第八章 实验十 观察电容器的充、放电现象-【创新教程】2024高考物理总复习大一轮教师用书word（新教材，人教版）

实验十　观察电容器的充、放电现象 ◆ 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6V 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 ◆ 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 电容器充、放电现象的定性分析 [典例1]　(2023·广州模拟)如图为研究电容器充、放电现象的实验电路图，开始电容器不带电．实验开始时，首先将开关S合向1，这时观察到灵敏电流计G有短暂的示数，这说明电路中有电流流过，这个过程叫作　________　，经过这一过程，电容器的两极板就会带上等量的异号电荷，其上极板带　________　电荷(选填“正”或“负”)，电路稳定后灵敏电流计G的示数为零．当把开关S由1合向2时，有　________　(选填“自左向右”或“自右向左”)流过灵敏电流计G的短暂电流，这个过程叫　__________________________________________________________　. [解析]　将开关S合向1，电源与电容器连通，电路中有电流流过，说明电源在给电容器储存电荷，这过程叫作充电；经过这一过程，电容器的两极板就会带上等量的异号电荷，其上极板带正电荷；当把开关S由1合向2时，从电势高的正极板能形成电流到电势低的负极板，则有自右向左流过灵敏电流计G的短暂电流，这个过程叫放电． [答案]　充电　正　自右向左　放电 [跟踪训练] 1．把电容器、电流传感器、电阻、电源、单刀双掷开关按图甲所示连接．先使开关S与1端相连，电源向电容器充电；然后把开关S掷向2端，电容器通过电阻R放电．与电流传感器相连接的计算机(图中未画出)可记录电流随时间变化的I­t图像，规定逆时针的电流流向为正． 图乙是某次实验中与电流传感器相连接的计算机所记录的I­t图像，可判断出该图像记录的是电容器的　________　过程(选填“充电”或“放电”)．请你用语言描述在此过程中电流随时间如何变化：___________________________________________________________ ________________________________________________________________________. 解析：由图乙所示I­t图像可知，电流为正值，则电流流向沿逆时针方向，与电源提供的电流方向一致，即该图像记录的是电容器的充电过程，电容器所带电荷量逐渐增加．由图像可知，在此过程中，电流随时间的增加逐渐减小到零，且电流减小得越来越慢． 答案：充电　电流随时间的增加逐渐减小到零 2．某同学利用图(a)所示电路测量电容器充电时两极板间的电压随时间的变化．实验中使用的器材为：电池E(内阻很小)、开关S1和S2、电容器C(约100 μF)、电阻R1(约200 kΩ)、电阻R2(1 kΩ)、电压表V(量程6 V)、停表、导线若干． (1)按图(a)所示的电路原理图将图(b)中实物图连接起来． (2)先闭合开关S2，再断开开关S2；闭合开关S1，同时按下停表开始计时．若某时刻电压表的示数如图(c)所示，电压表的读数为　________　V(保留2位小数)． (3)该同学每隔10 s记录一次电压表的读数U，记录的数据如下表所示．在给出的坐标纸上绘出U­t图线．已知只有一个数据点误差较大，该数据点对应的时间是　________　 s. 时间t/s 10.0 20.0 30.0 40.0 50.0 60.0 电压U/V 2.14 3.45 4.23 4.51 5.00 5.18 (4)电路中C、R2和S2构成的回路的作用是_______________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________. 解析：(2)电压表每小格代表0.1 V，且读数要求保留两位小数，其读数为3.60 V. (3)绘出U­t图线，偏离图线最远的点误差最大，由此确定t＝40.0 s时对应的数据误差最大． (4)测量电容器充电时两极板间的电压随时间的变化，必须保证开始(t＝0)时，电容器不带电．电路中C