2022届高考物理一轮复习实验抢分专练(九) 观察电容器充电、放电现象(含解析)

实验抢分专练(九)　观察电容器充电、放电现象 1．如图甲所示的充电电路中，R表示电阻，E表示电源(忽略内阻)。通过改变电路中的元件参数对同一电容器进行两次充电，对应的电荷量q随着时间t变化的曲线如图乙中的①、②所示。曲线形状由①变化为②，是由于(　　) A.电阻R变大　　　　　 B．电阻R减小 C．电源电动势E变大 D．电源电动势E减小 2．测定电容器电容的实验中，将电容器、电压传感器、阻值为3 kΩ的电阻R、电源(上端为正极)、单刀双掷开关S按图甲所示电路图进行连接。先使开关S与1相连，电源给电容器充电，充电完毕后把开关S掷向2，电容器放电，直至放电完毕，实验得到的与电压传感器相连接的计算机所记录的电压随时间变化的图线如图乙所示，图丙为由计算机对图乙进行数据处理后，记录了“峰值分别为6 V和－6 V”及图线与时间轴所围“面积分别为182.7 V·s和－180.4 V·s”的图象。则(　　) A.开关S与2相连时，通过电阻的电流方向从上向下 B．由以上信息可知，电容器的电容大小大约为30 F C．如果将电压传感器从电阻两端改接在电容器的两端，则无法测出电容器的电容值 D．如果将电阻换成1 kΩ，则图丙中的峰值不会变，阴影面积会变为现在的，充放电的时间会缩短 3.(多选)如图为观察电容器充、放电现象的实验电路，R为定值电阻，C为电容器，单刀双掷开关S与1相连，则(　　) A．电容器上板带正电 B．电路中有恒定电流 C．当S掷于2的瞬间，R中电流方向为b→a D．当S掷于2后，电压表最终示数为零 4.电容器作为储能器件，在生产生活中有广泛的应用。对给定电容值为C的电容器充电，无论采用何种充电方式，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U­Q图象。类比直线运动中由v­t图象求位移的方法，求两极间电压为U时电容器所储存的电能Ep。 Ep＝__________。 (2)在如图2所示的充电电路中，R表示电阻，E表示电源(忽略内阻)。通过改变电路中元件的参数对同一电容器进行两次充电，对应的Q­t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，说明实现这两种充电方式的途径。 ___________________________________________________________ (3)设想使用理想的“恒流源”替换(2)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。请思考使用“恒流源”和(2)中电源对电容器的充电过程，填写下表(选填“增大”“减小”或“不变”)。 “恒流源” 图2中电源 电源两端电压 ________ ________ 通过电源的电流 ________ ________ 5．高电阻放电法测电容的实验是通过对高阻值电阻放电的方法测出电容器充电电压为U时所带的电荷量Q，从而再求出待测电容器的电容C，某同学的实验情况如下： (1)按图甲所示电路连接好实验电路。 (2)接通开关S，调节电阻箱R的阻值，使小量程电流表的指针偏转接近满刻度，记下这时电流表的示数I0＝500 μA、电压表的示数U0＝6.0 V，I0和U0分别是电容器放电的初始电流和初始电压，此时电阻箱R的阻值为8.5 kΩ，则电流表的内阻为__________kΩ。 (3)断开开关S，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。 (4)请在图乙中描绘出电流随时间变化的图线，并根据图线估算出该电容器两端电压为U0时所带的电荷量Q0约为__________C。(结果保留两位有效数字) (5)根据公式__________来计算电容器的电容。(只要求写出表达式，不要求计算结果) 答案解析 1．如图甲所示的充电电路中，R表示电阻，E表示电源(忽略内阻)。通过改变电路中的元件参数对同一电容器进行两次充电，对应的电荷量q随着时间t变化的曲线如图乙中的①、②所示。曲线形状由①变化为②，是由于(　　) A.电阻R变大　　　　　 B．电阻R减小 C．电源电动势E变大 D．电源电动势E减小 【解析】选A。由图象可以看出，最终电容器所带电荷量没有发生变化，只是充电时间发生了变化，说明电容器两端电压没有发生变化，即电源的电动势不变，而是电路中电阻的阻值发生了变化。图象②比图象①的时间变长了，说明充电电流变小了，即电阻变大了，故A正确，B、C、D错误。故选A。 2．测定电容器电容的实验中，将电容器、电压传感器、阻值为3 kΩ的电阻R、电源(上端为正极)、单刀双掷开关S