高中物理人教必修三10.4第2課時實驗：觀察電容器的充、放電現(xiàn)象 講義

1、試卷第 =page 1 1頁，總 =sectionpages 3 3頁 第10章 靜電場中的能量4電容器的電容第2課時實驗：觀察電容器的充、放電現(xiàn)象學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解電容器充電和放電現(xiàn)象及能量轉(zhuǎn)換.2.通過探究得出影響平行板電容器電容的因素，會應(yīng)用平行板電容器的電容公式分析有關(guān)問題基礎(chǔ)梳理1實驗原理(1)電容器的充電過程如圖1所示，當(dāng)開關(guān)S接1時，電容器接通電源，在電場力的作用下自由電子從正極板經(jīng)過電源向負(fù)極板移動，正極板因失去電子而帶正電，負(fù)極板因獲得電子而帶負(fù)電正、負(fù)極板帶等量的正、負(fù)電荷電荷在移動的過程中形成電流在充電開始時電流比較大(填“大”或“小”)，以后隨著極板上電荷的增多，電流逐漸

2、減小(填“增大”或“減小”)，當(dāng)電容器兩極板間電壓等于電源電壓時電荷停止移動，電流I0 .圖1(2)電容器的放電過程如圖2所示，當(dāng)開關(guān)S接2時，相當(dāng)于將電容器的兩極板直接用導(dǎo)線連接起來，電容器正、負(fù)極板上電荷發(fā)生中和在電子移動過程中，形成電流，放電開始電流較大(填“大”或“小”)，隨著兩極板上的電荷量逐漸減小，電路中的電流逐漸減小(填“增大”或“減小”)，兩極板間的電壓也逐漸減小到零圖22實驗器材：6 V的直流電源、 單刀雙擲開關(guān) 、平行板電容器、電流表、電壓表、 小燈泡、導(dǎo)線若干.3實驗步驟(1)按圖3連接好電路圖3(2)把單刀雙擲開關(guān)S打在上面，使觸點1和觸點2連通，觀察電容器的充電現(xiàn)象，

3、并將結(jié)果記錄在表格中(3)將單刀雙擲開關(guān)S打在下面，使觸點3和觸點2連通，觀察電容器的放電現(xiàn)象，并將結(jié)果記錄在表格中(4)記錄好實驗結(jié)果，關(guān)閉電源4實驗記錄和分析 實驗項目實驗現(xiàn)象電容器充電燈泡燈泡的亮度由明到暗最后熄滅(選填“明”“暗”或“熄滅”)電流表1電流表1的讀數(shù)由大到小最后為零(選填“大”“小”或“零”)電壓表電壓表的讀數(shù)由小(選填“大”或“小”)到大(選填“大”或“小”)最后為6 V電容器放電燈泡燈泡的亮度由明到暗最后熄滅(選填“明”“暗”或“熄滅”)電流表2電流表2的讀數(shù)由大到小最后為零(選填“大”“小”或“零”)電壓表電壓表的讀數(shù)由大(選填“大”或“小”)到小(選填“大”或“小

4、”)最后為0 V5.注意事項(1)電流表要選用小量程的靈敏電流計(2)要選擇大容量的電容器(3)實驗要在干燥的環(huán)境中進行(4)在做放電實驗時，在電路中串聯(lián)一個電阻，以免燒壞電流表隨堂演練1電容式傳感器可以將非電學(xué)量的微小變化轉(zhuǎn)換成電容變化。如圖是一種利用電容式傳感器測量油箱中油量的裝置。當(dāng)開關(guān)S閉合后，油量減少時（）A電容器的電容增大B電容器的帶電量減小C電流向上經(jīng)過G表DG表示數(shù)為零時，油箱中油量為零2電容式話筒的原理示意圖如圖所示，E為電源，R為電阻，薄片P和Q為兩金屬基板。對著話筒說話時，P振動而Q可視為不動。在P、Q間距減小的過程中，下列判斷正確的是（ ）AP、Q構(gòu)成的電容器的電容不變

5、BP、Q構(gòu)成的電容器的電容增大C通過電阻R的電流方向為從a到bD通過電阻R的電流為03如圖甲所示，帶正電的帶電體C的右側(cè)有兩個不帶電且相互接觸的金屬導(dǎo)體A和B，A、B、C均放在絕緣支座上、圖乙是不帶電的平行板電容器，電容器的下極板接地，P為上極板接線柱。移動絕緣支座分開A、B，則（）A分開前，A左端的電勢高于B右端的電勢B分開后，A帶正電，B帶負(fù)電C分開后，將A與P接觸，上極板的電勢降低D分開后，將B與P接觸，電容器的電容增大42016年8月23日，第七屆中國（上海）國際超級電容器產(chǎn)業(yè)展覽會在上海新國際博覽中心舉行，作為中國最大超級電容器展，眾多龍頭踴躍參與。如圖所示，參展的平行板電容器與電動

6、勢為E的直流電源內(nèi)阻不計）連接，一帶電油滴位于容器中的P點且恰好處于平衡狀態(tài)。在其他條件不變的情況下，現(xiàn)將平行板電容器的兩極非常緩慢地錯開一些，那么在錯開的過程中（）A電容器的電容C增大B電容器的電荷量Q增大C油滴將向下加速運動，電流計中的電流從N流向MD油滴靜止不動，電流計中的電流從N流向M5如圖所示，兩塊較大的金屬板A、B平行放置并與一電源相連，S閉合后，兩板間有一質(zhì)量為m、帶電為q的油滴恰好在P點處于靜止?fàn)顟B(tài)。則下列說法正確的是（ ）A在S仍閉合的情況下，若將A板向下平移一小段位移，則油滴向下加速運動，G中有的電流B在S仍閉合的情況下，若將A板向右平移一小段位移，則油滴仍然靜止，G中有的

7、電流C若將S斷開，且將A板向左平移一小段位移，則油滴向下加速運動，G中無電流D若將S斷開，再將A板向下平移一小段位移，則油滴向上加速運動，G中無電流6如圖所示，用控制變量法可以研究影響平行板電容器電容的因素。設(shè)兩極板正對面積為S，極板間的距離為d，靜電計指針偏角為。實驗中，極板所帶電荷量不變，若（）A保持S不變，減小d，則變大B保持S不變，增大d，則變小C保持d不變，減小S，則變小D保持d不變，減小S，則變大7利用電流傳感器研究電容器的放電過程的電路如圖所示，其中電源電動勢E8 V。先使開關(guān)S與1相連，電容器充電結(jié)束后把開關(guān)S擲向2，電容器通過電阻箱R放電。傳感器將電流信息傳入計算機，屏幕上顯

8、示出電流I隨時間t變化的曲線如圖所示。（1）t2 s時，電容器的a極板帶_電（選填“正”或“負(fù)”）。（2）圖中畫出了對應(yīng)較短時間t的狹長矩形，該矩形面積的物理意義_，試估算該電容器的電容C_F。（3）一同學(xué)在深入研究的過程中發(fā)現(xiàn)：當(dāng)改變一個或幾個物理量時，It圖像會發(fā)生有規(guī)律的變化，圖中的虛線示意了4種可能的變化情形。如果只增大電阻R，It圖像的變化應(yīng)該是_；如果只增大電容C，It圖像的變化應(yīng)該是_。（填寫相應(yīng)選項的字母）ABCD8利用電流傳感器研究電容器的放電過程的電路如圖所示，其中電源電動勢。先使開關(guān)S與1相連，電容器充電結(jié)束后把開關(guān)S擲向2，電容器通過電阻箱R放電。傳感器將電流信息傳入計

9、算機，屏幕上顯示出電流I隨時間t變化的曲線如圖所示。（1）實驗中電阻箱的示數(shù)如圖所示，其阻值R=_。時，電容器的a極板帶_電（選填“正”或“負(fù)”）。（2）圖中畫出了對應(yīng)較短時間的狹長矩形，該矩形面積的物理意義_，是估算該電容器的電容C=_F。（3）一同學(xué)在深入研究的過程中發(fā)現(xiàn)：當(dāng)改變一個或幾個物理量時，It圖像會發(fā)生有規(guī)律的變化，圖中的虛線示意了4種可能的變化情形。如果只增大電阻R，It圖像的變化應(yīng)該是選項_（填寫相應(yīng)選項的字母）；如果只增大電容C，It圖像的變化應(yīng)該是選項_（填寫相應(yīng)選項的字母）。A B C D參考答案1B【詳解】A油量減小時，電容器極板間的介質(zhì)減小，根據(jù)電容定義式，有可知，

10、電容器的電容減小。故A錯誤；B電容器與電源相連，極板間電壓保持不變，根據(jù)公式，有可知，電容器的帶電量減小。故B正確；C根據(jù)B項分析，可知電容器極板電量減小，即釋放電荷，電流向下經(jīng)過G表。故C錯誤；D僅當(dāng)油量變化時，才會產(chǎn)生電流，故G表示數(shù)為零時，僅能說明油量不變。故D錯誤。故選B。2B【詳解】AB根據(jù)電容決定式得電容增大，選項A錯誤、B正確；CD根據(jù)得電容器所帶電荷量增大，通過R的電流方向為從b到a，選項C、D錯誤。故選B。3C【詳解】A電場中的導(dǎo)體處于靜電平衡狀態(tài)，是一個等勢體，故A左端的電勢等于B右端的電勢，故A錯誤；B分開前，A端感應(yīng)出負(fù)電，B端正電，分開后，A帶負(fù)電，B帶正電，故B錯誤

11、；C分開后，將A與P接觸，上極板帶負(fù)電，上極板的電勢降低，故C正確；D電容器的電容與是否帶電無關(guān)，故D錯誤。故選C。4D【詳解】AB將平行板電容器的兩極非常緩慢地錯開一些，則相對面積減小，根據(jù)可知，電容器的電容C減?。桓鶕?jù)Q=CU可知，U一定，則Q減小，AB錯誤；CD因d和U不變，根據(jù)可知，兩板間場強不變，則油滴仍靜止不動；電容器將放電，則電流計中的電流從N流向M，C錯誤，D正確。故選D。5B【詳解】A開始時，重力和電場力平衡，故mg = qE在S仍閉合的情況下，U不變，將A板向下移，由E = 可知，E變大，故油滴應(yīng)向上加速運動，A錯誤；B在S仍閉合的情況下，U不變，若將A板向右平移一小段位移

12、，由E = Ud可知，E不變，油滴仍靜止；根據(jù)C = 、C = 有Q = 故電容器電量減小，放電，故G中有ba的電流，B正確；C若將S斷開，Q不變，A向左平移一小段距離，根據(jù)C = 可知，電容C減小，再根據(jù)C = 可知，U增大，根據(jù)U = Ed可知，E增大，電場力增大，油滴向上運動，但由于電量不變，故G中無電流，C錯誤；D若將S斷開，Q不變，再將A板向下平移一小段位移，根據(jù)C = 電容增大；根據(jù)C = ，U = Ed得到E = 故電場強度不變，故電場力不變，故油滴靜止，G中沒有電流，且P點電勢也不變，D錯誤。故選B。6D【詳解】靜電計是測量兩個導(dǎo)體間電勢差的儀器，指針偏角，根據(jù)和得AB保持S不

13、變，電壓與距離成正比，AB錯誤；CD保持d不變，電壓與正對面積反比，C錯誤，D正確。故選D。7正電 電容器在t時間內(nèi)的放電量 A D 【詳解】（1）1t2 s時，電容器還在放電，a極板帶正電。（2）23圖中畫出了對應(yīng)較短時間的狹長矩形，根據(jù)qIt可知，該矩形面積的物理意義電容器在t時間內(nèi)的放電量；根據(jù)圖像可知放電電量為該電容器的電容（3）45如果只增大電阻R，則電容器放電的最大電流會減小，由于放電電量不變，即It圖像的 “面積”不變，則變化應(yīng)該是選項A；如果只增大電容C，則電容器帶電量增加，It圖像的 “面積”變大，最大電流不變，It圖像的變化應(yīng)該是選項D。83360 正電 電容器在t時間內(nèi)的放電量 A D 【詳解】（1）12實驗中電阻箱的阻值R=336