第7章 实验9 观察电容器的充电、放电现象(教参)-【名师导航】2024年高考物理一轮总复习(新教材新高考)江苏专用

　观察电容器的充电、放电现象 (对应学生用书第185页) 实验电路设计与器材选取　 (对应学生用书第186页) 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。 [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 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 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。] 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 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 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。] 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： 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。 甲 乙　　　　　　　　　　　　丙 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＝________ V。利用计算机软件测得i-t曲线和两坐标轴所围的面积为90 mA·s，已知电容器放电时其内阻可以忽略不计，则电容器的电容为C＝__________ F。 (2)第2次实验中，电流随时间变化的i-t曲线应该是图丙中的虚线__________(选填“b”“c”或“d”)，判断依据是 ______________________________________________________________。 [解析]　 (1)由题图知，最大电流为Im＝90 mA＝0.09 A，因此最大电压为Um＝ImR1＝9 V；曲线下围的面积表示电容器的带电荷量Q＝90 mA·s，根据电容器的定义式可得C＝＝1.0×10－2 F。 (2)两次放电电荷量相等，图形与t轴围成的面积相等，根据Im＝，由于R2>R1，开关掷向2瞬间放电电流较小，因第2次实验的最大放电电流小些，而曲线下围的面积相等，因此不是b、d，故电流随时间变化的曲线应该是虚线c。 [答案]　(1)9　1.0×10－2　(2)c　见解析 实验数据处理与分析　 (对应学生用书第187页) 电容器充放电的电流不是恒定的，是变化的，电荷量的计算需利用i-t图线，i-t曲线与坐标轴围成面积表示对应的电荷量，大于半格的算一格，小于半格的不算。 [题组训练] 1．(2023·南京金陵中学模拟)小明同学想根据学习的知识，估测一个电容器的电容。他从实验室找到8 V 的稳压直流电源、单刀双掷开关、电