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必修部分电学实验最新模拟题冲刺
专题.1 电容器充放电实验
1. （2024 江苏泰州3 月调研）电容储能已经在电动汽车、风力发电等方面得到广泛应用。某同学设计了图
甲所示电路，探究不同电压下电容器的充、放电过程和测定电容器的电容。器材如下：
电容器C（额定电压
，电容标识不清）；
电源E（电动势
，内阻不计）；滑动变阻器
（最大阻值
）；
电阻箱
（阻值
）；电压表V（量程
，内阻较大）；
开关
，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
、断开开关
，若要升高电容器充电电压，滑动变阻器
滑片
应向___________端滑动（选填“a”或“b”）。
（2）当电压表
示数为
时，调节
的阻值，闭合开关
，通过计算机得到电容器充电过程电流
随时间变化的图像；保持
的阻值不变，断开开关
，得到电容器放电过程电流随时间变化的图像，图
像如图乙所示。测得
，则
___________
。
（3）重复上述实验，得到不同电压下电容器的充、放电过程的电流和时间的图像，利用面积法可以得到
电容器电荷量的大小，测出不同电压下电容器所带的电荷量如下表：
实验次数
1
2
3
4
5
6
1
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3
4
5
6
7
8
0.14
0.19
0
24
0.30
0.33
0.38
请在图丙中画出
图像_____，并利用图像求出电容器的电容为____F。（结果保留两位有效数字）
（4）实验发现，相同电压下电容器充、放电过程的电流和时间的图像中的
总是略大于
，其原因是
___________。
【参考答案】（1）b （2）500
（3） ①. 见解析 ②.
（4）充电过程，R2会把一部分电能转化为内能，导致充电电流的最大值略大于放电电流的最大值。
【名师解析】（1）由图甲所示的电路可知，若要升高电容器充电电压，滑动变阻器
的滑片应向b 端滑
动。
（2）由图乙可知，充电的最大电流值为I1=6mA，电压U1=3V。根据欧姆定律可得
（3）根据实验测出不同电压U 下电容器所带的电荷量Q，先在坐标系中描出各个数据点，然后过尽可能的
数据点，用直尺绘出
图像如图所示。
2
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根据电容定义式
结合图像可得图线的斜率倒数表示电容器电容，即
。
（4）充电过程，R2会把一部分电能转化为内能，导致充电电流的最大值略大于放电电流的最大值。
2. （2024 河南高考适应性考试）学生小组用放电法测量电容器的电容，所用器材如下：
电池（电动势3V，内阻不计）；
待测电容器（额定电压5V，电容值未知）；
微安表（量程200μA，内阻约
1kΩ）；
滑动变阻器R（最大阻值为20Ω）；
电阻箱R1、R2、R3、R4（最大阻值均
9999.9Ω）；
定值电阻R0（阻值为5.0kΩ）；
单刀单掷开关S1、S2，单刀双掷开关S3；
计时器；
导线若干。
3
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（1）小组先测量微安表内阻，按图（a）连接电路。
（2）为保护微安表，实验开始前S1、S2断开，滑动变阻器R 的滑片应置于__________（填“左”或
“右”）端。将电阻箱R1、R2、R3的阻值均置于1000.0Ω，滑动变阻器R 的滑片置于适当位置。保持R1、R3
阻值不变，反复调节R2，使开关S2闭合前后微安表的示数不变，则P、Q 两点的电势__________（填“相
等”或“不相等”）。记录此时R2的示数为1230.0Ω，则微安表的内阻为__________Ω。
（3）按照图（b）所示连接电路，电阻箱R4阻值调至615.0Ω，将开关S3掷于位置1，待电容器充电完成后，
再将开关S3掷于位置2，记录微安表电流I 随时间t 的变化情况，得到如图（c）所示的图像。当微安表的
示数为100μA 时，通过电阻R0的电流是__________μA。
（4）图（c）中每个最小方格面积所对应的电荷量为__________C（保留两位有效数字）。某同学数得曲线
下包含150 个这样的小方格，则电容器的电容为__________F（保留两位有效数字）。
【参考答案】 （2）. 左 . 相等 . 1230.0 （3） 300
（4） 4.80 × 10－4 . 1.60 × 10－4
【名师解析】（2）为保护微安表，实验开始前S1、S2断开，滑动变阻器R 的滑片应置于测量电路电压最小
处，即滑动变阻器左端。由题知，使开关S2闭合前后微安表的示数不变，则开关S2闭合开关中无电流通过，
说明P、Q 两点的电势相等。根据电桥平衡可知，
=
,解得此微安表的内阻为Rg=1230.0Ω。
（3）由于微安表与R4并联，则当微安表的示数为I=100μA 时，R4分担的电流为
则通过电阻R0 的电流I 总 = I4＋I =0.2mA+100μA= 300μA。
（4）图（c）中每个最小方格面积所对应的电荷量为q = 8μA × 0.4s = 3.2μC = 3.2 × 10－6C
则150 个这样的小方格为总电荷量为Q = n × q = 150 × 3.2 × 10－6C = 4.80 × 10－4C
则根据电容的定义式C=Q/U 可知电容器的电容为
。
3. （2024 江苏无锡期末） 某校学习小组要测定一个电容器的电容，选用器材如下：
待测电容器；电流传感器（内阻不计）；电压表；干电池（1.5V，内阻忽略不计）；定值电阻
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；单刀双掷开关；导线若干；
实验过程如下：
①按图甲所示的电路图正确连接电路；
②将开关S 与“1”端连接，电源向电容器充电；
③将开关S 掷向“2”端，测得电流随时间变化的
图线如图丙中的实线所示。
请回答下列问题：
（1）充电完成时，电压表示数如图乙所示，则其大小为________V。
（2）开关与“2”端相连，电压表示数将_______（填“逐渐变大”“逐渐变小”或“不变”）。
（3）电容器的电容
_________F（保留二位有效数字）。
（4）若将定值电阻换为
，重复③。则电流随时间变化的
图线应该是图丁中的曲线
________ （选填“b”或“c”）。
（5）实验中开关与“1”端相连后，电流表的示数始终不为0，小明同学认为等待时间不够长，你是否同
意他的观点？请简要说明理由。_______
【参考答案】 （1） ①. 1.50 （2） ②. 逐渐变小 （3）③.
（4） ④. c
（5）⑤. 不同意。充电结束后灵敏电流表依然可以测得通过电压表的电流，故读数不为0
【名师解析】
（1）[1]由图可知，电压表
分度值为0.1V，需要估读到分度值下一位，读数为1.50V；
（2）[2]开关与“2”端相连，电容器放电，所带的电荷量减少，根据
可知电容器两端的电压减小，
5
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根据
可知电流逐渐减小；
（3）[3]由
图像得到开始时电流为
故电容器两端的初始电压为
根据
可知
图像所围成的面积表示电荷量，每一小格表示的电荷量为
不足半格舍去，大于半格算一格，由图可知有30 个小格，则电容器初始所带电荷量为
电容器的电容
（4）[4]若将定值电阻换为
，电阻变大，则放电的电流变小，根据
可知放电时间边长，
故为曲线c；
（5）[5]不同意，理由为充电结束后灵敏电流表依然可以测得通过电压表的电流，故读数不为0。
4. （2024 广东肇庆二模） 如图甲所示，在“观察电容器的充、放电现象”实验中，将单刀双掷开关S 与
“1”端相接，并将电阻箱的阻值调为R1和R2（R1>R2）两种情况，两次得到的电流I 随时间t 的变化图像如
图乙所示，下列说法正确的是（ ）
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A. 实线是电阻箱阻值为R1时的结果
B. 电路达到稳定时，电阻箱的阻值为R1时电容器所带的电荷量较大
C. S 与“2”端相接时，电容器的放电时间与电阻箱阻值的变化无关
D. 电容器的其他参数不变，当两极板间的距离增大时，其电容变大
【参考答案】AC
【名师解析】
单刀双掷开关S 与“1”端相接瞬间，电容器可以认为短路，根据
由于
，可知闭合开关瞬间，
图线对应的初始电流较小，则实线是电阻箱阻值为
时的结果，故
A 正确；
电路达到稳定时，电容器电压等于电动势，则电容器所带的电荷量为
可知稳定时电容器所带电荷量与电阻箱阻值无关，故B 错误；
由于电容器充电达到稳定时电容器所带电荷量与电阻箱阻值无关，则S 与“2”端相接时，电容器的放电时
间与电阻箱阻值的变化无关，故C 正确；
电容器的其他参数不变，当两极板间的距离增大时，根据
可知其电容变小，故D 错误。
5. （2024 北京丰台期末）物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、
数据分析等。图甲是观察电容器充、放电现象的实验电路。某时刻，电流自右向左通过电流传感器，电容
器在______（选填“充电”或“放电”）。图乙为电容器在此过程中电流随时间变化的图像，请在图丙中
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画出此过程中电容器所带电荷量随时间变化的图像______。
【参考答案】 ①. 放电 ②.
【名师解析】
[1]若是充电过程则开关S 接1，电容器上极板带正电，充电过程电流传感器上的电流方向是自左向右。充
电完成后，若开关S 接2，则电容器充当电源，因为电容器上极板带正电，所以放电过程中电流传感器上
的电流方向是自右向左。所以根据题意可知该时刻电容在放电。
[2]根据公式
可知在
图像中图线的斜率表示电流，放电过程
逐渐减小，结合图乙可得
图线的斜率逐渐减小，
则电容器所带电荷量随时间变化的图像如下图所示
6．（2024 北京摸底）用如图甲所示电路观察电容器的充、放电现象。先使开关S 接1，电容器充电完毕后
将开关掷向2，可视为理想电流表的电流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曲线，如图乙所示。定值电阻R 已知，且从图中可读出最大放电电流I 0，以及图线与坐标轴围成的面
积S。根据题目所给的信息，下列说法错误的是（ ）
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A．由图线与坐标轴围成的面积S 可得到电容器放出的总电荷量
B．不改变电路其他参数，只减小电阻R 的阻值，则图线与坐标轴围成的面积S 将减小
C．由最大放电电流I 0和定值电阻R 的阻值可得到R 两端的最大电压
D．若电容器放出的总电荷量为Q，R 两端的最大电压为U m，则电容器的电容为Q
U m
【参考答案】B
【名师解析】
根据Q =¿可知I -t图线与坐标轴围成的面积S 为电容器的总电荷量，选项A 正确；
I -t图线与坐标轴围成的面积S 为电容器的总电荷量，不改变电路其他参数，只减小电阻R 的阻值，则电
源电压U 不变，电容器电容C 不变，根据C = Q
U
可知电容器的总电荷量不变，选项B 错误；
根据U = IR可知由最大放电电流I 0和定值电阻R 的阻值可得到R 两端的最大电压U m= I 0 R，选项C 正确；
电容器放出的总电荷量Q 即为电容器充满电时的电荷量，R 两端的最大电压U m即为电容器充满电时的电压，
根据C = Q
U 可知电容器的电容为C = Q
U m
，选项D 正确。
本题选错误的，故选B。
7. (2024 安徽合肥重点高中期中)某同学用如图甲所示电路研究电容器的充放电规律，直流电源的电动势为
6V。
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（1）将单向双掷开关合向“1”，电流传感器记录电容器充电电流随时间变化规律如图乙所示，则图乙中
图线与坐标轴所围的面积的物理意义为 ___________；
（2）充电结束时电容器两端的电压为
___________V，结合图像面积可知，电容器的电容为
___________
；
（3）将单向双掷开关合向“2”，得到放电电流随时间变化
图像，从图像上得到放电电流的最大值为
，
图线与坐标轴所围的面积为
；将R 调大，将开关合向“1”后再合向“2”，再次得到的放电电流随时间
变化的图像上放电电流的最大值为
，图线与坐标轴所围的面积为
。则
___________
，
___________
（均选填“
” 、“
”或“
”）。
【参考答案】 （1） ①. 充电后电容器的带电量
（2） ②. 6 ③.
（
均可）
（3） ④.
⑤.
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【名师解析】
（1）[1] 根据
可知，图线与坐标轴所围的面积的物理意义为充电后电容器的带电量。
（2）[2] 充电结束时电容器两端的电压等于电源两端电压，为
[3] 图线与坐标轴所围的格数为41 个，则充电后电容器的带电量为
则电容器的电容
（3）[4]根据
可知，
变大，则放电电流的最大值减小，则有
[5]
变大，两次充电电量相等，因此图线所围面积相等，即
8. （2024 北京重点中学质检）（1）如图所示为“研究影响平行板电容器电容的因素”的实验装置，以下
说法正确的是（ ）
A.A 板与静电计的指针带的是异种电荷
B.甲图中将B 板上移，静电计的指针偏角减小
C.乙图中将B 板左移，静电计的指针偏角不变
D.丙图中将电介质插入两板之间，静电计的指针偏角减小
（2）利用如图甲所示电路观察电容器的充、放电现象，电流传感器可以捕捉到瞬间的电流变化，直流电
源电动势9V，内阻可忽略，实验过程中屏幕上显示出电流随时间变化的I-t 图像如图乙所示。
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①关于电容器充电过程中电容器两极间电压U、电容器所带电荷量Q 随时间t 变化的图像，下面四个图像
中，正确的是________。
②如果不改变电路其他参数，只减小电阻
，充电时I-t 曲线与横轴所围成的面积将________（填“增大”
“不变”或“变小”）；充电时间将________（填“变长”“不变”或“变短”）。
③电容器充电后就储存了能量，某同学研究电容器储存的能量E 与电容器的电容C、电荷量Q 及电容器两
极间电压U 之间的关系。他从等效的思想出发，认为电容器储存的能量等于把电荷从一个极板搬运到另一
个极板过程中克服电场力所做的功。为此他做出电容器两极间的电压U 随电荷量Q 变化的图像如图所示。
按他的想法，下列说法正确的是________。
A.
图线的斜率越大，电容C 越大
B.搬运Δq 的电量，克服电场力所做的功近似等于Δq 上方小矩形的面积
C.对同一电容器，电容器储存的能量E 与两极间电压U 成正比
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D.若电容器电荷量为Q 时储存的能量为E，则电容器电荷量为
时储存的能量为
【参考答案】 （1） ①. D （2） ②. AC##CA ③. 不变 ④. 变短 ⑤. BD##DB
【名师解析】
（1）[1]A．A 板与静电计的指针相连，带的是同种电荷，A 错误；
B．根据平行板电容器的决定式
，若将B 板竖直向上平移，两极板正对面积减小，根据电容的决
定式得知，电容C 减小，而电容器的电量Q 不变，由电容的定义式
分析得到，板间电势差U 增大，
则静电计指针张角增大，B 错误；
C．若将B 板向左平移，板间距离d 增大，根据电容的决定式得知，电容C 减小，因电容器的电量Q 不变，
由电容的定义式知板间电势差U 增大，则静电计指针张角增大，C 错误；
D．若将电介质插入两板之间，则C 增大，U 减小，静电计
指针偏角减小，D 正确。
故选D。
（2）①[2]AB．电容器充电过程中，电容器两端的电压
逐渐增大，最后等于电源电动势，斜率逐渐减小，
最后为零，故A 正确，B 错误；
CD．电容器所带的电荷量
逐渐增大，最后保持不变，充电电流逐渐减小，所以
图象的斜率
逐渐变小，最后为零，故C 正确，D 错误。
故选AC。
②[3][4]由电容器的计算公式，可得电荷量
，电容器储存的电荷量
与电阻
无关，如果不改变
电路其他参数，只增大减小
，充电时
曲线与横轴所围成的面积将不变，减小电阻
，由于电阻对电
流的阻碍作用减小，充电电流增大，所以充电时间将变短；
③[5]A．
图线
斜率为
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解得
斜率越大，电容越小，A 错误；
B．类比速度-时间图像的面积代表位移，则u-q 图像的面积代表克服电场力所做的功，所以搬运Δq 的电量，
克服电场力所做的功近似等于Δq 上方小矩形的面积，B 正确；
C．他从等效的思想出发，认为电容器储存的能量等于把电荷从一个极板搬运到另一个极板过程中克服电
场力所做的功，也等于图像所围的面积
解得
从上面的式子看出，E 和U2成正比，C 错误；
D．由下面的公式
解得
又因为
解得
14
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D 正确。
15
