2025版高考物理考點(diǎn)題型歸納總結(jié)（含答案）考點(diǎn)45　實(shí)驗(yàn)十　觀察電容器的充、放電現(xiàn)象

考點(diǎn)45實(shí)驗(yàn)十觀察電容器的充、放電現(xiàn)象強(qiáng)基固本對點(diǎn)練1.[2024·安徽省黃山市“八校聯(lián)盟”聯(lián)考]電容器作為一種重要的電學(xué)元件，在電工、電子技術(shù)中應(yīng)用廣泛．某科技興趣小組探究“觀察電容器的充、放電現(xiàn)象”實(shí)驗(yàn)，具體操作如下：(1)按照圖甲接好電路，學(xué)生電源調(diào)節(jié)到直流電壓4V位置，先把開關(guān)S與1端相連，電源向電容器充電，然后把開關(guān)S與2端相連，電容器通過電阻R放電，充電和放電時流經(jīng)電阻R的電流方向______(填“相同”或“相反”)；傳感器將電容器放電時的電流信息通過計(jì)算機(jī)顯示出電流隨時間變化的I-t圖像如圖乙，根據(jù)該圖像估算科技興趣小組選用的電容器電容約是________μF(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字).(2)如果不改變電路其他參數(shù)，僅增大電阻R，放電時電流I隨時間t曲線與橫軸所圍成的面積將________(填“增大”“變小”或“不變”).2．[2023·浙江紹興統(tǒng)考二模]小姚利用圖甲電路觀察電容器在充電和放電過程中電流表和電壓表示數(shù)的變化．實(shí)驗(yàn)中電源輸出的電壓為8V，圖乙實(shí)物電路中已完成部分連接．(1)用筆畫線代替導(dǎo)線，完成剩余部分的電路連接．(2)當(dāng)S連接1時，電流表示數(shù)________，電壓表示數(shù)________(選填“逐漸增大”“逐漸減小”或“保持不變”)；S接1足夠長時間后，電流表示數(shù)________(選填“為0”或“不為0”).當(dāng)S從1斷開后，電流表示數(shù)________(選填“逐漸增大”“逐漸減小”或“為0”)，電壓表示數(shù)________(選填“逐漸增大”“逐漸減小”“為0”或“保持不變”).(3)圖丙所示的電路中，K與L間接一智能電源，用以控制電容器C兩端的電壓UC，如果UC隨時間t的變化如圖丁所示，則下列描述電阻R兩端電壓UR隨時間變化的圖像中，正確的是________．3．如圖為“觀察電容器的充、放電現(xiàn)象”實(shí)驗(yàn)．實(shí)驗(yàn)器材：電源E(電動勢9.50V，內(nèi)阻可忽略)、電容器C(標(biāo)稱電容值為470μF，擊穿電壓為10V)、電阻箱R、微安表G、單刀雙擲開關(guān)S和導(dǎo)線若干．完成下列實(shí)驗(yàn)的相關(guān)內(nèi)容：(1)按照圖甲的電路圖，把圖乙中的器材連接成完整的實(shí)驗(yàn)電路．(2)實(shí)驗(yàn)步驟：步驟①將開關(guān)S打到1，給電容器C充電，觀察微安表G的示數(shù)變化直到讀數(shù)穩(wěn)定；步驟②先打開手機(jī)視頻錄制軟件，再將開關(guān)S打到2位置，觀察并用視頻記錄電容器C的放電過程中微安表G的示數(shù)變化情況；步驟③斷開開關(guān)S，查閱視頻，記錄0～160s內(nèi)，微安表G的讀數(shù)隨時間變化的數(shù)據(jù)；步驟④在坐標(biāo)紙上以時間t為橫軸，微安表G的讀數(shù)I為縱軸，描點(diǎn)作出I-t圖像，如圖丙．(3)分析圖丙可知：①電容器放電過程電流的變化規(guī)律為：放電電流逐漸________(選填“增大”“減小”或“不變”)，放電電流隨時間的變化率逐漸________(選填“增大”“減小”或“不變”)；②丙圖中，圖像與橫軸所包圍的面積為86格，則可求得該電容器的電容值為________μF.(保留2位有效數(shù)字)(4)步驟①中，微安表G的讀數(shù)穩(wěn)定時，并不為0，始終保持在12μA，出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因是電容器________(選填“短路”或“漏電”).培優(yōu)提能模擬練4.[2024·福建省泉州市期中考試]某實(shí)驗(yàn)小組測量電容器的電容的實(shí)驗(yàn)器材有：直流穩(wěn)壓電源、待測電容器、定值電阻R1＝150Ω、定值電阻R2＝80Ω、電流傳感器、數(shù)據(jù)采集器和計(jì)算機(jī)、單刀雙擲開關(guān)S、導(dǎo)線若干．(1)實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)將定值電阻R1等器材按圖甲連接電路后，將開關(guān)S與1端閉合，電容器進(jìn)行的是________(選填“充電”或“放電”)過程．(2)將開關(guān)S與1端斷開并與2端閉合，測得的電流隨時間變化的i-t曲線如圖乙所示，則電容器充滿電時，電容器兩極板間的電壓為________V.(3)利用計(jì)算機(jī)軟件測得圖乙中i-t曲線與兩坐標(biāo)軸所圍的面積為54mA·s，則電容器的電容為________μF.(4)用R2替換R1后，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)步驟，測得的電流隨時間變化的i-t曲線如圖丙中的某條虛線所示，則應(yīng)是圖丙中的________(選填“b”“c”或“d”).5．[2024·廣東省廣州市三校聯(lián)考]電荷的定向移動形成電流，電流表示單位時間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量，即I＝eq\f(q,t).電流傳感器可以像電流表一樣測量電流，并且可以和計(jì)算機(jī)相連．圖甲是觀察電容器的充、放電現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)裝置．電源輸出電壓恒為8V，S是單刀雙擲開關(guān)，R為定值電阻，C為平行板電容器．(1)當(dāng)開關(guān)S接1時，平行板電容器__________(選填“充電”或“放電”).(2)電容器充電完畢后，把開關(guān)S接2時，其放電電流隨時間變化圖像如圖乙所示：①此過程中，流經(jīng)電流傳感器的電流方向______(選填“向上”或“向下”)，電路中的電流________(選填“增大”“減小”或“不變”)，電容器兩極板間的場強(qiáng)________(選填“增大”“減小”或“不變”)；②若按“四舍五入”(大于等于半格算一格，小于半格舍去)數(shù)格法，如圖乙所圍的面積約為14格，由圖乙可知電容器所帶的電荷量為________C(計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)，根據(jù)計(jì)算可知，該實(shí)驗(yàn)選擇的電容器最有可能是下圖中的________(選填“A”“B”或“C”).

考點(diǎn)45實(shí)驗(yàn)十觀察電容器的充、放電現(xiàn)象1．答案：(1)相反8.0×103(2)不變解析：(1)根據(jù)圖甲可知，充電時，電容器左極板失去電子，帶正電，電子向右通過電阻R，即通過電阻R的電流方向向左，電容器放電時，左極板得電子，電荷量減小，電子向左通過電阻R，即通過電阻R的電流方向向右，可知，充電和放電時流經(jīng)電阻R的電流方向相反；I-t圖像中，圖像與時間軸所圍幾何圖像的面積表示極板所帶電荷量，根據(jù)數(shù)格子的方法，極板所帶電荷量為Q＝8×0.004×1.0C＝0.032C，則電容器的電容為C＝eq\f(Q,U)＝eq\f(0.032,4)F＝8.0×103μF(2)由于I-t圖像中，圖像與時間軸所圍幾何圖像的面積表示極板所帶電荷量，放電完成后，兩極板上的正負(fù)電荷恰好中和，如果不改變電路其他參數(shù)，僅增大電阻R，此時放電的時間增大，放電電流的最大值減小，但放電時電流I隨時間t曲線與橫軸所圍成的面積仍然表示電容器極板所帶電荷量，即電流I隨時間t曲線與橫軸所圍成的面積不變．2．答案：(1)實(shí)物圖連線見解析(2)逐漸減小逐漸增大不為0為0逐漸減小(3)A解析：(1)根據(jù)電路圖，實(shí)物連線如圖所示(2)當(dāng)S連接1時，電容器處于充電過程，隨著電容器所帶電荷量逐漸增加，電流表示數(shù)逐漸減小，電壓表示數(shù)逐漸增大；S接1足夠長時間后，由于電壓表內(nèi)阻不可能無窮大，則電路電流可以通過電壓表構(gòu)成回路，電流表示數(shù)不為0.當(dāng)S從1斷開后，電流表處于斷路狀態(tài)，電流表示數(shù)為0；電容器通過電壓表放電，電容器所帶電荷量逐漸減小，電容器兩端電壓逐漸減小，則電壓表示數(shù)逐漸減小．(3)根據(jù)電容定義式可得Q＝CUC，由UC-t圖像可知，1～2s內(nèi)，電容器兩端電壓UC隨時間均勻增大，則電容器電荷量隨時間均勻增大，根據(jù)I1＝eq\f(ΔQ,Δt1)可知，1～2s內(nèi)電容器充電電流恒定不變，電阻R兩端電壓恒定不變，根據(jù)歐姆定律可得UR1＝I1R；1～2s內(nèi)電容器兩端電壓UC不變，則電容器電荷量不變，電流為0，則電阻R兩端電壓為0；3～5s內(nèi)，電容器兩端電壓UC隨時間均勻減小，則電容器電荷量隨時間均勻減小，根據(jù)I2＝eq\f(ΔQ,Δt2)＝－eq\f(1,2)×eq\f(ΔQ,Δt1)＝－eq\f(1,2)I1可知，3～5s內(nèi)電容器放電電流恒定不變，電阻R兩端電壓恒定不變，根據(jù)歐姆定律可得UR2＝I2R＝－eq\f(1,2)I1R＝－eq\f(1,2)UR1，A正確．3．答案：(1)實(shí)物圖連線見解析(3)①減小減?、?.5×102(4)漏電解析：(1)按照圖甲的電路圖，實(shí)物圖如圖(3)①由圖丙可知，電容器放電過程電流的變化規(guī)律為：放電電流逐漸減小，放電電流隨時間的變化率逐漸減小．②由電容定義C＝eq\f(Q,E)＝eq\f(86×10×10－6×5,9.5)F＝452μF＝4.5×102μF(4)步驟①中，微安表G的讀數(shù)穩(wěn)定時，并不為0，始終保持在12μA，出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因是電容器漏電．4．答案：(1)充電(2)9(3)6000(4)c解析：(1)將開關(guān)S與1端閉合，電容器與電源連接，電容器充電．(2)電容器充電完成，電容器兩極板間的電壓為U＝IR1＝60×10－3×150V＝9V.(3)i-t曲線與兩坐標(biāo)軸所圍的面積表示電容器的放電量，電容器的電容為C＝eq\f(Q,U)＝eq\f(54×10－3,9)F＝6×10－3F＝6000μF.(4)用R2替換R1后，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)步驟，R2的阻值較小，電容器開始放電時電流較大，i-t曲線與兩坐標(biāo)軸所圍的面積表示電容器放電量，則i-t曲線與兩坐標(biāo)軸所圍的面積不變，則放電時間變短，虛線所示圖線則應(yīng)是圖丙中的c.5．答案：(1)充電(2)①向下減小減?、?.5×10－3B解析：(1)當(dāng)開關(guān)S接1時，電容器和電源相連，此時電容器處于充電狀態(tài)；(2)當(dāng)開關(guān)S接2時，電容器放電，由于電容器上極板帶正電，因此流經(jīng)電流傳感器的電流方向向下，電路中的電流減小，電容器帶電量減小，根據(jù)電容的定義式C＝eq\f(Q,U)可知，電容器兩極板的電壓減小，根據(jù)E＝eq