新高考物理一輪復(fù)習(xí)重難點(diǎn)練習(xí)實(shí)驗(yàn)09 觀察電容器的充、放電現(xiàn)象（原卷版）

實(shí)驗(yàn)09觀察電容器的充、放電現(xiàn)象1.了解電容器的充電、放電過程，會(huì)計(jì)算電容器充、放電電荷量2.了解影響平行板電容器電容大小的因素，能利用公式判斷平行板電容器電容的變化1．實(shí)驗(yàn)原理(1)電容器的充電過程如圖所示，當(dāng)開關(guān)S接1時(shí)，電容器接通電源，在靜電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(dòng)，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(dòng)的過程中形成電流．在充電開始時(shí)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(shí)電荷停止定向移動(dòng)，電流I＝0.(2)電容器的放電過程如圖所示，當(dāng)開關(guān)S接2時(shí)，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(dòng)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零．2．實(shí)驗(yàn)步驟(1)按圖連接好電路．(2)把單刀雙擲開關(guān)S打在上面，使觸點(diǎn)1和觸點(diǎn)2連通，觀察電容器的充電現(xiàn)象，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(diǎn)3和觸點(diǎn)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(shí)驗(yàn)結(jié)果，關(guān)閉電源．3．注意事項(xiàng)(1)電流表要選用小量程的靈敏電流計(jì)．(2)要選擇大容量的電容器．(3)實(shí)驗(yàn)要在干燥的環(huán)境中進(jìn)行．【典例1】（2022·浙江溫州·高一期末）在“觀察電容器的充、放電現(xiàn)象”實(shí)驗(yàn)中，（1）用如圖1所示的電容器做實(shí)驗(yàn)，電容器外殼上面標(biāo)著“2200μF，10V”，下列說法正確的是_________；A．電容器的擊穿電壓為10VB．電壓為10V時(shí)，電容器才正常工作C．電容器電壓為5V時(shí)，電容是2200μFD．電容器電壓為5V時(shí)，電容是1100μF（2）把干電池SKIPIF1<0、電阻箱SKIPIF1<0、電容器SKIPIF1<0、電流表SKIPIF1<0、單刀雙擲開關(guān)S按圖2電路圖連成實(shí)驗(yàn)電路如圖3所示，將電阻箱SKIPIF1<0調(diào)到合適阻值。①先使開關(guān)S接1，電源給電容器充電，觀察到電流表指針偏轉(zhuǎn)情況為____________；A．逐漸偏轉(zhuǎn)到某一刻度后保持不變

B．逐漸偏轉(zhuǎn)到某一刻度后迅速回到0C．迅速偏轉(zhuǎn)到某一刻度后保持不變

D．迅速偏轉(zhuǎn)到某一刻度后逐漸減小到0②電容器充電完畢，斷開開關(guān)，此時(shí)如圖2所示電路圖中電容器上極板____________（填“帶正電”、“帶負(fù)電”或“不帶電”）；③然后將開關(guān)S接2，電容器放電。在放電過程中，電路中的電流大小為SKIPIF1<0，電容器所帶電荷量為SKIPIF1<0，電容器兩極板電勢(shì)差為SKIPIF1<0，電容器的電容為SKIPIF1<0。下面關(guān)于SKIPIF1<0、SKIPIF1<0、SKIPIF1<0、SKIPIF1<0隨時(shí)間SKIPIF1<0的變化的圖像，正確的是____________。A．B．C．D．【典例2】（2022·遼寧一模）電容器作為儲(chǔ)能器件，在生產(chǎn)生活中有廣泛的應(yīng)用。對(duì)給定電容值為C的電容器充電，無論采用何種充電方式，其兩極間的電勢(shì)差u隨電荷量q的變化圖像都相同。（1）求兩極間電壓為U時(shí)電容器所儲(chǔ)存的電能SKIPIF1<0___________（2）在如圖1所示的充電電路中，R表示電阻，E表示電源（忽略內(nèi)阻）。通過改變電路中元件的參數(shù)對(duì)同一電容器進(jìn)行兩次充電，對(duì)應(yīng)的SKIPIF1<0曲線如圖2①②中所示。a、①②兩條曲線不同是___________（選填E或R）的改變?cè)斐傻模籦、電容器有時(shí)需要快速充電，有時(shí)需要均勻充電。依據(jù)a中的結(jié)論，說明實(shí)現(xiàn)這兩種充電方式的途徑。___________（3）設(shè)想使用理想的“恒流源”替換（2）中電源對(duì)電容器充電，可實(shí)現(xiàn)電容器電荷量隨時(shí)間均勻增加。請(qǐng)思考使用“恒流源”和（2）中電源對(duì)電容器的充電過程，填寫下表（選填“增大”、“減小”或“不變”）?！昂懔髟础保?）中電源電源兩端電壓______________________通過電源的電流______________________【典例3】（2022·北京房山·二模）電容器是一種重要的電學(xué)元件，在電工、電子技術(shù)中應(yīng)用廣泛。使用圖甲所示電路觀察電容器的充、放電過程。電路中的電流傳感器與計(jì)算機(jī)相連，可以顯示電路中電流隨時(shí)間的變化。圖甲中直流電源電動(dòng)勢(shì)E=8V，實(shí)驗(yàn)前電容器不帶電。先使S與“1”端相連給電容器充電，充電結(jié)束后，使S與“2”端相連，直至放電完畢。計(jì)算機(jī)記錄的電流隨時(shí)間變化的i-t曲線如圖乙所示。（1）圖像陰影為i-t圖像與對(duì)應(yīng)時(shí)間軸所圍成的面積，表示的物理意義是___________；（2）乙圖中陰影部分的面積SKIPIF1<0___________SKIPIF1<0；（選填“>”、“<”或“=”）（3）計(jì)算機(jī)測(cè)得SKIPIF1<0，則該電容器的電容為___________F；（保留兩位有效數(shù)字）（4）由甲、乙兩圖可判斷阻值SKIPIF1<0___________SKIPIF1<0。（選填“>”、“<”或“=”）【典例4】（2021·廣東·揭陽華僑高中高三階段練習(xí)）電流傳感器可以像是電流表一樣測(cè)量電流，不同的是它的反應(yīng)非?？?，可以捕捉到瞬間的電流變化。此外，由于它與計(jì)算機(jī)相連，還能顯示出電流隨時(shí)間變化的SKIPIF1<0圖像。實(shí)驗(yàn)電路圖如甲所示，直流電源電動(dòng)勢(shì)SKIPIF1<0，內(nèi)阻可以忽略，電容器為幾百微法的電解電容器。先使開關(guān)SKIPIF1<0與1端相連，電源向電容器充電，這個(gè)過程可以在短時(shí)間內(nèi)完成；然后把開關(guān)SKIPIF1<0打向2端，電容器通過電阻SKIPIF1<0放電，傳感器將電流信息傳入計(jì)算機(jī)，屏幕上顯示電流隨時(shí)間變化的SKIPIF1<0圖像。一位同學(xué)得到的SKIPIF1<0圖像如圖乙所示。（1）在如圖乙所示的SKIPIF1<0圖像中用陰影標(biāo)記面積的物理意義是__________。（2）根據(jù)圖甲中電路圖，連接圖丙中的實(shí)物圖。()（3）如果不改變電路其他參數(shù)，只增大電阻SKIPIF1<0，充電時(shí)曲線與橫軸所圍成的面積將__________（填“增大”“不變”或“變小”），充電時(shí)間將__________（填“變長(zhǎng)”“不變”或“變短”）【典例5】（2022·浙江溫州）在“觀察電容器的充、放電現(xiàn)象”實(shí)驗(yàn)中，（1）用如圖1所示的電容器做實(shí)驗(yàn)，電容器外殼上面標(biāo)明的“SKIPIF1<0”的含義是__________A．電容器的擊穿電壓為SKIPIF1<0B．電容器的額定電壓為SKIPIF1<0C．電容器在SKIPIF1<0電壓下才正常工作（2）把干電池、電阻箱、電容器、微安表、開關(guān)連成如圖2所示的實(shí)驗(yàn)電路，閉合開關(guān)，觀察到微安表指針偏轉(zhuǎn)情況為__________A．逐漸變大后保持不變B．逐漸變大后迅速回到0C．迅速偏轉(zhuǎn)到某一刻度后保持不變D．迅速偏轉(zhuǎn)到某一刻度后逐漸減?。?）電流傳感器可以像電流表一樣測(cè)量電流，不同的是反應(yīng)比較靈敏，可以和計(jì)算機(jī)相連直接顯示電流與時(shí)間的變化圖象。按如圖3所示電路圖連接好實(shí)驗(yàn)電路，開關(guān)SKIPIF1<0與2接通待充電完成后，開關(guān)SKIPIF1<0與1接通，電容器通過電阻放電，通過電阻SKIPIF1<0的電流方向?yàn)開_________（填“向左”或“向右”）。電流傳感器將電流信息傳入計(jì)算機(jī)，顯示出電流隨時(shí)間變化的SKIPIF1<0圖像如圖4所示。根據(jù)圖像估算出電容器全部放電過程中釋放的電荷量為__________SKIPIF1<0（保留三位有效數(shù)字）?！镜淅?】（2021·北京·北大附中高三階段練習(xí)）某實(shí)驗(yàn)小組做“觀察電容器充、放電現(xiàn)象”的實(shí)驗(yàn)。（1）同學(xué)甲用圖所示的電路做實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)器材有電源、電阻、電容器、電流表、電壓表以及單刀雙擲開關(guān)。關(guān)于電源和電流表的選取，下列說法正確的是()A．交流電源、零刻度線在左側(cè)的電流表B．交流電源、零刻度線在中間的電流表C．直流電源、零刻度線在左側(cè)的電流表D．直流電源、零刻度線在中間的電流表（2）同學(xué)乙將同學(xué)甲電路中的電流表和電壓表換成電流傳感器和電壓傳感器。同學(xué)乙先使開關(guān)S與1端相連，穩(wěn)定后得到圖所示的圖像，然