第8章 实验十 观察电容器的充、放电现象-【衡中学案】2024年新高考物理一轮总复习(人教版)

衡中学案·2024 年度创新设计·新教材 实验十　 观察电容器的充、放电现象 实验知识􀅰自主回顾 ＳＨＩ ＹＡＮ ＺＨＩ ＳＨＩ ＺＩ ＺＨＵ ＨＵＩ ＧＵ 一、实验目的 １. 知道电容器的构造ꎮ ２. 根据电路图正确连接实物图ꎬ认真观察电容器 充放电的实验现象ꎮ 二、实验原理 １. 电容器的充电过程: 当 Ｓ 接 １ 时ꎬ电容器接通电源ꎬ电容器上极板的自 由电子在电场力的作用下将经过电源移到与电源负极 相接的下极板ꎬ正极由于失去负电荷而带正电ꎬ负极由 于获得负电荷而带负电ꎬ正、负极板所带电荷量大小相 等ꎬ符号相反ꎬ如图甲所示ꎮ 电荷定向移动形成电流ꎬ 由于同性电荷的排斥作用ꎬ所以开始电流最大ꎬ以后逐 渐减小ꎬ在电荷移动过程中ꎬ电容器极板储存的电荷不 断增加ꎬ电容器两极板间电压 Ｕ 等于电源电动势 Ｅ 时 电荷停止移动ꎬ电流 Ｉ ＝ ０ꎮ ２. 电容器的放电过程 当 Ｓ 接 ２ 时ꎬ电容器的两极板用导线连接起来ꎬ电 容器 Ｃ 正极板上的正电荷与负极板上的负电荷中和ꎬ 两极板的电荷量逐渐减少ꎬ表现为电流逐渐减小ꎬ电压 也逐渐减小为零(如图乙所示)ꎮ 三、实验过程 １. 实验步骤 (１)调节直流可调电源ꎬ输出为 ６ Ｖꎬ并用多用电 表校准ꎮ (２)关闭电源开关ꎬ正确连接实物图ꎬ电路图如图ꎮ (３)打开电源ꎬ把单刀双掷开关 Ｓ 打到上面ꎬ使触 点 １ 和触点 ２ 连通ꎬ观察电容器的充电现象ꎬ并将结果 记录在数据处理的表格中ꎮ (４)把单刀双掷开关 Ｓ 打到下面ꎬ使触点 ３ 和触点 ２ 连通ꎬ观察电容器的放电现象ꎬ并将结果记录在数据 处理的表格中ꎮ (５)记录好实验结果ꎬ关闭电源ꎮ ２. 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 电流表 １ 读数由大到小最后为零 电压表 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 电流表 ２ 读数由大到小最后为零 电压表 读数由大到小最后为零 四、注意事项 　 　 １. 电流表要选用小量程的灵敏电流表ꎮ ２. 要选择大容量的电容器ꎮ ３. 实验过程中要在干燥的环境中进行ꎮ ４. 在做放电实验时ꎬ在电路中串联一个电阻ꎬ避免 烧坏电流表ꎮ 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 核心考点􀅰重点突破 ＨＥ ＸＩＮ ＫＡＯ ＤＩＡＮ ＺＨＯＮＧ ＤＩＡＮ ＴＵ ＰＯ 考点一 教材原型实验 　 　 典例试做 １ (２０２３􀅰广东高三月考)利用高电 阻放电法研究电容器的充放电ꎬ实验是利用高阻值电 阻延长放电时间ꎬ绘制电容器放电电流与时间的 ｉ － ｔ 图像来研究电容器的充放电规律ꎮ 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 HZXA　 １８０ 高考一轮总复习·物理·人教版 　 　 某同学先按图甲所示电路连接好实验电路ꎬ然后 继续实验操作如下: (１)先接通开关 Ｓ１、Ｓ２ꎬ调节电阻箱 Ｒ 的阻值ꎬ使 微安表的指针偏转接近满刻度ꎬ记下这时微安表的示 数 ｉ０ ＝ ５００ μＡꎬ电压表的示数 Ｕ０ ＝３. ０ Ｖꎬ此时电阻箱 Ｒ 的阻值为 ３. ５ ｋΩꎮ 则微安表的内阻为　 ２. ５ ｋΩꎮ (２)断开开关 Ｓ２ꎬ同时开始计时ꎬ每隔 ５ ｓ 或 １０ ｓ 读一次电流 ｉ 的值ꎬ将测得数据填入预先设计的表格 中ꎬ根据表格中的数据在坐标纸上标出以时间 ｔ 为横 坐标ꎬ电流 ｉ 为纵坐标的点ꎮ 描绘出电流随时间变化 的图线如图乙所示ꎬ根据图线估算出该电容器在整个 放电过程中放出的电荷量 Ｑ 约为　 ８. ０ × １０ － ３Ｃꎮ (结 果保留两位有效数字) (３)考虑到电压表也是高电阻ꎬ某同学设计了如 图所示的电路来探究电容器两极板间电势差跟所带电 荷量的关系ꎬ其中 Ｅ ＝ ３ ＶꎬＣ ＝ ３ ０００ μＦꎬ先把开关 Ｓ１ 接 １ꎬ给电容器 Ａ 充电ꎬ可以看到电容器 Ａ 充电后数字 电压表示数为 Ｕꎬ把开关 Ｓ１ 接 ２ꎬ可以看到电压表示数 变为 ０. ５Ｕꎬ断开开关 Ｓ１ꎬ闭合开关 Ｓ２ꎬ让电容器 Ｂ 的两 极板完全放电ꎬ随后再断开开关 Ｓ２ꎬ把将 Ｓ１ 再次接到 Ｓ２、电压表示数再次减少一半ꎬ还可以继续这样操 作􀆺􀆺 下列说法正确的是　 ＣＤＥꎮ Ａ. 电压表也可以用静电计来代替 Ｂ. 电容器的电容与其带电量成正比ꎬ与电压成反比 Ｃ. 电容器两极板之间的电压与其带电量成正比 Ｄ. 一