《2026年一本密卷高考物理》

47.超级电容器作为新型储能器件，具有功率密度高、充电时间短、使用寿命长等优点。某同学从实验室找
来一只电压标称为10V、电容标称模糊的电容器，他想通过以下器材来测该电容器的电容值并了解电
容器的相关特性。
蓄电池(20V,内阻可不计);电压表0(0~15V,内阻很大);定值电阻R1(50Ω);滑动变阻器R(标称为
“30V,50Ω”);一只单刀单掷开关S1;一只单刀双掷开关S2;一台数字电流计，可接电子显示屏，显示
电流随时间的变化过程。
实验操作步骤如下:

(1)按照甲连接电路，闭合开关S1、S2前，滑动变阻器的滑片P应调至(填“最左端”或“最右
端”),他先闭合开关S1,S2掷于b端，让电容器充电，调节滑动变阻器R，稳定后读出电压表读数如图
乙所示，示数为V.
(2)然后，他把S2掷于a端，在电子显示屏上得到如图丙所示的I−t曲线。接着，他以同样的操作步
骤，重新调节滑动变阻器的阻值增大电压表示数，在电子显示屏上得到另一条I−t变化的图线，则
(填“甲”或“乙”)图线对应的电容器充电时电压表示数更大。
(3)根据I−t图线我们可以求得甲图线对应电容器所带的电荷量为C,则电容器的电容为C=
F(结果均保留2位有效数字)。
(4)重复调节滑动变阻器的阻值，让电容器在不同电压下进行充电，分别记录电容器两极板间的电势差
u和相应的电容器所带的电荷量q,得到的u−q图像如图丁所示，则当两极板间电压为U时电容器所
储存的电场能为(填字母)。
A.$\frac{UQ}{2}$ B.QU C.$\frac{CU}{2}$ D.$\frac{CU2}{2}$

答案：
(1)最左端；3.0
(2)甲
(3)6.0×10⁻⁵；2.0×10⁻⁵
(4)A