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9.3 实验：观察电容器的充放电现象
题组1：基础实验........................................................................................................................................................... 1
题组2：拓展实验........................................................................................................................................................... 3
9.3 实验：观察电容器的充放电现象
题组1：基础实验
1. （单选）电容器是一种重要的电学元件，在电工、电子技术中应用广泛。使用图甲所示电路观察电容器
的充、放电过程。电路中的电流传感器(相当于电流表)与计算机相连，可以显示电路中电流随时间的变化。
图甲中直流电源电动势E =8V ，实验前电容器不带电。先使S与“1”端相连给电容器充电，充电结束后，使
S与“2”端相连，直至放电完毕。计算机记录的电流随时间变化的i−t曲线如图乙所示，下列说法正确的是
( )
A. i−t图像阴影表示电容器的能量
B. 阴影部分的面积S1和S2肯定不相等
C. 阻值R1大于R2
D. 计算机测得S1=1203mA ⋅s，则该电容器的电容约为0.15 F
2.探究电容器充放电规律，实验装置如图甲所示，有电源E，定值电阻R0，电容器C，单刀双置开关S。
(1)为测量电容器充放电过程电压U和电流I变化，需在①、②处接入测量仪器，位置②应该接入
测 (电流、电压)仪器。
(2)接通电路并接通开关，当电压表示数最大时，电流表示数为 。
(3)根据测到数据，某过程中电容器两端电压U与电流I的关系图如图乙所示。该过程为 (充电，放
电)。放电过程中电容器两端电压U随时间t变化关系如图丙所示。0.2s时R0消耗的功率 W 。
3.某同学利用如图甲所示的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为理想电流表(测量电路中的电流)，V 为理想电压表(测量两极板间的电压)。
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(1)当开关S接 (填“1”或“2”)时，电容器处于充电过程，达到稳定后，电容器上极板带 (选填
“正”或“负”)电。此过程中电压表的示数U随时间t变化的图像为 。
A.
B
．
C.
D
．
(2)将电流传感器替代电流表，串联在电路中，改接开关，使电容器放电，与电流传感器连接的计算机描
绘出电路中的电流I随时间t变化的I −t图像如图乙所示。通过分析可知，图中图像与横轴围成的面积表示
的物理量是 。
(3)已知放电前电容器两极板间的电压为12V ，则电容器的电容为 mF。(结果保留两位有效数字)，
不改变电路其他参数，只增大电阻R的阻值，则此过程的I −t曲线与横轴围成的面积将 (选填“减小”、
“不变”或“增大”)。
(4)如图，电容器上极板A接电源正极、下极板B接电源负极，且将上极板接地，电源电压恒定，开关S始
终闭合，一带电液滴恰好静止在电容器内部P点，现将电容器下极板B向下平移一小段距离，则电容器的
电容将 (填“不变”、“增大”、“减小”)，液滴将 (填“静止不动”、“向下运动”、“向上运动”)。P点
的的电势将 (填“升高”、“降低”、“不变”)
题组2：拓展实验
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4.电容器是一种重要的电学元件，在电工、电子技术中应用广泛。使用图甲所示电路观察电容器的充、放
电过程。电路中的电流传感器(相当于电流表)与计算机相连，可以显示电路中电流随时间的变化。图甲中
直流电源电动势E =8V ，实验前电容器不带电。先使S与“1”端相连给电容器充电，充电结束后，使S与“2”
端相连，直至放电完毕。计算机记录的电流随时间变化的i−t曲线如图乙所示，下列说法正确的是( )
A. i−t图像阴影表示电容器的能量
B. 阴影部分的面积S1和S2肯定不相等
C. 阻值R1大于R2
D. 计算机测得S1=1203mA ⋅s，则该电容器的电容约为0.15 F
5.电容器是最基本的电路元件之一，运用非常广泛，下面从两个角度研究电容器的特征，请根据要求完成
实验内容。
(1)在探究平行板电容器的电容由哪些因素决定的实验中，采用的实验研究方法是 。
A.极限思维法
B.理想模型法
C.控制变量法
D.等效替代法
(2)在研究电容器充、放电实验中，电路图如图甲所示，通过电流传感器显示充、放电电流随时间变化的
图线，已知电源电压为8V ，图乙为电容器充满电后，把开关拨到 (选填“1”或“2”)，得到电容器放
电的I −t图线，图线与坐标轴围成的图形中有42个小方格，则放电过程中，该电容器释放的电荷量Q =
C(结果保留3位有效数字)。
6.探究电容器充放电规律，实验装置如图甲所示，有电源E，定值电阻R0，电容器C，单刀双置开关S。
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(1)为测量电容器充放电过程电压U和电流I变化，需在①、②处接入测量仪器，位置②应该接入
测 (电流、电压)仪器。
(2)接通电路并接通开关，当电压表示数最大时，电流表示数为 。
(3)根据测到数据，某过程中电容器两端电压U与电流I的关系图如图乙所示。该过程为 (充电，放
电)。放电过程中电容器两端电压U随时间t变化关系如图丙所示。0.2s时R0消耗的功率 W 。
7.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)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，图中用阴影标记的狭长矩形的面积的物理意义是 。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 =3.44×10
−3C，则该电容器的电容为
μF。
(3)关于电容器在整个充、放电过程中的q−t图像和U AB−t图像的大致形状，图3中可能正确的有
(q为电容器极板所带的电荷量，U AB为A、B两板的电势差)。
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8.我国新能源汽车年产量现已突破1000万辆，成为全球首个达成这一成就的国家。在电动汽车等领域，电
容储能技术得到了广泛应用。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8V ，电容值未知)
电源E(电动势10V ，内阻不计)
电阻箱R0(最大阻值为99999.9Ω)
滑动变阻器R(最大阻值为10Ω，额定电流为2 A )
电流传感器，计算机，开关，导线若干。
(1)闭合开关S1，调节滑动变阻器，将开关S2接1，观察到电流传感器示数 。
A. 逐渐增大到某一值后保持不变
B. 逐渐增大到某一值后迅速减小到零
C. 迅速增大到某一值后逐渐减小到零
D. 先逐渐增大，后逐渐减小至某一非零数值
(2)调节滑动变阻器，待电压表示数稳定在6V 后，将开关S2接2，t =1s时的电流I =0.6mA，图中虚线两
侧图像与时间轴围成的面积比为3:1，则t =1s时，电容器两极板间的电压U C = V ，电阻R0=
Ω。
(3)电容器的储能公式为EC = 1
2 Uq，上述放电过程电容器释放的电能EC约为 (结果保留两位有效数
字)。
9.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=1000 μF )，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I −t图线、
U −t图线，则曲线 (选填①②③④)表示电容器充电过程的U −t图线，曲线 (选填
①②③④)表示电容器放电过程的I −t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华时所带的电荷量是 C，计算电容器的电容C = μF，该值
与C0的差异为| C0−C
C0
|×100 % = %；(结果均保留2位有效数字)
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(4)图(c)中实线表示上述实验中得到的I −t图线，若串联接入电路的干电池个数保持不变，减小电阻R，
则得到I −t图线可能是图(c)中的虚线 (选填“a”“b”“c”)。
10.某同学用如图(a)所示电路采用放电法测量某电容器的电容。
(1)按图(a)连接好实验器材后，本实验还需用电压表测量电容器两端的电压，为使所求的电容结果更准确，
电压表应接在 之间(填“c、d”或“m、n”)。
(2)闭合开关S1，将S2接1，给电容器充电，电路稳定时，电压表示数为3.0V ；将S2接2，电流传感器显示
放电电流随时间的变化如图(b)所示，则电容器的电容C = F(结果保留三位有效数字)。
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(3)电流传感器的内阻对实验结果 (填“有”或“无”)影响。
(4)如果不改变电路其他参数，只减小定值电阻的阻值R并重复上述实验，实线和虚线分别表示改变前后
放电过程电流随时间变化的曲线，最符合实际情况的图像为 。
A.
B
．
C
．
D
．
7
