第9章 实验10 科学探究：电容器的充、放电问题-【创新教程】2027年高考物理总复习大一轮讲义（鲁科版）

[典例3]AB[根据电子进入电场后的受力情况和运动 情况，作出如图所示的图像. 0 v 72r买☐37 甲 T 31 27371 md r☐2r☐3r md 2md 2md 由图可知，当电子在t=0时刻进入电场时，电子一直向 B板运动，A正确，若电子在号时制连入电场，剩由因 知，电子向B板运动的位移大于向A板运动的位移，因 此最后仍能打在B板上，B正确，若电子在工时刻进入 8 电场，则由图知，在第一个周期内电子即返回至A板，从 A板射出，C错误，若电子在子时刻进入电场，则它一靠 近小孔便受到排斥力，根本不能进入电场，D错误.综上 分析可知本题的正确选项为A、B.] 培优点二典题例析 [典例4][解析](1)电子经电场加速满足gU。= 2nm2, 经电场格特后相移堂y日4=立·瓷（侣）八 所以y= 00,由题因知1=0.065时刻 U%=1.8U。,所以y=4.5cm, 设打在屏上的点距O点的距离为Y,满足 L y_L+ -,所以Y=13.5cm. y (2)由题知电子侧移量y的最大值为号，所以当偏转电 压超过2U。,电子就打不到荧光屏上了，所以荧光屏上电 子能打到的区间长为3L=30cm. [答案](1)打在屏上的点位于O点上方，距O点13.5cm (2)30cm [典例5]AD[由题图乙可知场强E=%,则粒子在电 场中的加速度。=上=，则粒子在电场中运动的最短 m 时间满足号2∴，解得=，选夏A正确：能 从板间射出的粒子在板间运动的时间均为1=8延，则任 意时刻射入的粒子若能射出电场，则射出电场时沿电场 方向的速度均为0，可知射出电场时的动能均为之6， 选须B错买一总-君时制选入的轻子，在活电药方 向的运动是：先向下加速T,后向下减速。，速度减到 8 8 家然后向上加递日，再向上减建了，速度减到零…如 31 此反复，则最后射出时有沿电场方向向下的位移，则粒 子将从0点下方射出，选项C错误；t=3C时刻进 入的粒于，在浴电场方向的运动是：先向上加速不，后向 上减速干，速度减到索：然后向下加速买，再向下减选 哥速度减到套…女北反复，别录后射出时活电扬方 向的位移为零，则粒子将从)点射出，选项D正确.] 实验十科学探究：电容器的充、放电问题 热点一[典例1][解析]由图乙所示I-t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 [典例2][解析](1)多用电表应满足电流“红进黑出”， 因此红表笔与电源的正极相连；(2)电容器放电过程中， 电流由大逐渐变小，则小灯泡迅速变亮，然后亮度逐渐 减小至熄灭；(3)实线表示充电慢，用时长，故接入的电阻 应该为大的电阻，即R2,因此实线表示接入电阻为R2;根据 公式I=9,则1-t图像的线下面积表示电荷量 [答案](1)正极(2)C(3)R2电荷量 热点二[典例3][解析](1)滑动变阻器分压式接法， 故向b端滑动充电电压升高； (2)量程15V,每个小格0.5V,故6.5V; (3)I-t图像所围的面积，等于电容器存储的电荷量，38 个小格，故电容器存储的电荷量为3.8×10C: (4)由电容的定义式C-号得：C=4,8X101F (5)开关S2掷向2，电容器放电，故D1闪光 [答案](1)b(2)6.5(3)3.8×10 (4)4.8×10-4(5)D1 第十章恒定电流 第1讲电路的基本概念及电路分析 课前双基复盘 知识点一 1.(1)定向移动 (2)正电荷(3)4neS2.(1)正比 反比(2日 (3)金属 知识点二 1.a9 (2)大2.(1)长度 横截面积(2)p台 3.(R (2)导电性能(3)增大减小绝对零度 减小为零 知识点三 1.(1)电场力(2)U1t2.(2)UI3.IRt4.(2)PR 课堂研透考点考点一跟进题组 1.D2.B 考点二典题例析 [典例1]C[由题图可知，U越大，小灯泡的电阻越大， 故A说法正确，R=号中的U、1与小灯泡所处状态下的 电压与电流相对应，故B说法正确，C说法错误.对应P 点，小灯泡的功率P=U1I2,与题图中PQOM所围的面 积相等，故D说法正确.门 9实验十科学探究：电容器的充、放电问题 夯实基础实验 分层梳理要点落实 1.知道电容器的构造！ 数据处理 实验 2.根据电路图正确连接实物图，认真观察电容器充放 目的 电的实验现象。 实验 实验现象 项目 1.电容器的充电过程： 当S接1时，电容器接通电源，与电源正极相接，电容 亮度由明到暗最后 灯泡 器极板的自由电子在电场力的作用下将经过电源移 熄灭 到与电源负极相接的下极板，正极由于失去负电荷而 电容 带正电，负极由于获得负电荷而带负电，正、负极板所 读数由大到小最后 带电荷大小相等，符号相反，如图甲所示.电荷定向移 器 安培表1 为零 动形成电流，由于同性电荷的排斥作用，所以开始电 充电 实验 流最大，以后逐渐减小，在电荷移动过程中，电容器极 原理 读数由小到大最后 板储存的电荷不断增加，电容器两极板间电压U等于 伏特表 为6V 电源电压E时电荷停止移动，电流I=0. 2.电容器的放电过程： 亮度由明到暗最后 当S接2时，电容器的两极板用导线连接起来，电容 灯泡 器C正极板上的正电荷与负极板上的负电荷中和，两 熄灭 极板的电荷量逐渐减少，表现为电流逐渐减小，电压 A 电容 +0 也逐渐减小为零（如图乙所示） 读数由大到小最后 器 安培表2 为零 电容器充电示意图 甲 实验电源、单刀双掷开关、平行板电容器、电 放电 器材流表和电压表。 读数由大到小最后 伏特表 U=0 为零 电容器放电示意图 1.调节直流可调电源，输出为 乙 6V,并用多用电表校准 H+C 注意事项 6V (D 2.关闭电源开关，正确连接实 1000F 1.电流表要选用小量程的灵敏电 物图，电路图如图所示 流表 3.打开电源，把双掷开关S打到上面，使触点1和触点 实验 2连通，观察电容器的充电现象，并将结果记录在 2.要选择大容量的电容器 步骤 数据处理的表格中， 3.实验过程中要在干燥的环境中 4.把双掷开关S打到下面，使触点3和触点2连通，观 进行 察电容器的放电现象，并将结果记录在数据处理 4.在做放电实验时，在电路中串 的表格中 5.记录好实验结果，关闭电源。 联一个电阻，避免烧坏电流表 139 突破实验热点 实验热，点逐一突破 热点一 教材原型实验 典例1把电容器、电流传感器、电阻、电源、 A.迅速变亮，然后亮度趋于稳定 单刀双掷开关按图甲所示连接.先使开关S B.亮度逐渐增大，然后趋于稳定 与1端相连，电源向电容器充电；然后把开 C.迅速变亮，然后亮度逐渐减小至熄灭 关S掷向2端，电容器通过电阻R放电.与 (3)将电阻箱的阻值调为R,(R,>R,),再次 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I-t图像，规定 将开关S与“1”端相接，再次记录电流随时 逆时针的电流流向为正， 间的变化情况.两次得到的电流I随时间t 变化如图(b)中曲线所示，其中实线是电阻 箱阻值为 (填“R,”或“R2”)时的结 传感器 甲 果，曲线与坐标轴所围面积等于该次充电完 图乙是某次实验中与电流传感器相连接的计 成后电容器上的 (填“电压”或“电 算机所记录的I-t图像，可判断出该图像记 荷量”) 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： 图(a) 图b) 典例2在“观察电容器的充、放电现象”实验 中，所用器材如下：电池、电容器、电阻箱、定 实验攻略 值电阻、小灯泡、多用电表、电流表、秒表、单 1.第(2)问中“开关S再与‘2’端相连”，电容 刀双掷开关以及导线若干. 器通过“2”端立即放电，灯泡迅速变亮，但 (1)用多用电表的电压挡检测电池的电压. 是放电电流会快速减小至零.灯光亮度逐 检测时，红表笔应该与电池的 (填 渐减小至熄灭. “正极”或“负极”)接触. (2)某同学设计的实验电路如图(a)所示.先 2.第(3)问中“将电阻箱的阻值调为R2(R 将电阻箱的阻值调为R,将单刀双掷开关S >R1),再次将开关S与‘1’端相连”，电容 与“1”端相接，记录电流随时间的变化.电容 器再次充电，充电开始瞬时的电流大小由公 器充电完成后，开关S再与“2”端相接，相接 后小灯泡亮度变化情况可能是 E决定，故电阻箱的阻值调为R, 式I=R十r (填正确答案标号) 时充电开始瞬时的电流较小。 140 热点二 拓展创新实验 典例3电容储能已经在电动汽车、风、光发 (2)调节滑动变阻器滑片位置，电压表表盘 电、脉冲电源等方面得到广泛应用.某同学 如图乙所示，示数为 V(保留1位 设计图甲所示电路，探究不同电压下电容器 小数) 的充、放电过程，器材如下： (3)继续调节滑动变阻器滑片位置，电压表 D 示数为8.0V时，开关S2掷向1，得到电容 D23 接计算机电流 器充电过程的I-t图像，如图丙所示.借鉴 传感器 “用油膜法估测油酸分子的大小”实验中估算 油膜面积的方法，根据图像可估算出充电结束 图甲 后，电容器存储的电荷量为 C(结果保 电容器C(额定电压10V,电容标识不清)； 留2位有效数字). 电源E(电动势12V,内阻不计)； 电阻箱R,(阻值0~99999.92)： (4)本电路中所使用电容器的电容约为 滑动变阻器R,(最大阻值20Ω，额定电流2A): F(结果保留2位有效数字). 电压表V(量程15V,内阻很大)； (5)电容器充电后，将开关S2掷向2，发光二 发光二极管D1、D2,开关S1、S2,电流传感 极管 (填“D,”或“D2”)闪光。 器，计算机，导线若干 实验攻略 1.根据I-t图像，通过数小方格的个数（多 于半格的记为1，少于半格的舍去)方法计 图乙 图丙 算充电结束后，电容器存储的电荷量 回答以下问题： 2.由电容器的定义式C= 计算电容C. (1)按照图甲连接电路，闭合开关S,,若要 升高电容器充电电压，滑动变阻器滑片应向 学习至此，请完成配套训练课时冲关45 端滑动（填“a”或“b”). 141