第九章 实验12 观察电容器的充、放电现象（Word练习）-【优化指导】2024高考物理一轮复习高中总复习·第1轮（人教版 浙江专用）

实验12　观察电容器的充、放电现象 1．下列电容器相关知识描述正确的是(　　) A．图甲为电容器充电示意图，充完电后电容器上极板带正电，两极板间的电压U等于电源的电动势E B．图乙为电容器放电示意图，若电容器上极板带电荷量为＋Q，则放电过程中通过安培表的电流方向从右向左，流过的总电荷量为2Q C．图丙为电解电容器的实物图和符号，图丁为可变电容器及其符号，两种电容使用时都严格区分正负极 D．图戊中的电容器上有“5.5 V　1.0 F”字样，说明该电容器只有两端加上5.5 V的电压时电容才为1.0 F A　解析：图甲为电容器充电过程，充完电后电容器上极板与电源的正极相连，同时两极板间的电压U等于电源的电动势E，故A正确；图乙为电容器放电过程，若电容器上极板带电量为＋Q，则放电过程中通过安培表的电流方向从右向左，且流过的总电量为Q，故B错误；图丙为电解电容器的实物图和符号，图丁为可变电容器及其符号，前者电容器使用时严格区分正负极，后者没有，故C错误；图戊中的电容器上有“5.5 V　1.0 F”字样，说明该电容器两端电压最大值为5.5 V，而电容与电容器的电压及电荷量均无关，总是为1.0 F，故D错误． 2．(2019·北京卷)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的变化图像都相同． (1)请在图甲中画出上述u­q图像．类比直线运动中由v­t图像求位移的方法，求两极间电压为U时电容器所储存的电能Ep. 甲 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ (2)在如图乙所示的充电电路中，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曲线如图丙中①②所示． a．①②两条曲线的不同是________(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” (2)中电源 电源两端电压 通过电源的电流 答案：(1)u­q图线如解析图所示，Ep＝CU2 (2)a.R b．减小电阻R，可以实现对电容器的快速充电；增大电阻R，可以实现对电容器的均匀充电． (3) “恒流源” (2)中电源 电源两端电压 增大 不变 通过电源的电流 不变 减小 解析：(1)u­q图线如图所示，电压为U时，电容器带电Q，图线和横轴围成的面积表示所储存的电能Ep，则Ep＝QU，又Q＝CU，所以Ep＝CU2. (2)a.由图像知，电容器充完电后，①②两次电荷量相等，且Q＝CU＝CE，所以两次电源电动势相等．故①②两条曲线的不同不是E的改变造成的，只能是R的改变造成的． b．刚开始充电瞬间，电容器两端的电压为零，电路的瞬时电流为I＝，故减小电阻R，刚开始充电瞬间电流I大，曲线上该点切线斜率大，即为曲线①.这样能在较短时间内，使电荷量达到最大，故可以实现对电容器快速充电．增大电阻R，刚开始充电瞬间电流I小，即为曲线②，该曲线接近线性，可以实现均匀充电． (3)接(2)中电源时，由于忽略电源E的内阻，故电源两端电压不变．通过电源的电流I＝，随着电容器两端电压U不断变大，通过电源的电流减小． “恒流源”是指电源输出的电流恒定不变．接“恒流源”时，随着电容器两端电压的增大，“恒流源”两端电压增大． 3．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(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)中实物图连线. (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