種重要的電學(xué)元件，有著廣泛的應(yīng)用。某學(xué)習(xí)興趣小組用圖甲所示電路探究電容器兩極板
間的電勢(shì)差與所帶電荷量的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)操作如下：
①開關(guān)S1 接 1 給電容器 A 充電，記錄電壓表示數(shù)U1 ，A 帶電荷量記為Q1；
②開關(guān)S1 接 2，使另一個(gè)相同的但不帶電的電容器 B 跟 A 并聯(lián)，穩(wěn)定后斷開S1 ，記錄電壓表示數(shù)U 2 ，A
帶電荷量記為Q2，閉合S2 ，使 B 放電，斷開S2 。
③重復(fù)操作②，記錄電壓表示數(shù)Un ，A 帶電荷量記為Qn。
電荷量 Q1 Q2 Q3 Q4 …
電壓表示數(shù)/V 3.15 1.60 0.78 0.39 …
(1)在操作②中，開關(guān)S2 閉合前電容器 A 帶電荷量 （填“大于”、“等于”或“小于”）電容器 B 帶電荷
量。結(jié)合表格數(shù)據(jù)進(jìn)一步分析可知電容器的電勢(shì)差與其所帶電荷量成 （填“正比”或“反比”）關(guān)系。
(2)該小組用圖乙所示電路進(jìn)一步探究電容器 A 的充放電規(guī)律。
①開關(guān)接 1，電源給電容器 A 充電，觀察到電流計(jì) G 的指針偏轉(zhuǎn)情況為 ；
A．逐漸偏轉(zhuǎn)到某一刻度后迅速回到 0 B．逐漸偏轉(zhuǎn)到某一刻度后保持不變
C．迅速偏轉(zhuǎn)到某一刻度后逐漸減小到 0 D．迅速偏轉(zhuǎn)到某一刻度后保持不變
②圖丙為電容器 A 放電時(shí)的 I - t 圖像。已知電容器放電之前的電壓為 3V，該電容器 A 的實(shí)測(cè)電容值為
F（結(jié)果保留 2 位有效數(shù)字）。
【答案】(1) 等于 正比
(2) C 7.5 10-4 / 7.2 10-4 / 7.3 10-4 / 7.4 10-4 / 7.6 10-4 / 7.7 10-4 / 7.8 10-4 / 7.9 10-4 /8.0 10-4 ）
【詳解】（1）[1][2]在操作②中，S1 從 1 接 2，S2 處于斷開狀態(tài)，A、B 兩電容器并聯(lián)，穩(wěn)定后，A、B 兩電
容器電壓相等，故開關(guān)S2 閉合前電容器 A 帶電荷量等于電容器 B 帶電荷量。結(jié)合表格數(shù)據(jù)進(jìn)一步分析可
知，電容器的電勢(shì)差與其所帶電荷量的比值近似相等，故成正比關(guān)系。
（2）[1]開關(guān) S 接 1，電源給電容器 A 充電，電路瞬間有了充電電流，隨著電容器所帶電荷量逐漸增大，
電容器兩極板間的電壓逐漸增大，充電電流逐漸減小，所以此過程中觀察到的電流表指針迅速偏轉(zhuǎn)到某一
刻度后逐漸減小到 0。故選 C。
Q
[2]由Q = It 可知，電荷量為曲線與坐標(biāo)軸所圍成的面積Q = 28 0.2 10-3 0.4C = 2.4 10-3C由C = 解得
U
C = 7.5 10-4 F
2．如圖甲所示為利用傳感器研究電容器的實(shí)驗(yàn)電路。
（1）要求電壓表示數(shù)能從零開始逐漸增大，請(qǐng)將圖甲中的電路連接完整 ；
（2）閉合開關(guān) S 和S ，對(duì)電容器 C 充電，當(dāng)充電完畢時(shí)電壓表的示數(shù)U = 8.00V ；
（3）然后斷開開關(guān)S ，電容器通過電阻 R 放電，利用電流傳感器得到放電電流 I 隨時(shí)間 t 變化圖像如圖乙
所示，可估算電容器充電完畢時(shí)所帶電荷量Q = C，則該電容C = F；（保留兩位有效數(shù)字）
（4）保持滑動(dòng)變阻器的滑片位置不變，如果將電阻 R 更換為阻值更大的電阻，重做實(shí)驗(yàn)，電容器放電時(shí)
的 I - t 圖像用虛線表示，與原來放電圖像進(jìn)行比較，可能正確的是 。
A． B． C．
D．
【答案】 2.4 10-3 3.0 10-4 C
【詳解】（1）[1]要求電壓表示數(shù)能從零開始逐漸增大，可知滑動(dòng)變阻器需要分壓式接法，則有電路連接圖
如圖所示。
Q
（3）[2]由電流的計(jì)算公式 I = 可知， I - t 圖像與坐標(biāo)軸所圍面積表示電容器所帶電荷量，由圖乙可知，
t
每個(gè)小方格的面積表示8.0 10-5 C，可得Q = 30 8.0 10-5 C = 2.4 10-3C [3]由電容的定義式可得電容器的電
C Q 2.4 10
-3
容 = = F = 3.0 10-4 F
U 8.00
（4）[4]將電阻 R 更換為阻值更大的電阻，電容器放電時(shí)的 I - t 圖像用虛線表示，電容器所放電荷量不
變，由于電阻值更大，因此最大放電電流比原來減小，放電時(shí)間增長(zhǎng)。故選 C。
考向 2 數(shù)據(jù)處理與誤差分析
3．工業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常會(huì)用到需要避光儲(chǔ)存的絕緣液體原料，為了方便測(cè)量其深度，某同學(xué)設(shè)計(jì)了如下裝
置。在儲(chǔ)存液體原料的桶的外側(cè)底部，放置一個(gè)與桶底形狀相同、面積為 S 的金屬板，桶內(nèi)有一面積為 S
的輕質(zhì)金屬箔板，漂浮在液體表面上。圓桶由絕緣材料制成，桶壁厚度可忽略不計(jì)，使用時(shí)需要進(jìn)行如下
操作：
(1)將開關(guān)接“1”接線柱，電容器充滿電后，將開關(guān)接“2”接線柱，電流傳感器記錄下電流隨時(shí)間的變化關(guān)系
如圖。可知電容器充滿電后的電荷量Q = C。
(2)再將開關(guān)接“1”接線柱，電容器充滿電后，將開關(guān)接“3”接線柱，電壓傳感器的示數(shù)為U 。可根據(jù)U 的大
小得出液體的深度 h；改變深度 h，電壓傳感器示數(shù)隨之改變。根據(jù)所學(xué)知識(shí)判斷電壓傳感器示數(shù)和液體
的深度成 關(guān)系（填“線性”、“非線性”）。
(3)由于工作過程中電荷量會(huì)有一定的損失，將導(dǎo)致深度的測(cè)量結(jié)果 （填“偏大”、“偏小”、“不受
影響”）。
【答案】(1) 3.5 10-3 (2)線性(3)偏小
【詳解】（1）I-t 圖像與坐標(biāo)軸圍成的面積表示電量，一小格的電量為 q = 0.25mA 1s = 2.5 10-4 C圖中總共
約 14 小格，所以電容器充滿電的電荷量為Q =14q = 3.5 10-3C
Q e r S 4p kQ（2）根據(jù)C = ，C = 聯(lián)立，解得U = × he S 可知電壓傳感器示數(shù)和液體的深度成線性關(guān)系。U 4p kh r
（3）由于工作過程中電荷量會(huì)有一定的損失，則極板間電壓隨之減小，將導(dǎo)致深度的測(cè)量結(jié)果偏小。
4．在“用傳感器觀察電容器的充放電過程”實(shí)驗(yàn)中，按圖甲所示連接電路。電源電動(dòng)勢(shì)為8.0V，內(nèi)阻可以
忽略。單刀雙擲開關(guān) S 先跟 2 相接，某時(shí)刻開關(guān)改接 1，一段時(shí)間后，把開關(guān)再改接 2，實(shí)驗(yàn)中使用了電
流傳感器來采集電流隨時(shí)間的變化情況。
（1）開關(guān) S 改接 2 后，電容器進(jìn)行的是 （填“充電”或“放電”）過程，此過程中流經(jīng)電阻 R 上的電
流方向 （填“自上而下”或“自下而上”）。實(shí)驗(yàn)得到的 I - t 圖像如圖乙所示，如果不改變電路其他參
數(shù)，只減小電阻 R 的阻值，則此過程的 I - t 曲線與坐標(biāo)軸所圍成的面積將 （填“減小”“不變”或“增
大”）；
（2）若實(shí)驗(yàn)中測(cè)得該電容器在整個(gè)放電過程中釋放的電荷量Q =1.72 10-3C，則該電容器的電容為
μF，放電過程中電容器的電容將 （填“減小”“不變”或“增大”）。
【答案】 放電 自下而上 不變 215 不變
【詳解】（1）[1]當(dāng)開關(guān)接 2 時(shí)，電容器相當(dāng)于電源，進(jìn)行的是放電過程。
[2]開關(guān)接 1 時(shí)，電源給電容器充電，電容器上極板接正極，充電完成，上極板帶正電，下極板帶負(fù)電；可
知開關(guān)接 2 時(shí)，電容器相當(dāng)于電源，上極板相當(dāng)于電源的正極，故流經(jīng)電阻 R 上的電流自下而上。
[3]曲線與坐標(biāo)軸所圍成的面積為電容器充電完成后所帶電荷量，只減小電阻，并不能改變電容器的充好電
時(shí)的電荷量，故此過程的曲線與坐標(biāo)軸所圍成的面積將不變。
Q -3
（2）[4]根據(jù)電容器電容的定義C = 解得C 1.72 10 C= = 215μF
U 8.0V
[5]電容器的電容由其本身特性決定，與所帶電荷量和電壓無關(guān)，故放電過程中電容器的電容不變。
考點(diǎn)二 創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)方案
考向 1 實(shí)驗(yàn)器材的創(chuàng)新
5．某學(xué)校興趣小組利用電流傳感器觀察電容器的充、放電現(xiàn)象，設(shè)計(jì)電路如圖甲所示。開關(guān) K 閉合，將
開關(guān) S 與端點(diǎn) 2 連接時(shí)電源短時(shí)間內(nèi)對(duì)電容器完成充電，充電后電容器右極板帶負(fù)電；然后把開關(guān) S 連接
端點(diǎn) 1，電容器通過電阻放電，計(jì)算機(jī)記錄下電流傳感器中電流隨時(shí)間的變化關(guān)系。如圖乙是計(jì)算機(jī)輸出
的電容器充、放電過程電流隨時(shí)間變化的 I - t 圖像；
(1)根據(jù) I - t 圖像估算電容器在充電結(jié)束時(shí)儲(chǔ)存的電荷量為 （結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）；
(2)已知直流電源的電壓為 6V，則電容器的電容約為 F（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）；
(3)如果不改變電路其他參數(shù)，斷開開關(guān) K，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，則充電時(shí)的 I - t 圖像可能是圖丙中的虛線
（選填“a”“b”或“c”中的一個(gè)，實(shí)線為閉合開關(guān) K 時(shí)的 I - t 圖像）。
【答案】(1) 4.5 10-4 C (2) 7.5 10-5 F (3) a
【詳解】（1）I-t 圖像與橫軸所圍的面積表示電容存儲(chǔ)的電荷量，1 小格的面積為
Q1 = 0.05 10
-3 0.5C = 2.5 10-5 C超過半格算 1 格，不足半格的舍去，可知總共約 18 格，故電容器在全部
放電過程中釋放的電荷量為 Q=18×2.5×10-5C=4.5×10-4C
-4
（2）已直流電源的電壓為 6V C Q 4.5 10，則電容器的電容為 = = F = 7.5 10-5 F
U 6
（3）由于電容存儲(chǔ)的電荷量不變，如果不改變電路其他參數(shù)，斷開開關(guān) K，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，則充電時(shí) I-t
曲線與橫軸所圍成的面積將不變。斷開開關(guān) K，電容器串聯(lián)的電阻值增大，充電電流變小，充電時(shí)間將變
長(zhǎng)。則充電時(shí)的 I - t 圖像可能是圖丙中的虛線 a。
6．某興趣小組想自制一個(gè)電容器。如圖所示，他們用兩片錫箔紙做電極，在兩層錫箔紙中間夾以電容紙
（某種絕緣介質(zhì)），一起卷成圓柱形，然后接出引線，再密封在塑料瓶當(dāng)中，電容器便制成了。
（1）為增加該電容器的電容，應(yīng)當(dāng) （填正確答案標(biāo)號(hào)）。
A．增大電容器的充電電壓
B．減小電容器的充電電壓
C．錫箔紙面積盡可能大
D．錫箔紙卷繞得盡可能緊
（2）為了測(cè)量該電容器電容的大小，由于實(shí)驗(yàn)室沒有電容計(jì)，該小組采用了如圖所示的電路進(jìn)行測(cè)量。
其中電壓傳感器和電流傳感器可以在計(jì)算機(jī)上顯示出電壓和電流隨時(shí)間變化的U - t 、 I - t 圖像。
先將開關(guān) S 置于 a 端，電壓和電流隨時(shí)間變化圖像分別如圖 1、2 所示，則該電容器充滿電后所帶的電荷
量約為Q = C；電容大小約為C = F。（結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字）
（3）在（2）問基礎(chǔ)上，電容器充滿電后， t0 時(shí)刻再把開關(guān) S 置于 b 端，則以下電流和電壓隨時(shí)間變化的
圖像符合實(shí)際的是 （填正確答案標(biāo)號(hào)）。
【答案】 CD/DC 3.0 10-5 （在 2.7 10-5 ~ 3.3 10-5 范圍內(nèi)均可） 5.0 10-6 （在
4.5 10-6 ~ 5.5 10-6 范圍內(nèi)均可） BC/CB
e S
【詳解】（1）[1]根據(jù)電容決定式C = r 可知電容器的電容與充電電壓無關(guān)，為增加該電容器的電容，
4p kd
可以增大S 或減小 d ，所以使錫箔紙面積盡可能大或使錫箔紙卷繞得盡可能緊，都可以增大電容，故 AB 錯(cuò)
誤，CD 正確。故選 CD。
（2）[2][3]根據(jù) q = It 可知 I - t 圖像與時(shí)間軸圍成的面積表示電荷量, I - t 圖像每小格表示的電荷量為
0.02 0.2 10-4 C = 4 10-7 C I - t 圖像與時(shí)間軸圍成的面積共約 75 個(gè)小格，則電容器充滿電后所帶的電荷量
約為Q = 75 4 10-7 C = 3.0 10-5 C由U - t 圖像知，充滿電后電容器兩端電壓為U = 6.0V ，則電容大小約為
Q 3.0 10-5C = = F = 5.0 10-6 F
U 6.0
（3）[4] 0 ~ t0 時(shí)間內(nèi)，電容器充電，電流逐漸減小，電壓逐漸增大，直至充滿時(shí)，電流為零，電壓達(dá)到最
大； t0 時(shí)刻把開關(guān) S 置于 b 端，電容器放電，電流反向且逐漸減小到零，電壓也逐漸減小到零但方向不
變，故 BC 正確，AD 錯(cuò)誤。故選 BC。
考向 2 實(shí)驗(yàn)思路的創(chuàng)新
7．(1)觀察電容器的充、放電現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。
①應(yīng)選擇的電流表表頭為圖中的 （選填“甲”或“乙”）。
②圖中①②兩條曲線不同是 （選填“E”或“R”）的改變?cè)斐傻摹?br/>(2)如圖 a 所示為某品牌方塊電池，小文同學(xué)分別用電路圖 b 和電路圖 c 測(cè)量此方塊電池的電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)
阻。他選用的電壓表量程15V、內(nèi)阻未知，電流表量程0.6A 、內(nèi)阻等于0.5W ，滑動(dòng)變阻器R 0 ~100Ω 。
規(guī)范實(shí)驗(yàn)并根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)描繪的U — I 圖線分別得到如圖 d 中 I、Ⅱ所示。完成下列幾個(gè)問題。
①根據(jù)電路圖 b 測(cè)量數(shù)據(jù)描繪的U — I 圖線應(yīng)為圖 d 中 （填“I”或“Ⅱ”）
②根據(jù)題中條件，本次實(shí)驗(yàn)應(yīng)選擇實(shí)驗(yàn)電路圖中 （填“圖 b”或“圖 c”）。
③綜合分析可得該電源電動(dòng)勢(shì)為 V ，內(nèi)阻為 W。（保留 3 位有效數(shù)字）
【答案】(1) 甲 R
(2) Ⅱ 圖 b 9.00（8.98-9.02） 0.500（0.460~0.540）
【詳解】（1）[1]應(yīng)選擇的電流表表頭為圖中的甲。在電容器的充放電過程中，電流會(huì)先增大后減小，且可
能會(huì)反向。甲圖中的電流表指針指向中間，且左右兩邊都有刻度，說明它可以測(cè)量交變電流，即電流方向
改變時(shí)，指針可以向左右兩邊偏轉(zhuǎn)，因此適合本實(shí)驗(yàn)。而乙圖中的電流表只能測(cè)量單向電流，不適合本實(shí)
驗(yàn)。
[2]圖中①②兩條曲線不同是 R（電阻）的改變?cè)斐傻摹D中的兩條曲線表示的是電容器充放電過程中電
荷量 q 隨時(shí)間 t 的變化。由于兩條曲線都從原點(diǎn)開始上升，說明電容器都是從未帶電狀態(tài)開始充電的。而
t
①曲線的上升速度更快，說明電容器的充電速度更快。根據(jù)電容器充電的公式 q = CE 1- e - RC ÷
我們可
è
以知道，當(dāng)電源電動(dòng)勢(shì) E 一定時(shí)，充電速度與電阻 R 成反比。因此，①曲線對(duì)應(yīng)的電阻 R 應(yīng)該更小。所
以，圖中①②兩條曲線不同是電阻 R 的改變?cè)斐傻摹?br/>（2）[1]根據(jù)電路圖 b 測(cè)量數(shù)據(jù)描繪的U — I 圖線中，圖像的斜率等于電池內(nèi)阻和電流表內(nèi)阻之和，則斜
率較大，則應(yīng)為圖 d 中Ⅱ；
[2]根據(jù)題中條件，因?yàn)殡娏鞅韮?nèi)阻已知，則本次實(shí)驗(yàn)應(yīng)選擇實(shí)驗(yàn)電路圖中電路圖 b。
DU
[3]綜合分析根據(jù)圖像Ⅱ以及U = E - Ir 可得該電源電動(dòng)勢(shì)E = 9.00V [4]則內(nèi)阻為 r = - R 代入得
DI A
r 9.0 -8.5= W - 0.5W = 0.500W
0.5
8．電流傳感器可以在電腦端記錄電流隨時(shí)間變化的圖線，探究實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)了如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)電路，
探究電容器在不同電路中的充放電現(xiàn)象。
(1)第一次探究中先將開關(guān)接 1，待電路穩(wěn)定后再接 2。探究電容器充電及通過電阻放電的電流規(guī)律。
①已知電流從右向左流過電流傳感器時(shí)，電流為正，則與本次實(shí)驗(yàn)相符的 I - t 圖像是 。
A． B． C． D．
②從 I - t 圖像的面積可以計(jì)算得出電容器電荷量的大小。關(guān)于本次實(shí)驗(yàn)探究，下列判斷正確的
是 。
A．若只增大電阻箱 R 的阻值，電容器放電的時(shí)間將變短
B．若只增大電阻箱 R 的阻值， I - t 圖像的面積將增大
C．在誤差允許的范圍內(nèi)，放電和充電圖像的面積應(yīng)大致相等
(2)第二次探究中，該同學(xué)先將開關(guān)接 1 給電容器充電，待電路穩(wěn)定后再接 3，探究LC振蕩電路的電流變
化規(guī)律。
③探究實(shí)驗(yàn)小組得到的振蕩電路電流波形圖像，選取了開關(guān)接 3 之后的LC振蕩電流的部分圖像，如圖乙
所示，根據(jù)圖像中記錄的坐標(biāo)信息可知，振蕩電路的周期T = s（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）。
④已知電源電動(dòng)勢(shì) E，測(cè)得充電過程 I - t 圖像的面積為 S，以及振蕩電路的周期 T，可以得到電感線圈的
電感表達(dá)式 L = 。（以上物理量的單位均為國際單位制單位）
2
【答案】(1) A C (2) ET9.2 10-3s
4p 2S
【詳解】（1）[1]第一次探究過程為先給電容器充電，后電容器通過 R 放電，給電容器充電過程中電流從右
向左流過傳感器，即為正，由于充電后電容器上極板帶正電，電容器通過 R 放電時(shí)，電流從左向右流過傳
感器，即為負(fù)。故選 A。
[2] I - t 圖像的面積可以計(jì)算得出電容器電荷量的大小，則放電和充電圖像的面積應(yīng)大致相等，若只增大電
阻箱 R 的阻值，電容器的電荷量不變， I - t 圖像的面積不變，若只增大電阻箱 R 的阻值，對(duì)電流的阻礙作
用變大，電容器放電的時(shí)間將變長(zhǎng)。
故選 C。
10.036 - 9.944 -3
（2）[1]由圖乙可知T = s 9.2 10 s [2]充電過程 I - t 圖像的面積為 S，則 q = CE = S 可得
10
C S
2 2
= T ET
E 由公式T = 2p LC 可得 L = 2 =4p C 4p 2S
1．電流傳感器不僅可以和電流表一樣測(cè)電流，而且還具有反應(yīng)快、能捕捉到瞬間電流變化等優(yōu)點(diǎn)。某學(xué)
習(xí)小組用傳感器觀察電容器的充放電現(xiàn)象并測(cè)量該電容器的電容。實(shí)驗(yàn)操作如下：
①小組成員按照?qǐng)D甲所示的電路進(jìn)行實(shí)物連接；
②先將開關(guān) S 撥至 1 端，電源向電容器充電，電壓傳感器記錄這一過程中電壓隨時(shí)間變化的u - t 圖線，如
圖乙所示；
③然后將開關(guān) S 撥至 2 端，電容器放電，電流傳感器記錄這一過程中電流隨時(shí)間變化的 i - t 圖線，如圖丙
所示。
則：
(1)電容器放電時(shí)，流過電阻 R 的電流方向?yàn)? ；（選填“a→b”或“b→a”）；
(2)已知 i - t 圖線與 t 軸所圍成的面積表示電荷量，若圖丙中 i - t 圖線與 t 軸所圍的小格數(shù)約為 60 個(gè)，則該
電容器充電完畢后所帶的電荷量約為 C，電容大小約為 F。（結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字）
【答案】(1) b a (2) 1.2 10-5 2.4 10-6
【詳解】（1）電容器上極板帶正電，則放電時(shí)，流過電阻 R 的電流方向?yàn)?b→a；
（2）[1]該電容器充電完畢后所帶的電荷量約為Q = 0.01 0.2 10-4 60C =1.2 10-5 C
-5
[2] Q 1.2 10電容大小約為C = = F = 2.4 10-6 F
U 5
2．圖甲所示電路為“用傳感器觀察電容器的放電過程”實(shí)驗(yàn)電路圖。開關(guān)未閉合時(shí)，電源的電壓
U = 6.0V 。實(shí)驗(yàn)操作時(shí)，單刀雙擲開關(guān) S 先跟 2 相接。某時(shí)刻開關(guān)改接 1，一段時(shí)間后，把開關(guān)再改接
2。實(shí)驗(yàn)中使用了電流傳感器來采集電流隨時(shí)間的變化情況。開關(guān)再改接 2 后得到的 I - t 圖像如圖乙所
示。
(1)開關(guān) S 改接 1 后流經(jīng)電阻 R 上的電流方向?yàn)? （填“自上而下”或“自下而上”）。
(2)已知電容器的電容為 4 103μF，則圖乙中圖線與坐標(biāo)軸所圍“面積”為 C 。
(3)電容器充電后就儲(chǔ)存了能量，某同學(xué)研究電容器儲(chǔ)存的能量E 與電容器的電容C 、電荷量Q及電容器兩
極板間電壓U 之間的關(guān)系。他從等效的思想出發(fā)，認(rèn)為電容器儲(chǔ)存的能量等于把電荷從一個(gè)極板搬運(yùn)到另
一個(gè)極板過程中克服電場(chǎng)力所做的功。為此他還做出電容器兩極板間的電壓U 隨電荷量Q變化的圖像如圖
所示。按照他的想法，下列說法正確的是（　　）
A．U - Q 圖線的斜率越大，電容C 越小
B．對(duì)同一電容器，電容器儲(chǔ)存的能量E 與電荷量Q成正比
C．對(duì)同一電容器，電容器儲(chǔ)存的能量E 與電容器兩極板間電壓U 的平方成正比
【答案】(1)自上而下(2) 2.4 10-2 C (3)AC
【詳解】（1）開關(guān) S 接 1 時(shí)，電源給電容器充電，電容器上極板接正極，充電完成，上極板帶正電，下極
板帶負(fù)電，電子自下而上流經(jīng)電阻 R ，故開關(guān) S 改接 1 后流經(jīng)電阻 R 上的電流方向?yàn)樽陨隙拢?br/>Q
（2）圖乙中圖線與坐標(biāo)軸所圍“面積”為電容器充電后所帶電荷量，由C = 得
U
Q = CU = 4 103μF 6.0V=4 103 10-6 6.0C=2.4 10-2C
Q 1 1
（3）A．由C = 得U = Q U - Q 圖線的斜率為 ，故U - Q 圖線的斜率越大，電容C 越小，故 A 正
U C C
確；
B C．電容器儲(chǔ)存的能量等于把電荷從一個(gè)極板搬運(yùn)到另一個(gè)極板過程中克服電場(chǎng)力所做的功，也等于圖像
1 Q 1 Q2
所圍的面積E = QU ，U = 解得E = CU 2 = 從上面的式子看出，電容器儲(chǔ)存的能量與電荷量Q的平
2 C 2 2C
方成正比，對(duì)同一電容器，電容器儲(chǔ)存的能量E 與電容器兩極板間電壓U 的平方成正比，故 B 錯(cuò)誤，故 C
正確。故選 AC。
3．某同學(xué)用如圖所示的電路觀察電容器的充電放電現(xiàn)象。所用器材有：電源 E、電流表 A、電壓表 V、電
容器 C、定值電阻 R、單刀雙擲開關(guān) S、導(dǎo)線若干。
(1)將圖中的電流表換成電流傳感器，可以在電腦端記錄電流隨時(shí)間變化的圖線。先將開關(guān)接 1，待電路穩(wěn)
定后再接 2。已知電流從左向右流過電阻 R 時(shí)為正，則與本次實(shí)驗(yàn)相符的 I-t 圖像是_________。
A． B．
C． D．
(2)將圖中的電壓表換成電壓傳感器，可以在電腦端記錄放電過程中電壓隨時(shí)間變化的圖線，如圖所示。已
知開關(guān)接 2 瞬間開始計(jì)時(shí)，此時(shí)電壓傳感器記錄數(shù)據(jù)為 Um，利用數(shù)據(jù)處理軟件得到 U-t 圖線與坐標(biāo)軸圍成
的面積為 S0。根據(jù)該實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)曲線可以粗測(cè)實(shí)驗(yàn)中電容器的電容 C= 。（用題中已知物理量 Um、R
和 S0表示）
S
【答案】(1)A(2) 0UmR
【詳解】（1）第一次探究過程為先給電容器充電，后電容器通過 R 放電，給電容器充電過程中電流從左向
右流過電阻 R，即為正向電流，由于充電后電容器下極板帶正電，電容器通過 R 放電時(shí)，電流從右向左流
過電阻 R，即為負(fù)。故選 A。
q U S
（2）根據(jù) I = 變形可得 q = It = t 而 U-t 圖像與坐標(biāo)軸所圍面積為 S0，則 q = 0 故有 S0=qR=CUmR 則電t R R
C S= 0容為 UmR
4．利用如圖甲所示電路觀察電容器的充、放電現(xiàn)象，連接計(jì)算機(jī)的電流傳感器可以捕捉并記錄到電流變
化，當(dāng)電流從上向下流過電流傳感器時(shí)，電流計(jì)為正值，已知直流電源電動(dòng)勢(shì)為 9V，內(nèi)阻可忽略，實(shí)驗(yàn)過
程中顯示出電流隨時(shí)間變化的 I-t 圖像如圖乙所示。
(1)在 4~7s 時(shí)間內(nèi)，開關(guān) S 接 （填“1”或“2”）。
(2)關(guān)于電容器充電過程中兩極板所帶電荷量 Q 隨時(shí)間 t 變化的圖像，下列正確的是（　　）
A． B． C．
(3)如果不改變電路其他參數(shù)，只減小電阻 R，充電時(shí) I-t 曲線與橫軸所圍成的面積將 （填“增大”“不
變”或“變小”），充電時(shí)間將 （填“變長(zhǎng)”“不變”或“變短”）。
(4)某同學(xué)研究電容器充電后儲(chǔ)存的能量 E 與電容 C、電荷量 Q 及兩極板間電壓 U 之間的關(guān)系．他從等效
的思想出發(fā)，認(rèn)為電容器儲(chǔ)存的能量等于把電荷從一個(gè)極板搬運(yùn)到另一個(gè)極板過程中克服電場(chǎng)力所做的
功。為此他作出電容器兩極間的電壓 U 隨電荷量 Q 變化的圖像如圖丙所示，下列說法正確的是（　　）
A．對(duì)同一電容器，電容器儲(chǔ)存的能量 E 與電荷量 Q 成正比
B．搬運(yùn) q 的電量，克服電場(chǎng)力所做的功近似等于 q 上方小矩形的面積
U E
C．若電容器兩極板間電壓為 U 時(shí)儲(chǔ)存的能量為 E，則電壓為 2 時(shí)儲(chǔ)存的能量為 4
【答案】(1)2 (2)B (3) 不變 變短 (4)BC
【詳解】（1）4~7s 內(nèi)，電容器處于放電狀態(tài)，開關(guān) S 應(yīng)接 2。
（2）電容器充電過程中，電容器兩端的電壓 U 逐漸增大，最后與電源電動(dòng)勢(shì)相等，因此斜率會(huì)逐漸減
小，最后與橫軸平行，根據(jù)Q = CU 可知，電容 C 為定值，可知電容器所帶的電荷量逐漸增大，最后保持
不變，Q-t 圖像的斜率也逐漸變小，最后為零。故選 B。
（3）[1][2]根據(jù)電容器的計(jì)算公式可得Q = CU 所以電容器儲(chǔ)存的電荷量與電阻 R 無關(guān)，所以曲線與橫軸圍
成的面積保持不變，當(dāng)減小電阻 R，由于電阻對(duì)電流的阻礙作用減弱，充電電流增大，所以充電時(shí)間將變
短。
（4）A．從等效的思想出發(fā)，認(rèn)為電容器儲(chǔ)存的能量等于把電荷從一個(gè)極板搬運(yùn)到另一個(gè)極板過程中克服
Q2
電場(chǎng)力做的功，也就等于圖像與橫軸圍成的面積，則E = 故 A 錯(cuò)誤；
2C
B．根據(jù)圖像的物理意義可知，搬運(yùn) q 的電量，克服電場(chǎng)力所做的功近似等于 q 上方小矩形的面積，故 B
正確；
E 1 CU 2 U UC．由電容器的能量公式和電容的定義式可得 = ，電壓 = 所以能量E
1
= E 故 C 正確。故選
2 2 4
BC。
5．某實(shí)驗(yàn)小組利用 a 圖所示電路測(cè)量一電容器的電容，實(shí)驗(yàn)器材有:待測(cè)電容器，電池組，定值電阻 R，
電壓傳感器，電流傳感器，計(jì)算機(jī)，單刀雙擲開關(guān) S，導(dǎo)線若干。
請(qǐng)回答下列問題:
(1)按 a 圖連接實(shí)物電路。先將開關(guān) S 從 2 端撥至 1 端，電源對(duì)電容器充電;再將開關(guān) S 撥至 2 端，電容器放
電。傳感器將信息即時(shí)輸入計(jì)算機(jī)，屏幕上顯示出圖(b)所示的電流 I、電壓 U 隨時(shí)間 t 變化的 I - t 圖線、
U - t 圖線，則曲線 表示電容器充電過程的U - t 圖線，曲線 表示電容器放電過程的 I - t 圖
線。（選填①、②、③、④）
(2)根據(jù)圖 b 估算當(dāng)電容器充電完畢時(shí)所帶的電荷量是 C，計(jì)算電容器的電容 C＝ μF。（結(jié)果均保
留 2 位有效數(shù)字）
(3)圖 c 中實(shí)線表示上述實(shí)驗(yàn)中得到的 I - t 圖線，若串聯(lián)接入電路的干電池個(gè)數(shù)保持不變，增加電阻 R，則
得到 I - t 圖線可能是圖丙中的虛線 （選填“a”“b”“c”）。
【答案】(1) ① ④(2) 7.2 10-3 9.2 102 (3)c
【詳解】（1）[1]充電過程，電壓逐漸增大，且增大的越來越慢，故電壓隨時(shí)間變化的圖線為①；
[2]放電過程電壓逐漸變小，減小的越來越慢，電容器放電，放電電流與充電電流方向相反，電流逐漸變
小，且減小的越來越慢，故電流隨時(shí)間變化的圖像為④。
（2）[1]由圖（b）圖線④表示電容器放電過程的 I - t 圖線，圖線與坐標(biāo)軸圍的面積表示放電的總電荷
量，即電容器充電完畢時(shí)所帶的電荷量Q = 9 2mA 0.4s = 7.2 10-3C [2]電容器的電容為
C Q 7.2= = 10-3 F = 9.2 102μF
U 7.8
（3）由于干電池個(gè)數(shù)保持不變，充電完成時(shí)電容器兩端電壓不變，電荷量不變，增加電阻，則放電初始
電流減小，電荷量不變即圖線與坐標(biāo)軸所圍面積不變，則圖線可能是虛線 c。
6．用圖（a）的電路研究電容器的充放電，電源電動(dòng)勢(shì)為 12V（內(nèi)阻忽略不計(jì)）；R1、R2、R3為定值電阻，
其中 R2=160Ω；電流傳感器（內(nèi)阻忽略不計(jì)）將電流信息傳入計(jì)算機(jī)，顯示出電流隨時(shí)間變化的 I-t 圖像。
(1)①閉合開關(guān) K2，開關(guān) K1 與 1 接通，待充電完成后，再與 2 接通，電容器放電的 I-t 圖像如圖（b）中的
圖線 I，圖線 I 與時(shí)間軸圍成的“面積”為 S1，其物理意義是 ；
②斷開開關(guān) K2，開關(guān) K1 與 1 接通，待充電完成后，再與 2 接通，電容器放電的 I-t 圖像如圖（b）中的圖
線 II，圖線 II 與時(shí)間軸圍成的“面積”為 S2，理論上應(yīng)該有 S1 S2（選填“>”“<”或“=”）；
(2)測(cè)得 S1為 2.64mA s，由此可知電容器的電容 C= μF，定值電阻 R3= Ω；開關(guān) K2 閉合時(shí)，電
容器放電過程中通過 R3的電量為 C。
【答案】(1) 電容器放電過程，通過電流傳感器的電荷量 =
(2) 220 480 6.6 10-4
【詳解】（1）①[1]根據(jù) q = It 可知 I-t 圖像與對(duì)應(yīng)時(shí)間軸所圍成的面積表示的物理意義是電荷量，即電容
器放電過程，通過電流傳感器的電荷量。
②[2] S1和 S2均表示電容器放電的電荷量，所以 S1 = S2
C Q C S（2）[1]根據(jù) = 可得 = 1 = 220μF
U E
U R2R[2]根據(jù) Im =
3
可知，兩次放電過程的最大電流與電路電阻成反比，即 100mA = R 75mA
R R + R 2
解得
2 3
R3 = 480Ω
R
[3] K 2 -4開關(guān) 2 閉合時(shí)，電容器放電過程中通過 R3的電量為QR = S1 = 0.66mA ×s = 6.6 10 C3 R2 + R3
7．電容儲(chǔ)能已經(jīng)在電動(dòng)汽車，風(fēng)光發(fā)電、脈沖電源等方面得到廣泛應(yīng)用。某物理興趣小組設(shè)計(jì)圖甲所示
電路，探究不同電壓下電容器的充放電過程。器材如下：
電容器 C（額定電壓 10V，電容標(biāo)識(shí)不清）；
電源（電動(dòng)勢(shì) 12V，內(nèi)阻不計(jì)）；
電阻箱 R1（阻值 0~99999.9Ω）；
滑動(dòng)變阻器（最大阻值 20Ω，額定電流 2A）；
電壓表 V（量程 15V，內(nèi)阻很大）
發(fā)光二極管 D1 和 D2，開關(guān) S1 和 S2，電流傳感器，計(jì)算機(jī)，導(dǎo)線若干。
(1)電容器充電過程，若要提高電容兩端電壓，應(yīng)將滑片向 （選填“左”，“右”）移動(dòng)。
(2)某次實(shí)驗(yàn)中，完成充電后電壓表讀數(shù)如圖乙所示，電容器兩端的電壓為 。
(3)繼續(xù)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片位置，電壓表示數(shù)為 8.0V 時(shí)，開關(guān) S2 擲向 1，得到電容器充電過程的 I-t 圖
像，如圖丙所示。借鑒“用油膜法估測(cè)油酸分子的大小”實(shí)驗(yàn)中估算油膜面積的方法，根據(jù)圖像可估算出充
電結(jié)束后，電容器存儲(chǔ)的電荷量為 C（結(jié)果保留 2 位有效數(shù)字），電容器的電容為 F。
(4)電容器充電后，將開關(guān) S2 擲向 2，發(fā)光二極管 （選填“D1”，“D2”）發(fā)光。
【答案】(1)右(2)6.5V(3) 3.8×10-3 4.75×10-4(4)D1
【詳解】（1）由于滑動(dòng)變阻器采用分壓式接法，故向右端滑動(dòng)滑片時(shí)可以提高電容兩端電壓。
（2）由于電壓表量程為 15V，所以每一小格為 0.5V，所以讀數(shù)為13 0.5V = 6.5V（3）[1]I-t 圖像與坐標(biāo)軸
所圍區(qū)域的面積等于電容器存儲(chǔ)的電荷量，所以電容器存儲(chǔ)的電荷量為Q = 38 0.5 0.2 10-3C = 3.8 10-3C
Q 3.8 10-3[2]根據(jù)電容的定義式可得C = = F = 4.75 10-4 F
U 8.0
（4）電容器充電后，將開關(guān) S2 擲向 2，電容器放電，且電容器左極板高電勢(shì)，右極板低電勢(shì)，根據(jù)二極
管的特性可知，D1 閃光。
q
8．電荷的定向移動(dòng)形成電流，電流表示單位時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量，即 I = 。圖甲是研究電容
t
器充、放電過程中電壓和電流隨時(shí)間變化規(guī)律的實(shí)驗(yàn)電路圖，按圖甲連接好實(shí)驗(yàn)器材，根據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟，回
答下列問題：
（1）先接通開關(guān) K1，給電容器充電，然后斷開開關(guān) K1，再閉合開關(guān) K2，電容器放電，電阻 R 中電流的方
向?yàn)? （選填“a 到 b”或“b 到 a”）；
（2）閉合開關(guān) K2 的同時(shí)開始計(jì)時(shí)，通過計(jì)算機(jī)在同一坐標(biāo)系中描繪出電壓 U 和電流 I 隨放電時(shí)間 t 的變
化圖線，如圖乙所示。圖中電流 I 隨時(shí)間 t 的變化圖線與坐標(biāo)軸圍成的陰影面積的物理意義是 ，
圖中陰影面積 S1與陰影面積 S2的比值是 ；
（3）若用計(jì)算機(jī)測(cè)得圖中陰影面積 S1=916.13mA s，則該電容器的電容為 F。（結(jié)果保留兩位有
效數(shù)字）
【答案】 a 到 b 電容器釋放的電荷量 1.5/3 0.15
2
【詳解】（1）[1]接通開關(guān) K1 時(shí)，電容器上極板與正極相連，帶正電荷，斷開開關(guān) K2 后，電容器放電，電
流從上極板經(jīng)過 R 流向下極板，即從 a 到 b。
Q
（2）[2]由電容器放電過程電流計(jì)算公式可知 I = ，Q = It 即圖線與坐標(biāo)軸圍成的陰影面積表示電容器的
t
電荷量。
S S
[3]根據(jù)C
Q DQ
= = 1 2由上述分析可知，陰影部分面積代表電荷量，由題意可得 =
U DU DU
，
1 DU2
S1 DU1 10V - 4V 3= = =
S2 DU2 4V 2
S -3
（3）[4]由題意及上述分析可知 1
916.13 10 A·s 3
= = ， S2 = 0.611A s ，S2 S2 2
C Q S1 + S2 1.527A·s= = = 0.15F
U U 10V
9．（2024·海南·高考真題）用如圖 a 所示的電路觀察電容器的充放電現(xiàn)象，實(shí)驗(yàn)器材有電源 E、電容器 C、
電壓表、電流表、電流傳感器、計(jì)算機(jī)、定值電阻 R、單刀雙擲開關(guān)S1 、開關(guān)S2 、導(dǎo)線若干
(1)閉合開關(guān)S2 ，將S1 接 1，電壓表示數(shù)增大，最后穩(wěn)定在 12.3V。在此過程中，電流表的示數(shù)_____（填選
項(xiàng)標(biāo)號(hào)）
A．一直穩(wěn)定在某一數(shù)值
B．先增大，后逐漸減小為零
C．先增大，后穩(wěn)定在某一非零數(shù)值
(2)先后斷開開關(guān)S2 、S1 ，將電流表更換成電流傳感器，再將S1 接 2，此時(shí)通過定值電阻 R 的電流方向
（選填“ a b ”或“ b a ”），通過傳感器將電流信息傳入計(jì)算機(jī)，畫出電流隨時(shí)間變化的 I - t 圖像，如圖
b， t = 2s時(shí) I = 1.10mA ，圖中 M、N 區(qū)域面積比為 8∶7，可求出R = kW（保留 2 位有效數(shù)字）。
【答案】(1)B(2) a b 5.2
【詳解】（1）電容器充電過程中，當(dāng)電路剛接通后，電流表示數(shù)從 0 增大某一最大值，后隨著電容器的不
斷充電，電路中的充電電流在減小，當(dāng)充電結(jié)束電路穩(wěn)定后，此時(shí)電路相當(dāng)于開路，電流為 0。故選 B。
（2）[1]根據(jù)電路圖可知充電結(jié)束后電容器上極板帶正電，將S1 接 2，電容器放電，此時(shí)通過定值電阻 R
的電流方向 a b；
[2] t = 2s時(shí) I = 1.10mA 可知此時(shí)電容器兩端的電壓為U2 = IR 電容器開始放電前兩端電壓為12.3V，根據(jù)
I - t -3圖像與橫軸圍成的面積表示放電量可得0 - 2s 間的放電量為Q1 = ΔU ×C = 12.3 -1.10 10 R C 2s后到
-3 Q1 8
放電結(jié)束間放電量為Q2 = DU ×C =1.10 10 × RC 根據(jù)題意 =Q2 7
，解得R = 5.2kΩ考點(diǎn) 35 觀察電容器的充、放電現(xiàn)象
1. 高考真題考點(diǎn)分布
題型 考點(diǎn)考查 考題統(tǒng)計(jì)
實(shí)驗(yàn)題 觀察電容器充放電現(xiàn)象 2024 年海南卷
2. 命題規(guī)律及備考策略
【命題規(guī)律】各地高考對(duì)觀察電容器的充放電現(xiàn)象這個(gè)實(shí)驗(yàn)的考查近幾年頻度不高，主要考查原型實(shí)驗(yàn)的
原理。
【備考策略】
1.理解和掌握觀察電容器的充放電現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)原理，并會(huì)做出必要的誤差分析。
2.能夠在原型實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，通過對(duì)實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)或者創(chuàng)新，做出同類探究。
【命題預(yù)測(cè)】重點(diǎn)利用創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)裝置或方法對(duì)觀察電容器充放電現(xiàn)象。
1.實(shí)驗(yàn)原理
（1）電容器充電:電源使電容器的兩極板帶上等量異種電荷的過程,如圖甲。
（2）電容器放電:用導(dǎo)線將充好電的電容器的兩極板相連,使兩極板的異種電荷中和的過程,如圖乙。
（3）電容器充放電時(shí)的能量轉(zhuǎn)化:充電后,電容器儲(chǔ)存了電能。放電時(shí),儲(chǔ)存的電能釋放出來,轉(zhuǎn)化為其他形式
的能。
2.實(shí)驗(yàn)操作
（1）電容器的充電：開關(guān) S 合向 1,電容器充電。
現(xiàn)象:
①白熾燈開始較亮,逐步變暗。
② 的讀數(shù)由大變小。
③ 的讀數(shù)變大。
④最后 的大小等于 0, 的大小等于電源電壓。
⑤解釋:電源正極向極板供給正電荷,負(fù)極向極板供給負(fù)電荷。電荷在電路中定向移動(dòng)形成電流,兩極板間有電
壓。S 剛合上時(shí),電源與電容器之間存在較大的電壓,使大量電荷從電源移向電容器極板,產(chǎn)生較大電流,隨著極
板電荷的增加,極板間電壓增大,電流減小。當(dāng)電容器兩極板間電壓等于電源電壓時(shí),電荷不再定向移動(dòng),電流
為 0,燈不亮。
（2）電容器的放電：開關(guān) S 合向 2,電容放電。
現(xiàn)象:
①開始燈較亮,逐漸變暗,直至熄滅。
② 開始較大,逐漸變小,電流方向與充電方向相反,直至指示為 0。
③開始 指示為電源電壓,逐漸減小,直至為 0。
④解釋:放電過程中,由于電容器兩極板間的電壓使回路中有電流產(chǎn)生。開始這個(gè)電壓較大,因此電流較大,隨
著電容器極板上的正、負(fù)電荷的中和,極板間的電壓逐漸減小,電流也減小,最后放電結(jié)束,極板間不存在電壓,
電流為 0。
⑤結(jié)論:當(dāng)電容器極板上所儲(chǔ)存的電荷量發(fā)生變化時(shí),電路中就有電流流過;若電容器極板上所儲(chǔ)存的電荷量
恒定不變時(shí),則電路中就沒有電流流過。
3.分析與論證
當(dāng)電容器極板上所儲(chǔ)存的電荷發(fā)生變化時(shí),電路中就有電流流過;若電容器極板上所儲(chǔ)存的電荷量恒定不變
Δ
時(shí),則電路中就沒有電流流過。電路中的平均電流為 I=Δ 。
考點(diǎn)一 教材原型實(shí)驗(yàn)
考向 1 實(shí)驗(yàn)原理與操作
1．電容器是一種重要的電學(xué)元件，有著廣泛的應(yīng)用。某學(xué)習(xí)興趣小組用圖甲所示電路探究電容器兩極板
間的電勢(shì)差與所帶電荷量的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)操作如下：
①開關(guān)S1 接 1 給電容器 A 充電，記錄電壓表示數(shù)U1 ，A 帶電荷量記為Q1；
②開關(guān)S1 接 2，使另一個(gè)相同的但不帶電的電容器 B 跟 A 并聯(lián)，穩(wěn)定后斷開S1 ，記錄電壓表示數(shù)U 2 ，A
帶電荷量記為Q2，閉合S2 ，使 B 放電，斷開S2 。
③重復(fù)操作②，記錄電壓表示數(shù)Un ，A 帶電荷量記為Qn。
電荷量 Q1 Q2 Q3 Q4 …
電壓表示數(shù)/V 3.15 1.60 0.78 0.39 …
(1)在操作②中，開關(guān)S2 閉合前電容器 A 帶電荷量 （填“大于”、“等于”或“小于”）電容器 B 帶電荷
量。結(jié)合表格數(shù)據(jù)進(jìn)一步分析可知電容器的電勢(shì)差與其所帶電荷量成 （填“正比”或“反比”）關(guān)系。
(2)該小組用圖乙所示電路進(jìn)一步探究電容器 A 的充放電規(guī)律。
①開關(guān)接 1，電源給電容器 A 充電，觀察到電流計(jì) G 的指針偏轉(zhuǎn)情況為 ；
A．逐漸偏轉(zhuǎn)到某一刻度后迅速回到 0 B．逐漸偏轉(zhuǎn)到某一刻度后保持不變
C．迅速偏轉(zhuǎn)到某一刻度后逐漸減小到 0 D．迅速偏轉(zhuǎn)到某一刻度后保持不變
②圖丙為電容器 A 放電時(shí)的 I - t 圖像。已知電容器放電之前的電壓為 3V，該電容器 A 的實(shí)測(cè)電容值為
F（結(jié)果保留 2 位有效數(shù)字）。
2．如圖甲所示為利用傳感器研究電容器的實(shí)驗(yàn)電路。
（1）要求電壓表示數(shù)能從零開始逐漸增大，請(qǐng)將圖甲中的電路連接完整 ；
（2）閉合開關(guān) S 和S ，對(duì)電容器 C 充電，當(dāng)充電完畢時(shí)電壓表的示數(shù)U = 8.00V ；
（3）然后斷開開關(guān)S ，電容器通過電阻 R 放電，利用電流傳感器得到放電電流 I 隨時(shí)間 t 變化圖像如圖乙
所示，可估算電容器充電完畢時(shí)所帶電荷量Q = C，則該電容C = F；（保留兩位有效數(shù)字）
（4）保持滑動(dòng)變阻器的滑片位置不變，如果將電阻 R 更換為阻值更大的電阻，重做實(shí)驗(yàn)，電容器放電時(shí)
的 I - t 圖像用虛線表示，與原來放電圖像進(jìn)行比較，可能正確的是 。
A． B． C．
D．
考向 2 數(shù)據(jù)處理與誤差分析
3．工業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常會(huì)用到需要避光儲(chǔ)存的絕緣液體原料，為了方便測(cè)量其深度，某同學(xué)設(shè)計(jì)了如下裝
置。在儲(chǔ)存液體原料的桶的外側(cè)底部，放置一個(gè)與桶底形狀相同、面積為 S 的金屬板，桶內(nèi)有一面積為 S
的輕質(zhì)金屬箔板，漂浮在液體表面上。圓桶由絕緣材料制成，桶壁厚度可忽略不計(jì)，使用時(shí)需要進(jìn)行如下
操作：
(1)將開關(guān)接“1”接線柱，電容器充滿電后，將開關(guān)接“2”接線柱，電流傳感器記錄下電流隨時(shí)間的變化關(guān)系
如圖。可知電容器充滿電后的電荷量Q = C。
(2)再將開關(guān)接“1”接線柱，電容器充滿電后，將開關(guān)接“3”接線柱，電壓傳感器的示數(shù)為U 。可根據(jù)U 的大
小得出液體的深度 h；改變深度 h，電壓傳感器示數(shù)隨之改變。根據(jù)所學(xué)知識(shí)判斷電壓傳感器示數(shù)和液體
的深度成 關(guān)系（填“線性”、“非線性”）。
(3)由于工作過程中電荷量會(huì)有一定的損失，將導(dǎo)致深度的測(cè)量結(jié)果 （填“偏大”、“偏小”、“不受
影響”）。
4．在“用傳感器觀察電容器的充放電過程”實(shí)驗(yàn)中，按圖甲所示連接電路。電源電動(dòng)勢(shì)為8.0V，內(nèi)阻可以
忽略。單刀雙擲開關(guān) S 先跟 2 相接，某時(shí)刻開關(guān)改接 1，一段時(shí)間后，把開關(guān)再改接 2，實(shí)驗(yàn)中使用了電
流傳感器來采集電流隨時(shí)間的變化情況。
（1）開關(guān) S 改接 2 后，電容器進(jìn)行的是 （填“充電”或“放電”）過程，此過程中流經(jīng)電阻 R 上的電
流方向 （填“自上而下”或“自下而上”）。實(shí)驗(yàn)得到的 I - t 圖像如圖乙所示，如果不改變電路其他參
數(shù)，只減小電阻 R 的阻值，則此過程的 I - t 曲線與坐標(biāo)軸所圍成的面積將 （填“減小”“不變”或“增
大”）；
（2）若實(shí)驗(yàn)中測(cè)得該電容器在整個(gè)放電過程中釋放的電荷量Q =1.72 10-3C，則該電容器的電容為
μF，放電過程中電容器的電容將 （填“減小”“不變”或“增大”）。
考點(diǎn)二 創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)方案
考向 1 實(shí)驗(yàn)器材的創(chuàng)新
5．某學(xué)校興趣小組利用電流傳感器觀察電容器的充、放電現(xiàn)象，設(shè)計(jì)電路如圖甲所示。開關(guān) K 閉合，將
開關(guān) S 與端點(diǎn) 2 連接時(shí)電源短時(shí)間內(nèi)對(duì)電容器完成充電，充電后電容器右極板帶負(fù)電；然后把開關(guān) S 連接
端點(diǎn) 1，電容器通過電阻放電，計(jì)算機(jī)記錄下電流傳感器中電流隨時(shí)間的變化關(guān)系。如圖乙是計(jì)算機(jī)輸出
的電容器充、放電過程電流隨時(shí)間變化的 I - t 圖像；
(1)根據(jù) I - t 圖像估算電容器在充電結(jié)束時(shí)儲(chǔ)存的電荷量為 （結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）；
(2)已知直流電源的電壓為 6V，則電容器的電容約為 F（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）；
(3)如果不改變電路其他參數(shù)，斷開開關(guān) K，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，則充電時(shí)的 I - t 圖像可能是圖丙中的虛線
（選填“a”“b”或“c”中的一個(gè)，實(shí)線為閉合開關(guān) K 時(shí)的 I - t 圖像）。
6．某興趣小組想自制一個(gè)電容器。如圖所示，他們用兩片錫箔紙做電極，在兩層錫箔紙中間夾以電容紙
（某種絕緣介質(zhì)），一起卷成圓柱形，然后接出引線，再密封在塑料瓶當(dāng)中，電容器便制成了。
（1）為增加該電容器的電容，應(yīng)當(dāng) （填正確答案標(biāo)號(hào)）。
A．增大電容器的充電電壓
B．減小電容器的充電電壓
C．錫箔紙面積盡可能大
D．錫箔紙卷繞得盡可能緊
（2）為了測(cè)量該電容器電容的大小，由于實(shí)驗(yàn)室沒有電容計(jì)，該小組采用了如圖所示的電路進(jìn)行測(cè)量。
其中電壓傳感器和電流傳感器可以在計(jì)算機(jī)上顯示出電壓和電流隨時(shí)間變化的U - t 、 I - t 圖像。
先將開關(guān) S 置于 a 端，電壓和電流隨時(shí)間變化圖像分別如圖 1、2 所示，則該電容器充滿電后所帶的電荷
量約為Q = C；電容大小約為C = F。（結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字）
（3）在（2）問基礎(chǔ)上，電容器充滿電后， t0 時(shí)刻再把開關(guān) S 置于 b 端，則以下電流和電壓隨時(shí)間變化的
圖像符合實(shí)際的是 （填正確答案標(biāo)號(hào)）。
考向 2 實(shí)驗(yàn)思路的創(chuàng)新
7．(1)觀察電容器的充、放電現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。
①應(yīng)選擇的電流表表頭為圖中的 （選填“甲”或“乙”）。
②圖中①②兩條曲線不同是 （選填“E”或“R”）的改變?cè)斐傻摹?br/>(2)如圖 a 所示為某品牌方塊電池，小文同學(xué)分別用電路圖 b 和電路圖 c 測(cè)量此方塊電池的電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)
阻。他選用的電壓表量程15V、內(nèi)阻未知，電流表量程0.6A 、內(nèi)阻等于0.5W ，滑動(dòng)變阻器R 0 ~100Ω 。
規(guī)范實(shí)驗(yàn)并根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)描繪的U — I 圖線分別得到如圖 d 中 I、Ⅱ所示。完成下列幾個(gè)問題。
①根據(jù)電路圖 b 測(cè)量數(shù)據(jù)描繪的U — I 圖線應(yīng)為圖 d 中 （填“I”或“Ⅱ”）
②根據(jù)題中條件，本次實(shí)驗(yàn)應(yīng)選擇實(shí)驗(yàn)電路圖中 （填“圖 b”或“圖 c”）。
③綜合分析可得該電源電動(dòng)勢(shì)為 V ，內(nèi)阻為 W。（保留 3 位有效數(shù)字）
8．電流傳感器可以在電腦端記錄電流隨時(shí)間變化的圖線，探究實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)了如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)電路，
探究電容器在不同電路中的充放電現(xiàn)象。
(1)第一次探究中先將開關(guān)接 1，待電路穩(wěn)定后再接 2。探究電容器充電及通過電阻放電的電流規(guī)律。
①已知電流從右向左流過電流傳感器時(shí)，電流為正，則與本次實(shí)驗(yàn)相符的 I - t 圖像是 。
A． B． C． D．
②從 I - t 圖像的面積可以計(jì)算得出電容器電荷量的大小。關(guān)于本次實(shí)驗(yàn)探究，下列判斷正確的
是 。
A．若只增大電阻箱 R 的阻值，電容器放電的時(shí)間將變短
B．若只增大電阻箱 R 的阻值， I - t 圖像的面積將增大
C．在誤差允許的范圍內(nèi)，放電和充電圖像的面積應(yīng)大致相等
(2)第二次探究中，該同學(xué)先將開關(guān)接 1 給電容器充電，待電路穩(wěn)定后再接 3，探究LC振蕩電路的電流變
化規(guī)律。
③探究實(shí)驗(yàn)小組得到的振蕩電路電流波形圖像，選取了開關(guān)接 3 之后的LC振蕩電流的部分圖像，如圖乙
所示，根據(jù)圖像中記錄的坐標(biāo)信息可知，振蕩電路的周期T = s（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）。
④已知電源電動(dòng)勢(shì) E，測(cè)得充電過程 I - t 圖像的面積為 S，以及振蕩電路的周期 T，可以得到電感線圈的
電感表達(dá)式 L = 。（以上物理量的單位均為國際單位制單位）
1．電流傳感器不僅可以和電流表一樣測(cè)電流，而且還具有反應(yīng)快、能捕捉到瞬間電流變化等優(yōu)點(diǎn)。某學(xué)
習(xí)小組用傳感器觀察電容器的充放電現(xiàn)象并測(cè)量該電容器的電容。實(shí)驗(yàn)操作如下：
①小組成員按照?qǐng)D甲所示的電路進(jìn)行實(shí)物連接；
②先將開關(guān) S 撥至 1 端，電源向電容器充電，電壓傳感器記錄這一過程中電壓隨時(shí)間變化的u - t 圖線，如
圖乙所示；
③然后將開關(guān) S 撥至 2 端，電容器放電，電流傳感器記錄這一過程中電流隨時(shí)間變化的 i - t 圖線，如圖丙
所示。
則：
(1)電容器放電時(shí)，流過電阻 R 的電流方向?yàn)? ；（選填“a→b”或“b→a”）；
(2)已知 i - t 圖線與 t 軸所圍成的面積表示電荷量，若圖丙中 i - t 圖線與 t 軸所圍的小格數(shù)約為 60 個(gè)，則該
電容器充電完畢后所帶的電荷量約為 C，電容大小約為 F。（結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字）
2．圖甲所示電路為“用傳感器觀察電容器的放電過程”實(shí)驗(yàn)電路圖。開關(guān)未閉合時(shí)，電源的電壓
U = 6.0V 。實(shí)驗(yàn)操作時(shí)，單刀雙擲開關(guān) S 先跟 2 相接。某時(shí)刻開關(guān)改接 1，一段時(shí)間后，把開關(guān)再改接
2。實(shí)驗(yàn)中使用了電流傳感器來采集電流隨時(shí)間的變化情況。開關(guān)再改接 2 后得到的 I - t 圖像如圖乙所
示。
(1)開關(guān) S 改接 1 后流經(jīng)電阻 R 上的電流方向?yàn)? （填“自上而下”或“自下而上”）。
(2)已知電容器的電容為 4 103μF，則圖乙中圖線與坐標(biāo)軸所圍“面積”為 C 。
(3)電容器充電后就儲(chǔ)存了能量，某同學(xué)研究電容器儲(chǔ)存的能量E 與電容器的電容C 、電荷量Q及電容器兩
極板間電壓U 之間的關(guān)系。他從等效的思想出發(fā)，認(rèn)為電容器儲(chǔ)存的能量等于把電荷從一個(gè)極板搬運(yùn)到另
一個(gè)極板過程中克服電場(chǎng)力所做的功。為此他還做出電容器兩極板間的電壓U 隨電荷量Q變化的圖像如圖
所示。按照他的想法，下列說法正確的是（　　）
A．U - Q 圖線的斜率越大，電容C 越小
B．對(duì)同一電容器，電容器儲(chǔ)存的能量E 與電荷量Q成正比
C．對(duì)同一電容器，電容器儲(chǔ)存的能量E 與電容器兩極板間電壓U 的平方成正比
3．某同學(xué)用如圖所示的電路觀察電容器的充電放電現(xiàn)象。所用器材有：電源 E、電流表 A、電壓表 V、電
容器 C、定值電阻 R、單刀雙擲開關(guān) S、導(dǎo)線若干。
(1)將圖中的電流表換成電流傳感器，可以在電腦端記錄電流隨時(shí)間變化的圖線。先將開關(guān)接 1，待電路穩(wěn)
定后再接 2。已知電流從左向右流過電阻 R 時(shí)為正，則與本次實(shí)驗(yàn)相符的 I-t 圖像是_________。
A． B．
C． D．
(2)將圖中的電壓表換成電壓傳感器，可以在電腦端記錄放電過程中電壓隨時(shí)間變化的圖線，如圖所示。已
知開關(guān)接 2 瞬間開始計(jì)時(shí)，此時(shí)電壓傳感器記錄數(shù)據(jù)為 Um，利用數(shù)據(jù)處理軟件得到 U-t 圖線與坐標(biāo)軸圍成
的面積為 S0。根據(jù)該實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)曲線可以粗測(cè)實(shí)驗(yàn)中電容器的電容 C= 。（用題中已知物理量 Um、R
和 S0表示）
4．利用如圖甲所示電路觀察電容器的充、放電現(xiàn)象，連接計(jì)算機(jī)的電流傳感器可以捕捉并記錄到電流變
化，當(dāng)電流從上向下流過電流傳感器時(shí)，電流計(jì)為正值，已知直流電源電動(dòng)勢(shì)為 9V，內(nèi)阻可忽略，實(shí)驗(yàn)過
程中顯示出電流隨時(shí)間變化的 I-t 圖像如圖乙所示。
(1)在 4~7s 時(shí)間內(nèi)，開關(guān) S 接 （填“1”或“2”）。
(2)關(guān)于電容器充電過程中兩極板所帶電荷量 Q 隨時(shí)間 t 變化的圖像，下列正確的是（　　）
A． B． C．
(3)如果不改變電路其他參數(shù)，只減小電阻 R，充電時(shí) I-t 曲線與橫軸所圍成的面積將 （填“增大”“不
變”或“變小”），充電時(shí)間將 （填“變長(zhǎng)”“不變”或“變短”）。
(4)某同學(xué)研究電容器充電后儲(chǔ)存的能量 E 與電容 C、電荷量 Q 及兩極板間電壓 U 之間的關(guān)系．他從等效
的思想出發(fā)，認(rèn)為電容器儲(chǔ)存的能量等于把電荷從一個(gè)極板搬運(yùn)到另一個(gè)極板過程中克服電場(chǎng)力所做的
功。為此他作出電容器兩極間的電壓 U 隨電荷量 Q 變化的圖像如圖丙所示，下列說法正確的是（　　）
A．對(duì)同一電容器，電容器儲(chǔ)存的能量 E 與電荷量 Q 成正比
B．搬運(yùn) q 的電量，克服電場(chǎng)力所做的功近似等于 q 上方小矩形的面積
E
C．若電容器兩極板間電壓為 U 時(shí)儲(chǔ)存的能量為 E U，則電壓為 2 時(shí)儲(chǔ)存的能量為 4
5．某實(shí)驗(yàn)小組利用 a 圖所示電路測(cè)量一電容器的電容，實(shí)驗(yàn)器材有:待測(cè)電容器，電池組，定值電阻 R，
電壓傳感器，電流傳感器，計(jì)算機(jī)，單刀雙擲開關(guān) S，導(dǎo)線若干。
請(qǐng)回答下列問題:
(1)按 a 圖連接實(shí)物電路。先將開關(guān) S 從 2 端撥至 1 端，電源對(duì)電容器充電;再將開關(guān) S 撥至 2 端，電容器放
電。傳感器將信息即時(shí)輸入計(jì)算機(jī)，屏幕上顯示出圖(b)所示的電流 I、電壓 U 隨時(shí)間 t 變化的 I - t 圖線、
U - t 圖線，則曲線 表示電容器充電過程的U - t 圖線，曲線 表示電容器放電過程的 I - t 圖
線。（選填①、②、③、④）
(2)根據(jù)圖 b 估算當(dāng)電容器充電完畢時(shí)所帶的電荷量是 C，計(jì)算電容器的電容 C＝ μF。（結(jié)果均保
留 2 位有效數(shù)字）
(3)圖 c 中實(shí)線表示上述實(shí)驗(yàn)中得到的 I - t 圖線，若串聯(lián)接入電路的干電池個(gè)數(shù)保持不變，增加電阻 R，則
得到 I - t 圖線可能是圖丙中的虛線 （選填“a”“b”“c”）。
6．用圖（a）的電路研究電容器的充放電，電源電動(dòng)勢(shì)為 12V（內(nèi)阻忽略不計(jì)）；R1、R2、R3為定值電阻，
其中 R2=160Ω；電流傳感器（內(nèi)阻忽略不計(jì)）將電流信息傳入計(jì)算機(jī)，顯示出電流隨時(shí)間變化的 I-t 圖像。
(1)①閉合開關(guān) K2，開關(guān) K1 與 1 接通，待充電完成后，再與 2 接通，電容器放電的 I-t 圖像如圖（b）中的
圖線 I，圖線 I 與時(shí)間軸圍成的“面積”為 S1，其物理意義是 ；
②斷開開關(guān) K2，開關(guān) K1 與 1 接通，待充電完成后，再與 2 接通，電容器放電的 I-t 圖像如圖（b）中的圖
線 II，圖線 II 與時(shí)間軸圍成的“面積”為 S2，理論上應(yīng)該有 S1 S2（選填“>”“<”或“=”）；
(2)測(cè)得 S1為 2.64mA s，由此可知電容器的電容 C= μF，定值電阻 R3= Ω；開關(guān) K2 閉合時(shí)，電
容器放電過程中通過 R3的電量為 C。
7．電容儲(chǔ)能已經(jīng)在電動(dòng)汽車，風(fēng)光發(fā)電、脈沖電源等方面得到廣泛應(yīng)用。某物理興趣小組設(shè)計(jì)圖甲所示
電路，探究不同電壓下電容器的充放電過程。器材如下：
電容器 C（額定電壓 10V，電容標(biāo)識(shí)不清）；
電源（電動(dòng)勢(shì) 12V，內(nèi)阻不計(jì)）；
電阻箱 R1（阻值 0~99999.9Ω）；
滑動(dòng)變阻器（最大阻值 20Ω，額定電流 2A）；
電壓表 V（量程 15V，內(nèi)阻很大）
發(fā)光二極管 D1 和 D2，開關(guān) S1 和 S2，電流傳感器，計(jì)算機(jī)，導(dǎo)線若干。
(1)電容器充電過程，若要提高電容兩端電壓，應(yīng)將滑片向 （選填“左”，“右”）移動(dòng)。
(2)某次實(shí)驗(yàn)中，完成充電后電壓表讀數(shù)如圖乙所示，電容器兩端的電壓為 。
(3)繼續(xù)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片位置，電壓表示數(shù)為 8.0V 時(shí)，開關(guān) S2 擲向 1，得到電容器充電過程的 I-t 圖
像，如圖丙所示。借鑒“用油膜法估測(cè)油酸分子的大小”實(shí)驗(yàn)中估算油膜面積的方法，根據(jù)圖像可估算出充
電結(jié)束后，電容器存儲(chǔ)的電荷量為 C（結(jié)果保留 2 位有效數(shù)字），電容器的電容為 F。
(4)電容器充電后，將開關(guān) S2 擲向 2，發(fā)光二極管 （選填“D1”，“D2”）發(fā)光。
q
8．電荷的定向移動(dòng)形成電流，電流表示單位時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量，即 I = 。圖甲是研究電容
t
器充、放電過程中電壓和電流隨時(shí)間變化規(guī)律的實(shí)驗(yàn)電路圖，按圖甲連接好實(shí)驗(yàn)器材，根據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟，回
答下列問題：
（1）先接通開關(guān) K1，給電容器充電，然后斷開開關(guān) K1，再閉合開關(guān) K2，電容器放電，電阻 R 中電流的方
向?yàn)? （選填“a 到 b”或“b 到 a”）；
（2）閉合開關(guān) K2 的同時(shí)開始計(jì)時(shí)，通過計(jì)算機(jī)在同一坐標(biāo)系中描繪出電壓 U 和電流 I 隨放電時(shí)間 t 的變
化圖線，如圖乙所示。圖中電流 I 隨時(shí)間 t 的變化圖線與坐標(biāo)軸圍成的陰影面積的物理意義是 ，
圖中陰影面積 S1與陰影面積 S2的比值是 ；
（3）若用計(jì)算機(jī)測(cè)得圖中陰影面積 S1=916.13mA s，則該電容器的電容為 F。（結(jié)果保留兩位有
效數(shù)字）
9．（2024·海南·高考真題）用如圖 a 所示的電路觀察電容器的充放電現(xiàn)象，實(shí)驗(yàn)器材有電源 E、電容器 C、
電壓表、電流表、電流傳感器、計(jì)算機(jī)、定值電阻 R、單刀雙擲開關(guān)S1 、開關(guān)S2 、導(dǎo)線若干
(1)閉合開關(guān)S2 ，將S1 接 1，電壓表示數(shù)增大，最后穩(wěn)定在 12.3V。在此過程中，電流表的示數(shù)_____（填選
項(xiàng)標(biāo)號(hào)）
A．一直穩(wěn)定在某一數(shù)值
B．先增大，后逐漸減小為零
C．先增大，后穩(wěn)定在某一非零數(shù)值
(2)先后斷開開關(guān)S2 、S1 ，將電流表更換成電流傳感器，再將S1 接 2，此時(shí)通過定值電阻 R 的電流方向
（選填“ a b ”或“ b a ”），通過傳感器將電流信息傳入計(jì)算機(jī)，畫出電流隨時(shí)間變化的 I - t 圖像，如圖
b， t = 2s時(shí) I = 1.10mA ，圖中 M、N 區(qū)域面積比為 8∶7，可求出R = kW（保留 2 位有效數(shù)字）。

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