内容正文:
第七章 静电场
实验九 观察电容器的充电、放电现象
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类型1
类型2
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充电时电流从电源正极流出,放电时电容器相当于电源,电流从电容器正极流出。
类型1 实验电路设计与器材选取
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[题组训练]
1.下列电容器相关知识描述正确的是( )
甲 乙
丙 丁 戊
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A.图甲为电容器充电示意图,充电完成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
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A [题图甲为电容器充电过程,充电完成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;题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;题图丙为电解电容器的实物图和符号,题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,后者不用,故C错误;题图戊中的电容器上有“5.5 V 1.0 F”字样,说明该电容器两端所能承受电压最大值为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。故选A。]
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2.(2023·南京外国语学校质量检测)图甲是观察电容器放电的电路。先将开关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,电流传感器将电流信息传入计算机,在屏幕上显示出电流随时间变化的I-t曲线如图乙所示,则下列判断正确的是( )
甲
乙
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A.随着放电过程的进行,该电容器的电容逐渐减小
B.根据I-t曲线可估算出该电容器的电容大小
C.根据I-t曲线可估算出电容器在整个放电过程中释放的电荷量
D.电容器充电过程的I-t曲线电流应该随时间的增加而增大
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C [电容器的电容只由电容器本身决定,与电容器所带电荷量无关,选项A错误;由q=It知,I-t曲线中图线与t轴所围图形面积表示电容器在整个放电过程中释放的电荷量,选项B错误,C正确;电容器充电前电流为零,充电结束时电流也为零,故电容器充电过程的电流应该随时间先增大后减小,选项D错误。]
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3.用下列器材测量电容器的电容:一块多用电表,一台直流稳压电源,一个待测电容器(额定电压16 V),定值电阻R1=100 Ω,定值电阻R2=150 Ω,电流传感器、数据采集器和计算机,单刀双掷开关S,导线若干。实验过程如下:
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实验次数 实验步骤
第1次 ①将电阻R1等器材按照图甲正确连接电路,将开关S与1端连接,电源向电容器充电。
②将开关S掷向2端,测得电流随时间变化的i-t曲线如图乙中的实线a所示。
第2次 ③用电阻R2替换R1,重复上述实验步骤①②,测得电流随时间变化的i-t曲线如图丙中的虚线所示。
说明:两次实验中电源输出的直流电压恒定且相同。
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甲
乙 丙
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请完成下列问题:
(1)第1次实验中,电阻R1两端的最大电压U=________