实验特训01 观察电容器的充、放电现象（原卷版）-2025高考物理一轮新题型综合特训（上海专用）

这是一份实验特训01 观察电容器的充、放电现象（原卷版）-2025高考物理一轮新题型综合特训（上海专用），共9页。试卷主要包含了实验题等内容，欢迎下载使用。


一、实验题
1．在“用传感器观察电容器的充放电过程”实验中，按图1所示连接电路。电源电压恒为6.0V，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）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曲线。曲线与两坐标轴围成的面积代表电容器的 ；
A．电压 B．电容 C．电量
（2）开关S先跟2相接，若由实验得到的数据，在图2中描出了12个点（用“×”表示），可以估算出当电容器两端电压为6.0V时该电容器所带的电荷量约为 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）
（3）在下列四个图像中，表示充放电实验过程中通过传感器的电流随时间变化的图像和两极板间的电压随时间变化的图像，其中正确的有 。

2．在“用传感器观察电容器的充放电过程”实验中，按图所示连接电路。电源电动势为，内阻可以忽略。单刀双郑开关先跟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）开关改接2后，电容器进行的是 （选填“充电”或“放电”）过程。如果不改变电路其他参数，只减小电阻的阻值，则此过程的曲线与坐标轴所围成的面积将 （选填“减小”“不变”或“增大”）。
（2）关于电容器在整个充、放电过程中的图像和图像的大致形状，可能正确的有 （为电容器极板所带的电荷量，为A、B两板的电势差）。
A． B．
C． D．
3．用图甲所示装置观察电容器的放电现象。先使开关S与1端相连，电源向电容器充电，完成后，把开关S掷向2端，屏幕上显示出电流随时间变化的I-t图像如图乙所示。

（1）图甲中电源应选用 （填“直流电源”或“交流电源”）；
（2）图乙中最左边画着一个竖立的狭长矩形，它的面积的物理意义是 ；
（3）若已知实验中所用为8V的电源，可得到实验中所用电容器的电容为 μF。
4．某实验小组利用图（a）所示电路测量一电容器的电容，实验器材有：待测电容器（电容标称值C0＝1000μF）、6节干电池、定值电阻R、电压传感器、电流传感器、计算机、单刀双掷开关S、导线若干。

请回答下列问题：
（1）按图（a）连接实物电路。先将开关S从2端拨至1端，电源对电容器充电；再将开关S拨至2端，电容器放电。传感器将信息即时输入计算机，屏幕上显示出如图（b）所示的电流I、电压U随时间t变化的图线、图线，则曲线 （选填“①”“②”“③”“④”）表示电容器充电过程的图线，曲线 （选填“①”“②”“③”“④”）表示电容器放电过程的图线。

（2）已知每节干电池的电动势为1.6V，为了完成上述实验，至少需要将 节干电池串联作为电源。
（3）根据图（b）估算当电容器充电完毕时所带的电荷量是 C，计算电容器的电容C＝ μF，该值与C0的差异为×100%＝ %。（结果均保留2位有效数字）
5．某同学用电流传感器和电压传感器研究电容器的放电情况，按下图连接电路。实验时，先将开关S掷向1，待电路稳定后，将开关掷向2，传感器将信息传入计算机，屏幕上可以显示出电流、电压随时间变化的图线。

（1）由电路图可知，传感器2应为 传感器（选填“电流”或“电压”）。
（2）用表示电路中的电流，表示电容器两端的电压，电容器在整个放电过程中，计算机屏幕上显示出的图像正确的有
A． B． C． D．
（3）若已知电源电动势E，但其内阻和电阻箱阻值均未知，根据已知条件和传感器图像中的数据信息，下列判断正确的是
A．可估测该电容器的电容
B．若只增大电阻箱R的阻值，电容器放电的时间将变短
C．若只减小电容器的电容，电容器放电的时间将变长
6．在“用传感器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
（2）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“A”或“B”）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，则该电容器的电容为 。
（5）关于电容器在整个充、放电过程中的图像和图像的大致形状，可能正确的有 。（q为电容器极板所带的电荷量，为A，B两板的电势差）。
A． B． C． D．
7．某实验小组利用如下器材测量电容器的电容：直流稳压电源、待测电容器（额定电压）、定值电阻、定值电阻、电流传感器、数据采集器和计算机、单刀双掷开关、导线若干．实验过程如下：
①将定值电阻等器材按图甲连接电路后，将开关与1端连接，电源向电容器充电；
②将开关与2端连接，测得电流随时间变化的曲线如图乙所示；
③用替换后，重复上述实验步骤（1）（2），测得电流随时间变化的曲线如图丙中的某条虚线所示。

两次实验中电源的输出电压相同，请回答下列问题：
（1）电源的输出电压为 ，利用计算机软件测得图乙中曲线与两坐标轴所围的面积为，则电容器的电容为 F。（结果均保留三位有效数字）
（2）用替换后，电流随时间变化的曲线应该是图丙中的 （填“b”“c”或“d”），判断的依据是 。
8．某研究性学习小组做“用传感器观察电容器的充电和放电”的实验，利用电流传感器和电压传感器研究电容器的充放电情况。如图甲，先将开关S拨至1端，待电路稳定后，再将开关S拨至2端。传感器将信息传入计算机，即可显示出电流、电压随时间变化的图线。

（1）由图甲可知，传感器2应为 （填“电流”或“电压”）传感器。
（2）如图乙，在电流传感器中形成曲线2的过程中，电压传感器两端的电压 （填“逐渐增大”“保持不变”或“逐渐减小”）。

（3）关于电容器的充、放电，下列说法中正确的是 。
A随着放电过程的进行，该电容器的电容保持不变
B．电容器充电过程中，电容器极板所带电量逐渐增加
C．电容器充电过程中，电源提供的电能全部转化为内能
D．电容器放电过程中，电容器中的电场能逐渐减小
9．电流传感器可以在电脑端记录电流随时间变化的图线，探究实验小组设计了如图甲所示的实验电路，探究电容器在不同电路中的充放电现象。

（1）第一次探究中先将开关接1，待电路稳定后再接2。探究电容器充电及通过电阻放电的电流规律。
①已知电流从右向左流过电流传感器时，电流为正，则与本次实验相符的I‒t图像是 。
A． B．
C． D．
②从I‒t图像的面积可以计算得出电容器电荷量的大小。关于本次实验探究，下列判断正确的是 。
A．若只增大电阻箱R的阻值，电容器放电的时间将变短
B．若只增大电阻箱R的阻值，I‒t图像的面积将增大
C．在误差允许的范围内，放电和充电图像的面积应大致相等
（2）第二次探究中，该同学先将开关接1给电容器充电，待电路稳定后再接3，探究LC振荡电路的电流变化规律。
③探究实验小组得到的振荡电路电流波形图像，选取了开关接3之后的LC振荡电流的部分图像，如图乙所示，根据图像中记录的坐标信息可知，振荡电路的周期T= s（结果保留两位有效数字）。

④如果使用电动势更大的电源给电容器充电，则LC振荡电路的频率将 （填“增大”、“减小”或“不变”）。
⑤已知电源电动势E，测得充电过程I‒t图像的面积为S，以及振荡电路的周期T，可以得到电感线圈的电感表达式L= 。（以上物理量的单位均为国际单位制单位）
10．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、电流表、秒表、单刀双掷开关以及导线若干。

（1）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，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
（2）将电阻箱的阻值调为（），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“”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”）。