2022届高考物理一轮突破实验九 观察电容器充电、放电现象

实验九　观察电容器充电、放电现象 【实验过程】 1．调节直流可调电源，输出为6 V，并用多用电表校准。 2．关闭电源开关，正确连接实物图，电路图如图。 3．打开电源，把双联开关S打到上面，使触点1和触点2连通，观察电容器的充电现象，并将结果记录在数据处理的表格中。 4．把双联开关S打到下面，使触电3和触点2连通，观察电容器的放电现象，并将结果记录在数据处理的表格中。 5．记录好实验结果，关闭电源。 【数据处理】 实验项目 实验现象 电容器 充电 灯泡 亮度由明到暗最后熄灭 安培表1 读数由大到小最后为零 伏特表 读数由小到大最后为6 V 电容器 放电 灯泡 亮度由明到暗最后熄灭 安培表2 读数由大到小最后为零 伏特表 读数由大到小最后为零 【误差分析】 实验现象明显，但由于充电、放电时间太短不好观察和记录数据，可以在电容器上串联大电阻延缓充电、放电时间。 【注意事项】 1．电流表要选用小量程的灵敏电流表。 2．要选择大容量的电容器。 3．【实验过程】中要在干燥的环境中进行。 4．在做放电实验时，在电路中串联一个电阻，避免烧坏电流表。 教材原型实验 【典例1】 在如图所示的电路中，C为电容器，L为小灯泡，G为零刻度在中央的灵敏电流计。先将开关S接到a端，给电容器充电；然后将开关S接到b端，让电容器放电。下列说法正确的是(　　) A．充电过程中，自由电子穿过了电容器间的电介质 B．充电过程中，灵敏电流计的示数逐渐变大 C．放电过程中，灯泡的亮度不变 D．放电过程中，灵敏电流计的偏转方向与充电时相反 创新型实验 【典例2】某同学利用电流传感器研究电容器的放电过程，他按如图1所示连接电路。先使开关S接1，电容器很快充电完毕。然后将开关掷向2，电容器通过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I­t曲线如图2所示。紧接着他进一步研究滑动变阻器的阻值对放电过程的影响，下列判断正确的是(　　) A.将滑片P向右移动一段距离，重复以上操作，所得曲线与坐标轴所围面积将增大 B．将滑片P向左移动一段距离，重复以上操作，所得曲线与坐标轴所围面积将减小 C．将滑片P向右移动一段距离，重复以上操作，所得曲线与横轴交点的位置将向右移动 D．将滑片P向左移动一段距离，重复以上操作，所得曲线与纵轴交点的位置将向下移动 答案解析 教材原型实验 【典例1】 在如图所示的电路中，C为电容器，L为小灯泡，G为零刻度在中央的灵敏电流计。先将开关S接到a端，给电容器充电；然后将开关S接到b端，让电容器放电。下列说法正确的是(　　) A．充电过程中，自由电子穿过了电容器间的电介质 B．充电过程中，灵敏电流计的示数逐渐变大 C．放电过程中，灯泡的亮度不变 D．放电过程中，灵敏电流计的偏转方向与充电时相反 【解析】选D。充电过程中，自由电子不会穿过介质，而是在电场力的作用下沿导线定向移动，使极板带电，A错误；充电过程中，灵敏电流计的示数逐渐减小，直到极板间电压与电动势相等，电路中不再有自由电子定向移动，灵敏电流计的示数为0，B错误；放电过程中，灯泡的亮度逐渐变暗，直到放电结束，电路中无电流，灯泡熄灭，C错误；充电过程中，自由电子通过灵敏电流计自下而上，放电过程中自由电子通过灵敏电流计自上而下，电流的方向与自由电子定向移动的方向相反，所以放电过程中，灵敏电流计的偏转方向与充电时相反，D正确。 创新型实验 【典例2】某同学利用电流传感器研究电容器的放电过程，他按如图1所示连接电路。先使开关S接1，电容器很快充电完毕。然后将开关掷向2，电容器通过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I­t曲线如图2所示。紧接着他进一步研究滑动变阻器的阻值对放电过程的影响，下列判断正确的是(　　) A.将滑片P向右移动一段距离，重复以上操作，所得曲线与坐标轴所围面积将增大 B．将滑片P向左移动一段距离，重复以上操作，所得曲线与坐标轴所围面积将减小 C．将滑片P向右移动一段距离，重复以上操作，所得曲线与横轴交点的位置将向右移动 D．将滑片P向左移动一段距离，重复以上操作，所得曲线与纵轴交点的位置将向下移动 【解析】选C。I­t图线与坐标轴所围成的面积表示电容器放电的电荷量，而电容器的带电量：Q＝CU因为C和U都不变，故Q没有变化，所以曲线与坐标轴所围面积不变，故A、B错误；将滑片P向右移动时，变阻器接入电路的电阻增大，由闭合电路欧姆定律知，将开关掷向2时电容器开始放电的电流减小，则曲线与纵轴交点的位置将向下移动，由于曲线与坐标轴所围面积不变，所以曲线与横轴交点的位置将向右移动，故C正确；将滑片P向左移动时，变阻器接入电路的电阻减小，由闭合电路欧姆定律知，将开关掷向2时电容器开始放电的电流增加，则曲线与纵