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2024届高三物理二轮复习实验部分微专题复习-观察电容器充放电现象实验专题（含解析）
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这是一份2024届高三物理二轮复习实验部分微专题复习-观察电容器充放电现象实验专题（含解析），共17页。试卷主要包含了实验题等内容，欢迎下载使用。
某同学设计了探究电容器充、放电的电路图。在连接实物前，他首先用多用电表判断电容器是否完好，他应将多用电表的选择开关拨到________挡位上。正确操作后，他看到多用电表的指针先偏转较大的角度又缓慢回到表盘的左端，这说明电容器________(填“完好”或“损坏”)。
实验步骤：
(1)调节直流电源E，输出电压为6V；
(2)断开开关S0，按照电路图将实物正确连接；
(3)闭合开关S0，把单刀双掷开关S接到1端，注意观察现象，并将观察到的现象记录到表格中；
(4)待现象稳定后，将单刀双掷开关S接到2端，注意观察现象，并将观察到的现象记录到表格中。
某同学利用如图甲所示电路观察电容器的充、放电现象，电流传感器与计算机相连，可以显示出电流I随时间t变化的图像．
(1)为使电源向电容器充电，应将开关S与__________(填“1”或“2”)端相连．
(2)在充电过程中，测绘的充电电流I随时间t的图像可能是图乙中的______________ ．
(3)图丙为传感器中电容器放电时的电流I随时间t的图像，图中每一小方格面积相同.根据图像估算电容器在t0∼2t0时间内，释放电荷量的表达式为 ________(用I、t0表示)．
(4)图丁中实线是实验得到的放电时的I−t图像，如果不改变电路的其他参数，只减小阻箱R的阻值，则得到的I−t图线是图丁中的 ________(选填“①”、“②”或“③”)，理由是 ．
在“观察电容器的充、放电现象”实验中，对给定电容值为C的电容器充电后放电，无论采用何种放电方式，其两极间的电势差u随电荷量q的变化图象都相同。
(1)请在图1中画出上述u−q图象。类比直线运动中由v−t图象求位移的方法，可以推导出两极间电压为U时电容器所储存的电能Ep=________(用C和U表示)。
(2)在如图2所示的放电电路中，R表示电阻。通过改变电路中元件的参数对同一电容器用相同的电压充电后进行两次放电，对应的q−t曲线如图3中①②所示。
a.①②两条曲线不同是________________的改变造成的：
b.在实际应用中，有时需要电容器快速放电，有时需要电容器均匀放电。依据a中的结论，说明实现这两种放电方式的途径________。
(3)如图4所示，若某法拉电容的额定电压为2.7 V，电容为10 F，其充满电后储存的电能为________J(计算结果保留三位有效数字)。
某实验小组利用如图甲所示的电路图“观察电容器的充放电现象”．
(1)若将开关S打到1，电容器上极板带____(填“正”或“负”)电，再将S打到2，通过Ⓐ表的电流方向向____(填“左”或“右”)．
(2)实验中所使用的电容器如图乙所示，当电容器两端电压为额定电压时，电容器正极板带电量为______________C.(结果保留两位有效数字)
(3)下列关于电容器充电时电容器所带的电荷量Q与两极板间的电压U的关系、电容器放电时电路中的电流I与时间t的关系正确的是_______．
利用高电阻放电法研究电容器的充放电，实验是利用高阻值电阻延长充放电时间，绘制电容器充放电电流与时间的i−t图像来研究电容器的充放电规律。
某同学先按图甲所示电路连接好实验电路。然后继续实验操作如下：
(1)先接通开关S1、S2，调节电阻箱R阻值，使微安表的指针偏转接近满刻度，记下这时微安表的示数i0=500 μA、电压表的示数U0=6.0 V，此时电阻箱R的阻值为8.5 kΩ，则微安表的内阻为__________kΩ。
(2)断开开关S2，同时开始计时，每隔5 s或10 s读一次电流i的值，将测得数据填入预先设计的表格中，根据表格中的数据在坐标纸上标出以时间t为横坐标、电流i为纵坐标的点，如图乙中用“×”表示的点。请在图乙中描绘出电流随时间变化的图线。
(3)根据图线估算出该电容器在整个放电过程中放出的电荷量Q0约为________C；(结果保留两位有效数字)
(4)电容器的电容为__________。
在“观察电容器的充、放电现象”实验中，电路如图(甲)所示
(１)将开关S接通1，电容器的_____(填“上”或“下”)极板带正电，再将S接通2，通过电流表的电流方向向_______________(填“左”或“右”)
(２)若电源电动势为10Ｖ，实验中所使用的电容器如图(乙)所示，充满电后电容器正极板带电量为__________C(结果保留两位有效数字)
(３)下列关于电容器充电时，电流i与时间t的关系；所带电荷量q与两极板间的电压U的关系正确的是( )
某小组用图甲所示电路观察电容器放电过程，并估算电容器的电容。所用的器材有：8V直流电源E，几百微法的电解电容器C，单刀双掷开关S，定值电阻R，电流传感器，计算机。
(1)按照图甲所示电路在图乙中将实物图连线．
(2)把开关S掷向1端，电源向电容器充电。
(3)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。
(4)某次实验得到的I−t图像如图丙所示，在图中画一个竖立的狭长矩形(图丙中阴影部分)，它的面积的物理意义是________________________。
(5)根据图丙中I−t图像，估算电容器在全部放电过程中释放的电量Q =____C。(保留一位有效数字)
(6)估算电容器的电容为______μF。
某实验小组利用如图1所示的电路图“观察电容器的充放电现象”．
(1)若将开关S打到1，隔一段时间后再将电键打到2，试在图2中画出电流传感器显示的电流随时间变化图线．
(2)通过改变电路中元件的参数(电阻R或电源E)对同一电容器进行两次充电，对应的q–t曲线如图3中①②所示．
a.①②两条曲线不同是______(选填E或R)的改变造成的；
b.电容器有时需要快速充电，有时需要均匀充电．依据a中的结论，快速充电时选择R_____，而需要均匀充电时，选择电阻R_________(选填“大”、“小”)．
(3)设想使用理想的“恒流源”替换中图1中电源对电容器充电，可实现电容器电荷量随时间均匀增加．则使用“恒流源”对电容器的充电过程中电源两端电压_____(选填“增大”、“减小”或“不变”)．
答案和解析
1.【答案】欧姆；完好；
(4)绿；逐新变暗，最后熄灭；增大；6；红；逐渐变暗，最后熄灭；减小；0。
【解析】
【分析】
本题考查了探究含有二极管的电路中电容器的充、放电的实验，解题的关键是会判断电容器的充、放电，以及二极管的单向导电性，难度不大。
使用多用表的电阻挡进行测量时，多用表内的电池对电容器充电，有充电电流，充电完毕，没有电流，因此，使用多用表的电阻挡进行测量，观察到多用表指针向右偏转较大角度，又逐渐返回到起始位置，此现象说明电容器是好的；
(4)将开关S接通1，对电容器进行充电，根据二极管的单向导电性进行判断哪个灯会亮，电容器充电完毕后，电路中电流为0；电容器与电源相连，电压等于电源的输出电压；
开关接2端时，电容器放电：，电流从电容器的正极板流出，根据二极管的单向导电行可分析哪个灯会亮，放电完毕，电流为0，电压表的示数逐渐减小，稳定后电压等于0。
【解答】
拨到欧姆挡位，多用电表内部有内置电源，可以给电容器充电。电路中有充电电流，可以看到指针
偏转较大角度，完好的电容器随着充电逐渐完成，电路中的充电电流逐新减小，最后为0，所以指针会回到表盘最左侧；
(4)开关接1端时，电容器充电，电流从二极管左侧往右侧流⋅由于二极管的单向导电性，绿灯会亮，充电电流逐渐减小，所以灯泡亮度逐渐变暗最后熄灭;电压表的示数逐渐增大，稳定后电压等于电源输出电压6 V；
开关接2端时，电容器放电，电流从二极管右侧往左侧流，由于二极管的单向导电性，红灯会亮。放电电流逐新减小，所以灯泡亮度逐渐变暗最后想灭;电压表的示数逐渐减小，稳定后电压等于0。
2.【答案】(1)1；(2)A；(3)2I0t0或74I0t0；(4)②；电容器释放的总电量不变，平均电流变大，放电时间变短
【解析】
【分析】
本题考查电容的性质以及图象的含义，知道如何通过图象求电量，掌握电容器的电容公式，理解其比值定义法。
电源的短路电流是电路中最大电流；在充电的过程中，电容器所带电荷量逐渐增大，抓住电容不变，结合电容的定义式确定电容器两极板间的电压变化，再判断充电电流I随时间t根据I−t图线；
I−t图线与t轴所围成的面积表示电容器放出的电荷量，结合电容的定义式C=QU分析。
【解答】
(1)为使电源向电容器充电，电容器应与电源连接，故应将开关S与“1”端相连；
(2)充电过程中电容器C两端电压逐渐增大，充电电流I随时间t应逐渐较小至零，故电流I随时间t的图像可能是图乙中的 A；
由图可知，充电后电容器上端为正极，开关S掷向2端，电容器放电，此时电路中有短暂的电流。流过电阻R的电流方向从右向左；
(3)根据图象的含义，因Q=It，I−t图线与t轴所围成的面积表示电容器放出的电荷量；
根据横轴与纵轴的数据可知，一个格子的电量为I0t0，由大于半格算一个，小于半格舍去，因此图象所包含的格子个数为8个或7个，所以释放的电荷量是q=2I0t0或74I0t0；
(4)应该是②，理由是：电容器释放的总电量不变，平均电流变大，放电时间变短。
故答案为：(1)1；(2)A；(3)2I0t0或74I0t0；(4)②；电容器释放的总电量不变，平均电流变大，放电时间变短。
3.【答案】(1)；12CU2；
(2)a.R；
b.减小电阻R，可以实现对电容器更快速放电，增大电阻R，可以实现更均匀放电；
(3)36.5。
【解析】
【分析】
(1)由电容的定义式可知：C=QU，则u−q图象为斜率恒定的直线，图象和横轴围成的面积为所储存的电能。
(2)由于电容器接到电源上，电压U等于电源电动势，这是个恒定不变的值，故可通过改变电路中的电阻来改变电流，从而实现快速或者均匀放电。
(3)利用(1)中所求公式求解。
本题考查电容的定义式和电容的充放电问题。同时运用了类比的方法研究电容器的u−q图，类比是一种常用的研究方法，类比用v−t图象求位移的方法为v−t图象围成的面积可知u−q图线和横、纵轴所围的面积表示电荷量。
【解答】
(1)由电容的定义式可知：C=QU，则u−q图象为斜率恒定的直线，如图所示
图象和横轴围成的面积为所储存的电能：EP=12qU，又由于电容器的定义式：C=QU=qU，则：EP=12CU2。
(2)a、由题可知，放电之前，①②两次带电荷量相等，由Q=CU=CE知，两次电源电动势相等，故①②两条曲线不同并不是E的改变造成的，只能是R的改变造成的。
b、从图①中可以看出，刚开始放电瞬间，电容器两端的电压最大，电路中的瞬时电流I较大，这个是电阻很小甚至没有电阻时的情况，故减小电阻R时，可以实现对电容器快速放电；
增大电阻R时，刚开始放电瞬间电流I变小，即为曲线②，该曲线接近线性，可以实现更均匀放电。
(3)根据(1)中公式Ep=12CU2=12×10×2.72J≈36.5J。
故答案为：
(1)；12CU2；
(2)a.R；
b.减小电阻R，可以实现对电容器更快速放电，增大电阻R，可以实现更均匀放电；
(3)36.5。
4.【答案】(1)正；左；
(2)2.6；
(3)BD。
【解析】分析：本题主要考查观察电容器的充、放电的实验，通过对充放电电路分析及电容器电容的定义式解决相关问题。
解析：(1)将开关S接通1，电容器处在充电状态，电容器上极板与电源正极相连，说明电容器上极板带正电；再将S接通2，电容器处于放电状态，上极板相当于电源的正极，则通过电流表的方向向左；
(2)如图乙所示，额定电压U=5.5V，电容为C=0.47F，则充满电后电容器所带电荷量Q=CU=2.6C；
(3)AB项，电容器的电容不变，根据电容器的定义式C=QU可知，电荷量与电压成正比，所以U−Q图象应为过原点的直线，故A项错误，B项正确；
CD项，电容器放电过程中，电流逐渐减小，随着所带电荷量减少，电流减小的越来越慢，电容器放电结束后，电流为0，故C项错误，D项正确；
综上所述，本题正确答案为BD。
5.【答案】(1)3.5
(2)
(3)8.0×10−3 ～8.3×10−3
(4)1.33×10−3 F～1.38×10−3 F
【解析】
【分析】
本题是电学实验的考查，注意图象面积的意义。
【解答】
(1)因为电压表显示的是微安表与电阻箱的两端电压，而微安表的示数为500μA，
故微安表与电阻箱的总电阻为R总=U0i0=12kΩ，
则微安表的内阻为RA=R总−R=3.5kΩ；
(2)将这些点用平滑的曲线连接起来；
(3)图线与时间轴所围成的面积即为电容器放电过程放出的电荷量，数出的方格数为32，(大于等于半个格算一个格，小于半个格的不算)，而每个小格的电荷量q=50μA×5s=2.5×10−4C，
则放电的总电荷量为Q0=32q=8.0×10−3C；
(4)由电容的定义式可知，用公式C=Q0U0=8.0×10−36F=1.33×10−3F。
6.【答案】(1)上；左；(2)3.3×10−2；(3)AC。
【解析】
【分析】
(1)当开关接通1时，电容器充电；当S接2时，电容器相当一个电源，向外放电，分析通过电流表电流的方向；
(2)由电容器名牌得到电容，由Q=CU求解充满电后电容器正极板带电量；
(3)由电容器充电过程中电流及电量的变化分析。
掌握电容器充电及放电过程中电容器极板电量的变化是求解的关键。
【解答】
(1)当开关接通1时，电源上端为正极，故电容器的上极板接正极，故上极板带正电；当S接2时，电容器相当一个电源，向外放电，由于它的上极板带正电荷，故放电时的电流方向从电容器的上极板流向电流表，故通过电流表的电流方向向左；
(2)因为电源的电动势为10V，充满电时，电容器的两端电压也是10V，由乙图可知C=3300μF=3.3×10−3F，所以充满电后电容器正极板带电量Q=CU=3.3×10−3F×10V=3.3×10−2C；
(3)AB.电容器充电时，电流刚开始是比较大的，待快充满后，电流变小，接近0，故选项A正确，B错误；
CD.电容器极板间的电荷量由小逐渐增加，到充满时不再增加，故选项C正确，D错误。
故答案为：(1)上；左；(2)3.3×10−2；(3)AC。
7.【答案】(1)如图
(4)这一小段时间内电容器放电的电荷量。
(5)4×10−3 (6)500μF
【解析】
【分析】
通过横轴与纵轴的数据，求出一个格子对应的电量，再结合图象所包含的面积，算出多少个格子，从而即可求解；
根据电容器的电容C= Q U可知，结合电量与电势差，即可求解。
本题考查电容的性质以及图象的含义，知道如何通过图象求电量，掌握电容器的电容公式，理解其比值定义法。
【解答】
(1)根据原理图连接实物图为：
(4)根据图象的含义，因Q=It，所以竖直狭长矩形的面积表示为：这一小段时间内电容器放电的电荷量；
(5)根据横轴与纵轴的数据可知，一个格子的电量为0.08×10−3C，由大于半格算一个，小于半格舍去，因此图象所包含的格子个数为50，
所以释放的电荷量是q=0.08×10−3C×50C=4×10−3C；
故求得的C=QU=4×10−38=5×10−4F=500μF
故答案为
(1)如图
(4)这一小段时间内电容器放电的电荷量。
(5)4×10−3 (6)500μF
8.【答案】(1)；(2)a．R；b.小；大；(3)增大。
【解析】
【分析】
(1)用平滑的曲线连接，作出i−t图象．由△Q=I⋅△t知，i−t图象与坐标轴所包围的面积等于电容器所带电荷量；
(2)根据图像进行分析。
(3)由于电容充电后两板间的电势差增大，因此需要恒流源的电压增大才能保证电量随时间均匀增加。
【解答】
(1)根据电容器充放电的电流变化特点可画出以上图线，注意电流方向导致的正负。
(2)a、由图3可知：图象①的充电时间小于图象②的充电时间，两次充电的最终电量相同。根据I=Qt可知，图象①的平均电流大于图象②的平均电流；根据U=QC可知，两次充电的最终电压也相同；根据R=UI可知，图象①对应的电阻小于图象②对应的电阻。故说明图象不同的原因是电阻R的改变造成的；
b、由a的分析可知，当R越小时充电时间越短；R越大时，电荷量随时间变化趋向均匀，故需要快速充电时，R越小越好；而需要均匀充电时，R越大越好；
(3)由于电容充电后两板间的电势差增大，因此需要恒流源的电压增大才能保证电量随时间均匀增加；
故答案为：(1)；(2)a、R；b、小；大；(3)增大。
操作
实验现象
接l端时
灯泡
________(填“红”或“绿”)灯亮，灯泡的亮度________
电压表
电压表的示数逐渐________(填“增大”或“减小”)，稳定后电压表显示的电压为________V
接2端时
灯泡
________(填“红”或“绿”)灯亮，灯泡的亮度________
电压表
电压表的示数逐渐________(填“增大”或“减小”)，稳定后电压表显示的电压为________V
某同学设计了探究电容器充、放电的电路图。在连接实物前，他首先用多用电表判断电容器是否完好，他应将多用电表的选择开关拨到________挡位上。正确操作后，他看到多用电表的指针先偏转较大的角度又缓慢回到表盘的左端，这说明电容器________(填“完好”或“损坏”)。
实验步骤：
(1)调节直流电源E，输出电压为6V；
(2)断开开关S0，按照电路图将实物正确连接；
(3)闭合开关S0，把单刀双掷开关S接到1端，注意观察现象，并将观察到的现象记录到表格中；
(4)待现象稳定后，将单刀双掷开关S接到2端，注意观察现象，并将观察到的现象记录到表格中。
某同学利用如图甲所示电路观察电容器的充、放电现象，电流传感器与计算机相连，可以显示出电流I随时间t变化的图像．
(1)为使电源向电容器充电，应将开关S与__________(填“1”或“2”)端相连．
(2)在充电过程中，测绘的充电电流I随时间t的图像可能是图乙中的______________ ．
(3)图丙为传感器中电容器放电时的电流I随时间t的图像，图中每一小方格面积相同.根据图像估算电容器在t0∼2t0时间内，释放电荷量的表达式为 ________(用I、t0表示)．
(4)图丁中实线是实验得到的放电时的I−t图像，如果不改变电路的其他参数，只减小阻箱R的阻值，则得到的I−t图线是图丁中的 ________(选填“①”、“②”或“③”)，理由是 ．
在“观察电容器的充、放电现象”实验中，对给定电容值为C的电容器充电后放电，无论采用何种放电方式，其两极间的电势差u随电荷量q的变化图象都相同。
(1)请在图1中画出上述u−q图象。类比直线运动中由v−t图象求位移的方法，可以推导出两极间电压为U时电容器所储存的电能Ep=________(用C和U表示)。
(2)在如图2所示的放电电路中，R表示电阻。通过改变电路中元件的参数对同一电容器用相同的电压充电后进行两次放电，对应的q−t曲线如图3中①②所示。
a.①②两条曲线不同是________________的改变造成的：
b.在实际应用中，有时需要电容器快速放电，有时需要电容器均匀放电。依据a中的结论，说明实现这两种放电方式的途径________。
(3)如图4所示，若某法拉电容的额定电压为2.7 V，电容为10 F，其充满电后储存的电能为________J(计算结果保留三位有效数字)。
某实验小组利用如图甲所示的电路图“观察电容器的充放电现象”．
(1)若将开关S打到1，电容器上极板带____(填“正”或“负”)电，再将S打到2，通过Ⓐ表的电流方向向____(填“左”或“右”)．
(2)实验中所使用的电容器如图乙所示，当电容器两端电压为额定电压时，电容器正极板带电量为______________C.(结果保留两位有效数字)
(3)下列关于电容器充电时电容器所带的电荷量Q与两极板间的电压U的关系、电容器放电时电路中的电流I与时间t的关系正确的是_______．
利用高电阻放电法研究电容器的充放电，实验是利用高阻值电阻延长充放电时间，绘制电容器充放电电流与时间的i−t图像来研究电容器的充放电规律。
某同学先按图甲所示电路连接好实验电路。然后继续实验操作如下：
(1)先接通开关S1、S2，调节电阻箱R阻值，使微安表的指针偏转接近满刻度，记下这时微安表的示数i0=500 μA、电压表的示数U0=6.0 V，此时电阻箱R的阻值为8.5 kΩ，则微安表的内阻为__________kΩ。
(2)断开开关S2，同时开始计时，每隔5 s或10 s读一次电流i的值，将测得数据填入预先设计的表格中，根据表格中的数据在坐标纸上标出以时间t为横坐标、电流i为纵坐标的点，如图乙中用“×”表示的点。请在图乙中描绘出电流随时间变化的图线。
(3)根据图线估算出该电容器在整个放电过程中放出的电荷量Q0约为________C；(结果保留两位有效数字)
(4)电容器的电容为__________。
在“观察电容器的充、放电现象”实验中，电路如图(甲)所示
(１)将开关S接通1，电容器的_____(填“上”或“下”)极板带正电，再将S接通2，通过电流表的电流方向向_______________(填“左”或“右”)
(２)若电源电动势为10Ｖ，实验中所使用的电容器如图(乙)所示，充满电后电容器正极板带电量为__________C(结果保留两位有效数字)
(３)下列关于电容器充电时，电流i与时间t的关系；所带电荷量q与两极板间的电压U的关系正确的是( )
某小组用图甲所示电路观察电容器放电过程，并估算电容器的电容。所用的器材有：8V直流电源E，几百微法的电解电容器C，单刀双掷开关S，定值电阻R，电流传感器，计算机。
(1)按照图甲所示电路在图乙中将实物图连线．
(2)把开关S掷向1端，电源向电容器充电。
(3)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。
(4)某次实验得到的I−t图像如图丙所示，在图中画一个竖立的狭长矩形(图丙中阴影部分)，它的面积的物理意义是________________________。
(5)根据图丙中I−t图像，估算电容器在全部放电过程中释放的电量Q =____C。(保留一位有效数字)
(6)估算电容器的电容为______μF。
某实验小组利用如图1所示的电路图“观察电容器的充放电现象”．
(1)若将开关S打到1，隔一段时间后再将电键打到2，试在图2中画出电流传感器显示的电流随时间变化图线．
(2)通过改变电路中元件的参数(电阻R或电源E)对同一电容器进行两次充电，对应的q–t曲线如图3中①②所示．
a.①②两条曲线不同是______(选填E或R)的改变造成的；
b.电容器有时需要快速充电，有时需要均匀充电．依据a中的结论，快速充电时选择R_____，而需要均匀充电时，选择电阻R_________(选填“大”、“小”)．
(3)设想使用理想的“恒流源”替换中图1中电源对电容器充电，可实现电容器电荷量随时间均匀增加．则使用“恒流源”对电容器的充电过程中电源两端电压_____(选填“增大”、“减小”或“不变”)．
答案和解析
1.【答案】欧姆；完好；
(4)绿；逐新变暗，最后熄灭；增大；6；红；逐渐变暗，最后熄灭；减小；0。
【解析】
【分析】
本题考查了探究含有二极管的电路中电容器的充、放电的实验，解题的关键是会判断电容器的充、放电，以及二极管的单向导电性，难度不大。
使用多用表的电阻挡进行测量时，多用表内的电池对电容器充电，有充电电流，充电完毕，没有电流，因此，使用多用表的电阻挡进行测量，观察到多用表指针向右偏转较大角度，又逐渐返回到起始位置，此现象说明电容器是好的；
(4)将开关S接通1，对电容器进行充电，根据二极管的单向导电性进行判断哪个灯会亮，电容器充电完毕后，电路中电流为0；电容器与电源相连，电压等于电源的输出电压；
开关接2端时，电容器放电：，电流从电容器的正极板流出，根据二极管的单向导电行可分析哪个灯会亮，放电完毕，电流为0，电压表的示数逐渐减小，稳定后电压等于0。
【解答】
拨到欧姆挡位，多用电表内部有内置电源，可以给电容器充电。电路中有充电电流，可以看到指针
偏转较大角度，完好的电容器随着充电逐渐完成，电路中的充电电流逐新减小，最后为0，所以指针会回到表盘最左侧；
(4)开关接1端时，电容器充电，电流从二极管左侧往右侧流⋅由于二极管的单向导电性，绿灯会亮，充电电流逐渐减小，所以灯泡亮度逐渐变暗最后熄灭;电压表的示数逐渐增大，稳定后电压等于电源输出电压6 V；
开关接2端时，电容器放电，电流从二极管右侧往左侧流，由于二极管的单向导电性，红灯会亮。放电电流逐新减小，所以灯泡亮度逐渐变暗最后想灭;电压表的示数逐渐减小，稳定后电压等于0。
2.【答案】(1)1；(2)A；(3)2I0t0或74I0t0；(4)②；电容器释放的总电量不变，平均电流变大，放电时间变短
【解析】
【分析】
本题考查电容的性质以及图象的含义，知道如何通过图象求电量，掌握电容器的电容公式，理解其比值定义法。
电源的短路电流是电路中最大电流；在充电的过程中，电容器所带电荷量逐渐增大，抓住电容不变，结合电容的定义式确定电容器两极板间的电压变化，再判断充电电流I随时间t根据I−t图线；
I−t图线与t轴所围成的面积表示电容器放出的电荷量，结合电容的定义式C=QU分析。
【解答】
(1)为使电源向电容器充电，电容器应与电源连接，故应将开关S与“1”端相连；
(2)充电过程中电容器C两端电压逐渐增大，充电电流I随时间t应逐渐较小至零，故电流I随时间t的图像可能是图乙中的 A；
由图可知，充电后电容器上端为正极，开关S掷向2端，电容器放电，此时电路中有短暂的电流。流过电阻R的电流方向从右向左；
(3)根据图象的含义，因Q=It，I−t图线与t轴所围成的面积表示电容器放出的电荷量；
根据横轴与纵轴的数据可知，一个格子的电量为I0t0，由大于半格算一个，小于半格舍去，因此图象所包含的格子个数为8个或7个，所以释放的电荷量是q=2I0t0或74I0t0；
(4)应该是②，理由是：电容器释放的总电量不变，平均电流变大，放电时间变短。
故答案为：(1)1；(2)A；(3)2I0t0或74I0t0；(4)②；电容器释放的总电量不变，平均电流变大，放电时间变短。
3.【答案】(1)；12CU2；
(2)a.R；
b.减小电阻R，可以实现对电容器更快速放电，增大电阻R，可以实现更均匀放电；
(3)36.5。
【解析】
【分析】
(1)由电容的定义式可知：C=QU，则u−q图象为斜率恒定的直线，图象和横轴围成的面积为所储存的电能。
(2)由于电容器接到电源上，电压U等于电源电动势，这是个恒定不变的值，故可通过改变电路中的电阻来改变电流，从而实现快速或者均匀放电。
(3)利用(1)中所求公式求解。
本题考查电容的定义式和电容的充放电问题。同时运用了类比的方法研究电容器的u−q图，类比是一种常用的研究方法，类比用v−t图象求位移的方法为v−t图象围成的面积可知u−q图线和横、纵轴所围的面积表示电荷量。
【解答】
(1)由电容的定义式可知：C=QU，则u−q图象为斜率恒定的直线，如图所示
图象和横轴围成的面积为所储存的电能：EP=12qU，又由于电容器的定义式：C=QU=qU，则：EP=12CU2。
(2)a、由题可知，放电之前，①②两次带电荷量相等，由Q=CU=CE知，两次电源电动势相等，故①②两条曲线不同并不是E的改变造成的，只能是R的改变造成的。
b、从图①中可以看出，刚开始放电瞬间，电容器两端的电压最大，电路中的瞬时电流I较大，这个是电阻很小甚至没有电阻时的情况，故减小电阻R时，可以实现对电容器快速放电；
增大电阻R时，刚开始放电瞬间电流I变小，即为曲线②，该曲线接近线性，可以实现更均匀放电。
(3)根据(1)中公式Ep=12CU2=12×10×2.72J≈36.5J。
故答案为：
(1)；12CU2；
(2)a.R；
b.减小电阻R，可以实现对电容器更快速放电，增大电阻R，可以实现更均匀放电；
(3)36.5。
4.【答案】(1)正；左；
(2)2.6；
(3)BD。
【解析】分析：本题主要考查观察电容器的充、放电的实验，通过对充放电电路分析及电容器电容的定义式解决相关问题。
解析：(1)将开关S接通1，电容器处在充电状态，电容器上极板与电源正极相连，说明电容器上极板带正电；再将S接通2，电容器处于放电状态，上极板相当于电源的正极，则通过电流表的方向向左；
(2)如图乙所示，额定电压U=5.5V，电容为C=0.47F，则充满电后电容器所带电荷量Q=CU=2.6C；
(3)AB项，电容器的电容不变，根据电容器的定义式C=QU可知，电荷量与电压成正比，所以U−Q图象应为过原点的直线，故A项错误，B项正确；
CD项，电容器放电过程中，电流逐渐减小，随着所带电荷量减少，电流减小的越来越慢，电容器放电结束后，电流为0，故C项错误，D项正确；
综上所述，本题正确答案为BD。
5.【答案】(1)3.5
(2)
(3)8.0×10−3 ～8.3×10−3
(4)1.33×10−3 F～1.38×10−3 F
【解析】
【分析】
本题是电学实验的考查，注意图象面积的意义。
【解答】
(1)因为电压表显示的是微安表与电阻箱的两端电压，而微安表的示数为500μA，
故微安表与电阻箱的总电阻为R总=U0i0=12kΩ，
则微安表的内阻为RA=R总−R=3.5kΩ；
(2)将这些点用平滑的曲线连接起来；
(3)图线与时间轴所围成的面积即为电容器放电过程放出的电荷量，数出的方格数为32，(大于等于半个格算一个格，小于半个格的不算)，而每个小格的电荷量q=50μA×5s=2.5×10−4C，
则放电的总电荷量为Q0=32q=8.0×10−3C；
(4)由电容的定义式可知，用公式C=Q0U0=8.0×10−36F=1.33×10−3F。
6.【答案】(1)上；左；(2)3.3×10−2；(3)AC。
【解析】
【分析】
(1)当开关接通1时，电容器充电；当S接2时，电容器相当一个电源，向外放电，分析通过电流表电流的方向；
(2)由电容器名牌得到电容，由Q=CU求解充满电后电容器正极板带电量；
(3)由电容器充电过程中电流及电量的变化分析。
掌握电容器充电及放电过程中电容器极板电量的变化是求解的关键。
【解答】
(1)当开关接通1时，电源上端为正极，故电容器的上极板接正极，故上极板带正电；当S接2时，电容器相当一个电源，向外放电，由于它的上极板带正电荷，故放电时的电流方向从电容器的上极板流向电流表，故通过电流表的电流方向向左；
(2)因为电源的电动势为10V，充满电时，电容器的两端电压也是10V，由乙图可知C=3300μF=3.3×10−3F，所以充满电后电容器正极板带电量Q=CU=3.3×10−3F×10V=3.3×10−2C；
(3)AB.电容器充电时，电流刚开始是比较大的，待快充满后，电流变小，接近0，故选项A正确，B错误；
CD.电容器极板间的电荷量由小逐渐增加，到充满时不再增加，故选项C正确，D错误。
故答案为：(1)上；左；(2)3.3×10−2；(3)AC。
7.【答案】(1)如图
(4)这一小段时间内电容器放电的电荷量。
(5)4×10−3 (6)500μF
【解析】
【分析】
通过横轴与纵轴的数据，求出一个格子对应的电量，再结合图象所包含的面积，算出多少个格子，从而即可求解；
根据电容器的电容C= Q U可知，结合电量与电势差，即可求解。
本题考查电容的性质以及图象的含义，知道如何通过图象求电量，掌握电容器的电容公式，理解其比值定义法。
【解答】
(1)根据原理图连接实物图为：
(4)根据图象的含义，因Q=It，所以竖直狭长矩形的面积表示为：这一小段时间内电容器放电的电荷量；
(5)根据横轴与纵轴的数据可知，一个格子的电量为0.08×10−3C，由大于半格算一个，小于半格舍去，因此图象所包含的格子个数为50，
所以释放的电荷量是q=0.08×10−3C×50C=4×10−3C；
故求得的C=QU=4×10−38=5×10−4F=500μF
故答案为
(1)如图
(4)这一小段时间内电容器放电的电荷量。
(5)4×10−3 (6)500μF
8.【答案】(1)；(2)a．R；b.小；大；(3)增大。
【解析】
【分析】
(1)用平滑的曲线连接，作出i−t图象．由△Q=I⋅△t知，i−t图象与坐标轴所包围的面积等于电容器所带电荷量；
(2)根据图像进行分析。
(3)由于电容充电后两板间的电势差增大，因此需要恒流源的电压增大才能保证电量随时间均匀增加。
【解答】
(1)根据电容器充放电的电流变化特点可画出以上图线，注意电流方向导致的正负。
(2)a、由图3可知：图象①的充电时间小于图象②的充电时间，两次充电的最终电量相同。根据I=Qt可知，图象①的平均电流大于图象②的平均电流；根据U=QC可知，两次充电的最终电压也相同；根据R=UI可知，图象①对应的电阻小于图象②对应的电阻。故说明图象不同的原因是电阻R的改变造成的；
b、由a的分析可知，当R越小时充电时间越短；R越大时，电荷量随时间变化趋向均匀，故需要快速充电时，R越小越好；而需要均匀充电时，R越大越好；
(3)由于电容充电后两板间的电势差增大，因此需要恒流源的电压增大才能保证电量随时间均匀增加；
故答案为：(1)；(2)a、R；b、小；大；(3)增大。
操作
实验现象
接l端时
灯泡
________(填“红”或“绿”)灯亮，灯泡的亮度________
电压表
电压表的示数逐渐________(填“增大”或“减小”)，稳定后电压表显示的电压为________V
接2端时
灯泡
________(填“红”或“绿”)灯亮，灯泡的亮度________
电压表
电压表的示数逐渐________(填“增大”或“减小”)，稳定后电压表显示的电压为________V
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