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实验十　观察电容器的充、放电现象
1.（2025·河北邯郸模拟）用高值电阻放电法测电容的实验电路图如图甲所示。其原理是测出电容器在充电电压为U时所带的电荷量Q，从而求出其电容C。该实验的操作步骤如下：
（1）按电路图接好实验电路；
（2）接通开关S，调节电阻箱R的阻值，使微安表的指针接近满刻度。记下这时的电压表读数U0＝6.2 V和微安表读数I0＝490 μA；
（3）断开开关S并同时开始计时，每隔5 s或10 s读一次微安表的读数I，将读数记录在预先设计的表格中；
（4）以t为横坐标，I为纵坐标，建立坐标系。若由实验得到的数据，在图乙中描出了12个点（用“×”表示），可以估算出当电容器两端电压为U0时，该电容器所带的电荷量Q0约为　　　　C，从而算出该电容器的电容约为　　　　F。（结果均保留2位有效数字）
2.（2024·浙江1月选考16－Ⅱ题）在“观察电容器的充、放电现象”实验中，把电阻箱R（0～9 999 Ω）、一节干电池、微安表（量程0～300 μA，零刻度在中间位置）、电容器C（2 200 μF、16 V）、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.向右偏转示数逐渐增大
C.迅速向左偏转后示数逐渐减小
D.向左偏转示数逐渐增大
（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160 μA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　　　　 kΩ（计算结果保留2位有效数字）。
3.（2023·新课标卷22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）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”）。
4.（2025·山东潍坊二模）电流传感器可以捕捉到瞬间的电流变化，它与计算机相连，可以显示出电流随时间变化的I-t图像。按如图甲所示的电路图连接电路。直流电源电动势为9 V，内阻可忽略，电容器选用电容较大的电解电容器。先使开关S与1端相连，电源向电容器充电；然后把开关S掷向2端，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I-t图像如图乙所示。
（1）在如图乙所示的I-t图像中用阴影标记面积的物理意义是　　　　　　　　　　　　。
（2）根据I-t图像估算当电容器开始放电时所带的电荷量q0＝　　　　，并计算电容器的电容C＝　　　　。（均保留2位有效数字）
（3）如果不改变电路其他参数，只减小电阻R，充电时I-t曲线与横轴所围成的面积将　　　　（选填“增大”“不变”或“变小”）；充电时间将　　　　（选填“变长”“不变”或“变短”），简要说明原因：　　　　　　　　。
5.如图为“观察电容器的充、放电现象”的实验。实验器材：电源E（电动势9.50 V，内阻可忽略）、电容器C（标称电容值为470 μF，击穿电压为10 V）、电阻箱R、微安表G、单刀双掷开关S和导线若干。完成下列实验的相关内容：
（1）按照如图甲所示的电路图，把图乙中的器材连接成完整的实验电路。
（2）实验步骤如下：
①将开关S打到1，给电容器C充电，观察微安表G的示数变化直到读数稳定；
②先打开手机视频录制软件，再将开关S打到2位置，观察并用视频记录电容器C的放电过程中微安表G的示数变化情况；
③断开开关S，查阅视频，记录0～160 s内，微安表G的读数随时间变化的数据；
④在坐标纸上以时间t为横轴，微安表G的读数I为纵轴，描点作出I-t 图像，如图丙。
（3）分析图丙可知：
①电容器放电过程电流的变化规律为：放电电流逐渐　　　　（选填“增大”“减小”或“不变”），放电电流随时间的变化率逐渐　　　　（选填“增大”“减小”或“不变”）；
②图丙中，I-t图像与横轴所包围的面积为82格，则可求得该电容器的电容为　　　　μF 。（保留2位有效数字）
（4）步骤①中，微安表G的读数稳定时，并不为0，始终保持在12 μA，出现这种现象的原因是电容器　　　　（选填“短路”或“漏电”）。
6.（2025·安徽蚌埠模拟）在“用传感器观察电容器的充放电过程”的实验中，按图1所示连接电路。电源电动势为6.0 V，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I-t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I-t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Q＝3.45×10－3 C，则该电容器的电容为　　　　 μF。
实验十　观察电容器的充、放电现象
1.（4）8.0×10－3（7.8×10－3～8.3×10－3均可）　1.3×10－3
解析：（4）用平滑曲线将各点连接，然后数此曲线与坐标轴围成的格子数，超过半格的算一格，不足半格的舍弃。
每格代表的电荷量为q＝50×10－6×5 C＝2.5×10－4 C
数出的格子数为n＝32格，则Q0＝nq＝8.0×10－3 C
电容为C＝≈1.3×10－3 F。
2.（1）C　（2）0.50　3.1
解析：（1）把开关S接1，电容器充电，电流从右向左流过微安表，微安表指针迅速向右偏转后示数逐渐减小到零；把开关S接2，电容器放电，电流从左向右流过微安表，则微安表指针迅速向左偏转后示数逐渐减小。故选C。
（2）由题意可知电压表应选用0～3 V量程，由图2可知此时分度值为0.1 V，需要估读到0.01 V，则读数为0.50 V。
当微安表示数稳定时，电容器中不再有电流通过，此时干电池、电阻箱、微安表和电压表构成回路，可知RV＝＝ Ω≈3.1 kΩ。
3.（1）正极　（2）C　（3）R2　电荷量
解析：（1）在使用多用电表时，应保证电流从红表笔流入，从黑表笔流出，即“红进黑出”，因此红表笔应该与电池的正极接触。
（2）S与“1”端相接时，小灯泡不发光，电容器充电；S与“2”端相接时，电容器放电，且放电过程电流逐渐变小，直至为0，故C正确，A、B错误。
（3）开关S与“1”端相接的瞬间，实线的电流小于虚线的电流，说明电路中实线对应的电阻箱的阻值较大，此时电阻箱阻值为R2；根据电流的定义式I＝可知q＝It，则I-t图像与坐标轴围成的面积等于电容器上的电荷量。
4.（1）通电0.2 s电容器增加的电荷量（或流过电阻R的电荷量）　（2）1.8×10－3 C（1.7×10－3 C也正确）　2.0×10－4 F（1.9×10－4 F也正确）　（3）不变　变短　充电电流增大
解析：（1）题图乙中1～3.4 s的I-t图线是充电电流随时间变化的规律，又I-t图线与t轴所围的面积表示电荷量，则题图乙中阴影部分面积的物理意义是通电0.2 s充入电容器（或流过电阻R）的电荷量。
（2）电容器在全部放电过程中释放的电荷量在数值上等于放电过程I-t图线与横轴所包围的面积；首先以坐标纸上的一个小正方形作为一个面积计量单位，数出图线与横轴所围的图形中有多少个完整的小正方形，对于超过该格一半面积的记为一个，不足一半的舍去不计，这样即可以得到小正方形的个数为44个（43～45个都正确）；其次确定每个小方格所对应的电荷量，纵坐标的每个小格为0.2 mA，横坐标的每个小格为0.2 s，则每个小正方形所代表的电荷量为q＝0.2×10－3×0.2 C＝4×10－5 C，则电容器开始放电时所带的电荷量q0＝nq＝44×4×10－5 C≈1.8×10－3 C；电容器的电容C＝＝ F＝2.0×10－4 F。
（3）如果不改变电路其他参数，只减小电阻R，将开关掷向1，充电完毕时电容器两端的电压不变，由于电容器的电容不变，根据Q＝CU可知充入电容器的电荷量不变，即充电时I-t曲线与横轴所围成的面积将不变。将开关掷向1，电容器开始时所带电荷量为0，可知电容器两端的电压UC＝0，则电阻R两端的电压UR＝E，此时通过R的电流即电容器开始充电时的电流，即Imax＝；只减小电阻R，则Imax增大，而充电时I-t图线与横轴所围成的面积将不变，所以充电时间将变短。
5.（1）见解析图　（3）①减小　减小　②4.3×102　（4）漏电
解析：（1）按照如图甲所示的电路图，连接实物图如图。
（3）①由图丙可知，电容器放电过程电流的变化规律为：放电电流逐渐减小，放电电流随时间的变化率逐渐减小。②由电容定义式可知C＝＝ F≈4.3×102 μF。
（4）步骤①中，微安表G的读数稳定时，并不为0，始终保持在12 μA，出现这种现象的原因是电容器漏电。
6.（1）放电　不变　（2）575
解析：（1）开关S改接2后，电容器进行的是放电过程；因I-t图像与坐标轴所围成的面积等于电容器的带电荷量，则如果不改变电路其他参数，只减小电阻R的阻值，此过程的I-t曲线与坐标轴所围成的面积将不变。
（2）该电容器的电容为C＝＝ F＝575 μF。
4 / 4实验十　观察电容器的充、放电现象
1.实验原理
（1）电容器的充电过程
如图所示，当开关S接1时，电容器接通电源，在静电力的作用下自由电子从正极板经过电源向负极板移动，正极板因失去电子而带正电，负极板因获得电子而带负电。正、负极板带等量的正、负电荷，电荷在移动的过程中形成电流。
在充电开始时电流比较　　　（选填“大”或“小”），以后随着极板上电荷的增多，电流逐渐　　　　（选填“增大”或“减小”），当电容器两极板间电压等于电源电压时电荷停止定向移动，电流I＝0。
（2）电容器的放电过程
如图所示，当开关S接2时，相当于将电容器的两极板直接用导线连接起来，电容器正、负极板上电荷发生中和，在电子移动过程中，形成电流。
放电开始电流较　　　（选填“大”或“小”），随着两极板上的电荷量逐渐减小，电路中的电流逐渐　　　　（选填“增大”或“减小”），两极板间的电压也逐渐减小到零。
2.实验步骤
（1）按图连接好电路。
（2）把单刀双掷开关S打在上面，使触点1和触点2连通，观察电容器的充电现象，并将结果记录在表格中。
（3）将单刀双掷开关S打在下面，使触点3和触点2连通，观察电容器的放电现象，并将结果记录在表格中。
（4）记录好实验结果，关闭电源。
3.实验数据处理
（1）在I-t图像中，图线与时间轴围成的　　　　表示整个充电或放电时间内通过电流表的电荷量，也等于充满电后或放电开始时电容器极板上的　　　　。
（2）估算电容器充电或放电过程中电荷量的方法：先算出一个小方格代表的　　　，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　　　　　　　过程中电荷量为一个小方格代表的电荷量乘以方格数。
4.注意事项
（1）电流表要选用小量程的　　　　　　　。
（2）要选择大容量的电容器。
（3）实验过程要在　　　　的环境中进行。
（4）在做放电实验时，在电路中应　　　　　一个电阻，避免烧坏电流表。
考点一　教材原型实验
（2024·海南高考15题）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C、电压表、电流表、电流传感器、计算机、定值电阻R、单刀双掷开关S1、开关S2、导线若干。
（1）闭合开关S2，将S1接1，电压表示数增大，最后稳定在12.3 V。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S2、S1，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的电流方向为　　　　（选填“a→b”或“b→a”），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I-t图像，如图（b），t＝2 s时，I＝1.10 mA，图中M、N区域面积比为8∶7，可求出R＝　　　　 kΩ（保留2位有效数字）。
尝试解答
（2024·广西高考12题）某同学为探究电容器充、放电过程，设计了图甲实验电路。器材如下：电容器，电源E（电动势6 V ，内阻不计），电阻R1＝400.0 Ω，电阻R2＝200.0 Ω，电流传感器，开关S1、S2，导线若干。实验步骤如下：
（1）断开S1、S2，将电流传感器正极与a节点相连，其数据采样频率为5 000 Hz，则采样周期为　　　　 s；
（2）闭合S1，电容器开始充电，直至充电结束，得到充电过程的I-t曲线如图乙，由图乙可知开关S1闭合瞬间流经电阻R1的电流为　　　　 mA（结果保留3位有效数字）；
（3）保持S1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I-t曲线如图丙，I-t曲线与坐标轴所围面积对应电容器释放的电荷量为0.018 8 C，则电容器的电容C为　　　　μF。图丙中I-t曲线与横坐标、直线t＝1 s所围面积对应电容器释放的电荷量为0.003 8 C，则t＝1 s时电容器两极板间电压为　　　　V（结果保留2位有效数字）。
尝试解答
考点二　创新拓展实验
（2023·山东高考14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10 V，电容标识不清）；
电源E（电动势12 V，内阻不计）；
电阻箱R1（阻值0～99 999.9 Ω）；
滑动变阻器R2（最大阻值20 Ω，额定电流2 A）；
电压表V（量程15 V，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）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　　　　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8.0 V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）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　　　　（填“D1”或“D2”）闪光。
尝试解答
创新分析
1.实验目的创新：以“电容储能”为情境探究不同电压下电容器的充、放电过程的特点。
2.实验原理创新
（1）利用分压式控制电路控制电容器的充电电压。
（2）利用了二极管的单向导电性。
3.数据处理创新：根据I-t图像中图线与坐标轴所围图形的面积计算电容器存储的电荷量。
实验十　观察电容器的充、放电现象
【立足“四层”·夯基础】
1.（1）大　减小　（2）大　减小　3.（1）面积　电荷量
（2）电荷量　充电或放电　4.（1）灵敏电流表　（3）干燥
（4）串联
【着眼“四翼”·探考点】
考点一
【典例1】 （1）B　（2）a→b　5.2
解析：（1）闭合开关S2，S1接1后，电路中的电流瞬间达到最大值，然后电源给电容器充电，电压表的示数逐渐增大，电路中的电流逐渐减小，当电压表示数稳定后，电路中的电流减为0，即电流表的示数先增大，后逐渐减小为0，B正确。
（2）闭合开关S2，S1接1时，电源正极与电容器上极板相连，则电容器上极板带正电，因此S1接2时，电容器放电过程通过R的电流方向为a→b，根据I-t图像与坐标轴围成图形的面积表示电荷量可知，0～2 s过程电容器放出的电荷量Q1与2 s后至放电结束过程电容器放出的电荷量Q2之比为8∶7，根据电容的定义式可知，Q1＝CΔU1，Q2＝CΔU2，由电路图可知ΔU1＝U0－IR，ΔU2＝IR，代入数据解得R≈5.2 kΩ。
【典例2】 （1）2×10－4　（2）15.0　（3）2　（4）4.7×103　5.2
解析：（1）采样周期为T＝＝ s＝2×10－4 s。
（2）由图乙可知开关S1闭合瞬间流经电阻R1的电流为15.0 mA。
（3）放电结束后电容器两极板间电压等于R2两端电压，根据闭合电路欧姆定律得电容器两极板间电压为UC＝·R2＝2 V。
（4）充电结束后电容器两端电压为UC'＝E＝6 V，故可得ΔQ＝（UC'－UC）C＝0.018 8 C
解得C＝4.7×103 μF
设t＝1 s时电容器两极板间电压为UC″，得（UC'－UC″）C＝0.003 8 C
代入数值解得UC″≈5.2 V。
考点二
【典例3】 （1）b　（2）6.5　（3）3.7×10－3　（4）4.6×10－4　（5）D1
解析：（1）题图甲中滑动变阻器为分压式接法，滑动变阻器滑片左端的部分与电容器并联，要升高电容器两端的电压，滑动变阻器的滑片应向b端移动。
（2）电压表量程为15 V，分度值为0.5 V，则电压表示数为6.5 V。
（3）题图丙中图线与坐标轴所围图形的面积有37个小方格的面积，则电容器存储的电荷量Q＝37×× C＝3.7×10－3 C。
（4）由Q＝CU，得C＝ F≈4.6×10－4 F。
（5）电容器充电后，左板电势高，电容器放电时电流由左板经导线流出，故D1闪光。
3 / 3(共55张PPT)
实验十　观察电容器的充、放电现象
高中总复习·物理
目 录
01
立足”四层”·夯基础
02
着眼“四翼”·探考点
03
培养“思维”·重落实
概念 公式 定理
立足“四层”·夯基础
1. 实验原理
（1）电容器的充电过程
如图所示，当开关S接1时，电容器接通电源，在静电力的作用下自由电子
从正极板经过电源向负极板移动，正极板因失去电子而带正电，负极板因
获得电子而带负电。正、负极板带等量的正、负电荷，电荷在移动的过程
中形成电流。
在充电开始时电流比较 （选填“大”或“小”），以后随着极板上
电荷的增多，电流逐渐 （选填“增大”或“减小”），当电容器
两极板间电压等于电源电压时电荷停止定向移动，电流I＝0。
大　
减小　
（2）电容器的放电过程
如图所示，当开关S接2时，相当于将电容器的两极板直接用导线连接起
来，电容器正、负极板上电荷发生中和，在电子移动过程中，形成电流。
放电开始电流较 （选填“大”或“小”），随着两极板上的电荷量
逐渐减小，电路中的电流逐渐 （选填“增大”或“减小”），两
极板间的电压也逐渐减小到零。
大　
减小　
2. 实验步骤
（1）按图连接好电路。
（2）把单刀双掷开关S打在上面，使触点1和触点2连通，观察电容器的充
电现象，并将结果记录在表格中。
（3）将单刀双掷开关S打在下面，使触点3和触点2连通，观察电容器的放
电现象，并将结果记录在表格中。
（4）记录好实验结果，关闭电源。
3. 实验数据处理
（1）在I-t图像中，图线与时间轴围成的 表示整个充电或放电时间
内通过电流表的电荷量，也等于充满电后或放电开始时电容器极板上
的 。
面积　
电荷量　
（2）估算电容器充电或放电过程中电荷量的方法：先算出一个小方格代
表的 ，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 过程
中电荷量为一个小方格代表的电荷量乘以方格数。
电荷量　
充电或放电　
4. 注意事项
（1）电流表要选用小量程的 。
（2）要选择大容量的电容器。
（3）实验过程要在 的环境中进行。
（4）在做放电实验时，在电路中应 一个电阻，避免烧坏电流
表。
灵敏电流表　
干燥　
串联　
题型 规律 方法
着眼“四翼”·探考点
考点一　教材原型实验
（2024·海南高考15题）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C、电压表、电流表、电流传感器、计
算机、定值电阻R、单刀双掷开关S1、开关S2、导线若干。
（1）闭合开关S2，将S1接1，电压表示数增大，最后稳定在12.3 V。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
解析： 闭合开关S2，S1接1后，电路中的电流瞬间达到最大值，然后
电源给电容器充电，电压表的示数逐渐增大，电路中的电流逐渐减小，当
电压表示数稳定后，电路中的电流减为0，即电流表的示数先增大，后逐
渐减小为0，B正确。
B　
（2）先后断开开关S2、S1，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的电流方向为 （选填“a→b”或“b→a”），
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I-t图像，如图
（b），t＝2 s时，I＝1.10 mA，图中M、N区域面积比为8∶7，可求出R
＝ kΩ（保留2位有效数字）。
a→b　
5.2　
解析： 闭合开关S2，S1接1时，电源正极与电容器上极板相连，则电
容器上极板带正电，因此S1接2时，电容器放电过程通过R的电流方向为
a→b，根据I-t图像与坐标轴围成图形的面积表示电荷量可知，0～2 s过程
电容器放出的电荷量Q1与2 s后至放电结束过程电容器放出的电荷量Q2之比
为8∶7，根据电容的定义式可知，Q1＝CΔU1，Q2＝CΔU2，由电路图可知
ΔU1＝U0－IR，ΔU2＝IR，代入数据解得R≈5.2 kΩ。
（2024·广西高考12题）某同学为探究电容器充、放电过程，设计
了图甲实验电路。器材如下：电容器，电源E（电动势6 V ，内阻不计），
电阻R1＝400.0 Ω，电阻R2＝200.0 Ω，电流传感器，开关S1、S2，导线若
干。实验步骤如下：
（1）断开S1、S2，将电流传感器正极与a节点相连，其数据采样频率为5
000 Hz，则采样周期为 s；
解析： 采样周期为T＝＝ s＝2×10－4 s。
2×10－4　
（2）闭合S1，电容器开始充电，直至充电结束，得到充电过程的I-t曲线如
图乙，由图乙可知开关S1闭合瞬间流经电阻R1的电流为 mA（结
果保留3位有效数字）；
解析： 由图乙可知开关S1闭合瞬间流经电阻R1的电流为15.0 mA。
15.0　
（3）保持S1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；
解析： 放电结束后电容器两极板间电压等于R2两端电压，根据闭合电
路欧姆定律得电容器两极板间电压为UC＝·R2＝2 V。
2　
（4）实验得到放电过程的I-t曲线如图丙，I-t曲线与坐标轴所围面积对应电
容器释放的电荷量为0.018 8 C，则电容器的电容C为 μF。图
丙中I-t曲线与横坐标、直线t＝1 s所围面积对应电容器释放的电荷量为
0.003 8 C，则t＝1 s时电容器两极板间电压为 V（结果保留2位有效
数字）。
4.7×103　
5.2　
解析： 充电结束后电容器两端电压为UC'＝E＝6 V，故可得ΔQ＝
（UC'－UC）C＝0.018 8 C
解得C＝4.7×103 μF
设t＝1 s时电容器两极板间电压为UC″，得（UC'－UC″）C＝0.003 8 C
代入数值解得UC″≈5.2 V。
考点二　创新拓展实验
（2023·山东高考14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10 V，电容标识不清）；
电源E（电动势12 V，内阻不计）；
电阻箱R1（阻值0～99 999.9 Ω）；
滑动变阻器R2（最大阻值20 Ω，额定电流2 A）；
电压表V（量程15 V，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。
（1）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 端滑动（填“a”或“b”）。
解析： 题图甲中滑动变阻器为分压式接
法，滑动变阻器滑片左端的部分与电容器并联，要升高电容器两端的电压，滑动变阻器的滑片应向b端移动。
b　
回答以下问题：
（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）。
解析： 电压表量程为15 V，分度值为0.5 V，则电压表示数为6.5 V。
6.5　
（3）继续调节滑动变阻器滑片位置，电压表示数为8.0 V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）。
解析： 题图丙中图线与坐标轴所围图形的面积有37个小方格的面积，则电容器存储的电荷量Q＝37×× C＝3.7×10－3 C。
3.7×10－3　
（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）。
解析： 由Q＝CU，得C＝ F≈4.6×10－4 F。
4.6×10－4　
（5）电容器充电后，将开关S2掷向2，发光二极管 （填“D1”或
“D2”）闪光。
解析： 电容器充电后，左板电势高，电容器放电时电流由左板经导
线流出，故D1闪光。
D1　
创新分析
1. 实验目的创新：以“电容储能”为情境探究不同电压下电容器的充、放
电过程的特点。
2. 实验原理创新
（1）利用分压式控制电路控制电容器的充电电压。
（2）利用了二极管的单向导电性。
3. 数据处理创新：根据I-t图像中图线与坐标轴所围图形的面积计算电容器
存储的电荷量。
培养“思维”·重落实
夯基 提能 升华
1. （2025·河北邯郸模拟）用高值电阻放电法测电容的实验电路图如图甲
所示。其原理是测出电容器在充电电压为U时所带的电荷量Q，从而求出其
电容C。该实验的操作步骤如下：
（1）按电路图接好实验电路；
1
2
3
4
5
6
（2）接通开关S，调节电阻箱R的阻值，使微安表的指针接近满刻度。记
下这时的电压表读数U0＝6.2 V和微安表读数I0＝490 μA；
（3）断开开关S并同时开始计时，每隔5 s或10 s读一次微安表的读数I，将
读数记录在预先设计的表格中；
1
2
3
4
5
6
（4）以t为横坐标，I为纵坐标，建立坐标系。若由实验得到的数据，在图
乙中描出了12个点（用“×”表示），可以估算出当电容器两端电压为U0
时，该电容器所带的电荷量Q0约为
C，从而算出该电容器的电容约为 F。（结果均保
留2位有效数字）
8.0×10－3（7.8×10－3～8.3×10－3
均可）　
1.3×10－3　
解析： 用平滑曲线将各点连接，然后数此曲线与
坐标轴围成的格子数，超过半格的算一格，不足半
格的舍弃。
每格代表的电荷量为q＝50×10－6×5 C＝2.5×10－4 C
数出的格子数为n＝32格，则Q0＝nq＝8.0×10－3 C
电容为C＝≈1.3×10－3 F。
1
2
3
4
5
6
2. （2024·浙江1月选考16－Ⅱ题）在“观察电容器的充、放电现象”实验
中，把电阻箱R（0～9 999 Ω）、一节干电池、微安表（量程0～300 μA，
零刻度在中间位置）、电容器C（2 200 μF、16 V）、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. 向右偏转示数逐渐增大
C. 迅速向左偏转后示数逐渐减小
D. 向左偏转示数逐渐增大
C　
1
2
3
4
5
6
解析： 把开关S接1，电容器充电，电流从右向左流过微安表，微安
表指针迅速向右偏转后示数逐渐减小到零；把开关S接2，电容器放电，电
流从左向右流过微安表，则微安表指针迅速向左偏转后示数逐渐减小。故
选C。
1
2
3
4
5
6
（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160
μA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 kΩ（计
算结果保留2位有效数字）。
0.50　
3.1　
1
2
3
4
5
6
解析： 由题意可知电压表应选用0～3 V量程，由图2可知此时分度值
为0.1 V，需要估读到0.01 V，则读数为0.50 V。
当微安表示数稳定时，电容器中不再有电流通过，此时干电池、电阻箱、
微安表和电压表构成回路，可知RV＝＝ Ω≈3.1 kΩ。
1
2
3
4
5
6
3. （2023·新课标卷22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。
解析： 在使用多用电表时，应保证电流从红表笔流入，从黑表笔流
出，即“红进黑出”，因此红表笔应该与电池的正极接触。
正极　
1
2
3
4
5
6
（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
解析： S与“1”端相接时，小灯泡不发光，电容器充电；S与“2”
端相接时，电容器放电，且放电过程电流逐渐变小，直至为0，故C正确，
A、B错误。
C　
1
2
3
4
5
6
（3）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”）。
R2　
电荷量　
1
2
3
4
5
6
解析： 开关S与“1”端相接的瞬间，实线的电流小于虚线的电流，
说明电路中实线对应的电阻箱的阻值较大，此时电阻箱阻值为R2；根据电
流的定义式I＝可知q＝It，则I-t图像与坐标轴围成的面积等于电容器上的
电荷量。
1
2
3
4
5
6
4. （2025·山东潍坊二模）电流传感器可以捕捉到瞬间的电流变化，它与
计算机相连，可以显示出电流随时间变化的I-t图像。按如图甲所示的电路
图连接电路。直流电源电动势为9 V，内阻可忽略，电容器选用电容较大的
电解电容器。先使开关S与1端相连，电源向电容器充电；然后把开关S掷
向2端，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I-t图像如图乙所示。
1
2
3
4
5
6
（1）在如图乙所示的I-t图像中用阴影标记面积的物理意义是
。
解析： 题图乙中1～3.4 s的I-t图线是充电电流随时间变化的规律，又
I-t图线与t轴所围的面积表示电荷量，则题图乙中阴影部分面积的物理意义
是通电0.2 s充入电容器（或流过电阻R）的电荷量。
通电0.2 s
电容器增加的电荷量（或流过电阻R的电荷量）　
1
2
3
4
5
6
（2）根据I-t图像估算当电容器开始放电时所带的电荷量q0＝
，并计算电容器的电容C＝
。（均保留2位有效数字）
1.8×10－3
C（1.7×10－3 C也正确）　
2.0×10－4 F
（1.9×10－4 F也正确）　
1
2
3
4
5
6
解析： 电容器在全部放电过程中释放的电荷量在数值上等于放电过
程I-t图线与横轴所包围的面积；首先以坐标纸上的一个小正方形作为一个
面积计量单位，数出图线与横轴所围的图形中有多少个完整的小正方形，
对于超过该格一半面积的记为一个，不足一半的舍去不计，这样即可以得
到小正方形的个数为44个（43～45个都正确）；其次确定每个小方格所对
应的电荷量，纵坐标的每个小格为0.2 mA，横坐标的每个小格为0.2 s，则
每个小正方形所代表的电荷量为q＝0.2×10－3×0.2 C＝4×10－5 C，则电
容器开始放电时所带的电荷量q0＝nq＝44×4×10－5 C≈1.8×10－3 C；电
容器的电容C＝＝ F＝2.0×10－4 F。
1
2
3
4
5
6
（3）如果不改变电路其他参数，只减小电阻R，充电时I-t曲线与横轴所围
成的面积将 （选填“增大”“不变”或“变小”）；充电时间
将 （选填“变长”“不变”或“变短”），简要说明原因：
。
不变　
变短　
充
电电流增大　
1
2
3
4
5
6
解析： 如果不改变电路其他参数，只减小电阻R，将开关掷向1，充
电完毕时电容器两端的电压不变，由于电容器的电容不变，根据Q＝CU可
知充入电容器的电荷量不变，即充电时I-t曲线与横轴所围成的面积将不
变。将开关掷向1，电容器开始时所带电荷量为0，可知电容器两端的电压
UC＝0，则电阻R两端的电压UR＝E，此时通过R的电流即电容器开始充电
时的电流，即Imax＝；只减小电阻R，则Imax增大，而充电时I-t图线与横
轴所围成的面积将不变，所以充电时间将变短。
1
2
3
4
5
6
5. 如图为“观察电容器的充、放电现象”的实验。实验器材：电源E（电
动势9.50 V，内阻可忽略）、电容器C（标称电容值为470 μF，击穿电压
为10 V）、电阻箱R、微安表G、单刀
（1）按照如图甲所示的电路图，把图乙中的器材连接成完整的实验电路。
答案： 见解析图　
双掷开关S和导线若干。完成下列实
验的相关内容：
解析： 按照如图甲所示的电路图，连接实物图如图。
1
2
3
4
5
6
（2）实验步骤如下：
①将开关S打到1，给电容器C充电，观察微安表G的示数变化直到读数
稳定；
②先打开手机视频录制软件，再将开关S打到2位置，观察并用视频记录电
容器C的放电过程中微安表G的示数变化情况；
③断开开关S，查阅视频，记录0～160 s内，微安表G的读数随时间变化的
数据；
④在坐标纸上以时间t为横轴，微安
表G的读数I为纵轴，描点作出I-t 图
像，如图丙。
1
2
3
4
5
6
（3）分析图丙可知：
①电容器放电过程电流的变化规律为：放电电流逐渐 （选填“增
大”“减小”或“不变”），放电电流随时间的变化率逐渐 （选
填“增大”“减小”或“不变”）；
②图丙中，I-t图像与横轴所包围的面积为82格，则可求得该电容器的电容
为 μF 。（保留2位有效数字）
减小　
减小　
4.3×102　
1
2
3
4
5
6
解析： ①由图丙可知，电容器放电过程电流的变化规律为：放电电流逐渐减小，放电电流随时间的变化率逐渐减小。②由电容定义式可知C＝＝
F≈4.3×102 μF。
1
2
3
4
5
6
（4）步骤①中，微安表G的读数稳定时，并不为0，始终保持在12 μA，出现这种现象的原因是电容器 （选填“短路”或“漏电”）。
解析：步骤①中，微安表G的读数稳定时，并不为0，始终保持在12 μA，出现这种现象的原因是电容器漏电。
漏电　
1
2
3
4
5
6
6. （2025·安徽蚌埠模拟）在“用传感器观
察电容器的充放电过程”的实验中，按图1
所示连接电路。电源电动势为6.0 V，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。
解析： 开关S改接2后，电容器进行的是放电过程；因I-t图像与坐标
轴所围成的面积等于电容器的带电荷量，则如果不改变电路其他参数，只
减小电阻R的阻值，此过程的I-t曲线与坐标轴所围成的面积将不变。
1
2
3
4
5
6
（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I-t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I-t曲线与坐标轴所围成的面积将
（选填“减小”“不变”或“增大”）。
放电　
不
变　
1
2
3
4
5
6
（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Q＝3.45×10
－3 C，则该电容器的电容为 μF。
解析： 该电容器的电容为C＝＝ F＝575 μF。
575　
1
2
3
4
5
6
THANKS
演示完毕 感谢观看

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