2023版高三一轮总复习物理（新教材新高考）第8章实验10观察电容器的充电、放电现象

1、 实验十观察电容器的充电、放电现象 教材原型实验1下列关于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EB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2QC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 V2.5 F”字样，说明该电容器只有两端加上5 V的电压时电容才为2.5 FA图甲为电容器充电过程，充完电后电容器上极板带正电，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

2、为电容器放电过程，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，且流过的总电荷量为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 V2.5 F”字样，说明该电容器两端电压最大值为5 V，而电容与电容器的电压及电荷量均无关，总是为2.5 F，故D错误。2如图为研究电容器充放电现象的实验电路图，开始电容器不带电。实验开始时，首先将开关S合向1，这时观察到灵敏电流计G有短暂的示数，这说明电路中有电流流过，这过程叫作_，经过这一过程，电容器的两极板就会带上等量的异种电荷，其上极板

3、带_电荷(选填“正”或“负”)，电路稳定后灵敏电流计G的示数为零。当把开关S由1合向2时，有_(选填“自左向右”或“自右向左”)流过灵敏电流计G的短暂电流，这个过程叫作_。解析将开关S合向1，电源与电容器连通，电路中有电流流过，说明电源在给电容器储存电荷，这过程叫作充电；经过这一过程，电容器的两极板就会带上等量的异种电荷，其上极板带正电荷；当把开关S由1合向2时，从电势高的正极板能形成电流到电势低的负极板，则有自右向左流过灵敏电流计G的短暂电流，这个过程叫作放电。答案充电正自右向左放电3如图甲是用高电阻放电法测电容的实验电路图。其原理是测出电容器在充电电压为U时所带的电荷量Q，从而求出其电容C

4、。该实验的操作步骤如下：甲(1)按电路图接好实验电路；(2)接通开关S，调节电阻箱R的阻值，使微安表的指针接近满刻度。记下这时的电压表读数U06.2 V和微安表读数I0490 A；(3)断开开关S并同时开始计时，每隔5 s或10 s读一次微安表的读数i，将读数记录在预先设计的表格中；(4)根据表格中的12组数据，以t为横坐标，i为纵坐标，在坐标纸上描点，如图乙所示(图中用“”表示)。根据以上实验结果的图像，可以估算出当电容器两端电压为U0时该电容器所带的电荷量Q0约为_ C，从而算出该电容器的电容约为_ F。乙解析按照图中的点，用光滑曲线把它们依次连接起来，得到it图线，图线和横轴所围的面积就

5、是放电电荷量，即原来电容器的带电荷量。每小格相当于2.5104 C，用四舍五入法数得小方格有35个，所以Q08.75103 C。再由Ceq f(Q0,U0)，得C1.4103 F。答案(4)8.751031.4103 拓展创新实验实验器材创新典例1在“用传感器观察电容器的充电和放电”实验中，电路图如图甲。一位同学使用的电源电动势为10.0 V，测得放电的It图像如图乙所示。甲乙(1)若按“四舍五入(大于半格算一个，小于半格舍去)”法，根据“It 图线与两坐标轴包围面积”，电容器在全部放电过程中释放的电荷量约为_ C。(结果保留两位有效数字)(2)根据以上数据估算电容器的电容值为_ F。(结果保

6、留两位有效数字)(3)如果将电阻R换一个阻值更大的电阻，则放电过程释放的电荷量_(选填“变多”“不变”或“变少”)。解析(1)电容器的放电图像是一条逐渐下降的曲线，而qIt，从微元法得到，It 图像与坐标轴围成的面积就是总的电荷量，经确认：图像下共有42格，所以电容器在全部放电过程中释放的电荷量约为Q420.0010.4 C0.017 C。(2)从上一问知道，电容器充满电后所带的电荷量Q0.017 C，而所加电压UE10 V，所以Ceq f(Q,U)0.001 7 F。(3)若将电阻换一个阻值较大电阻，由于电容器电荷量一定，则所有电荷将通过电阻R释放，只是图像更加平缓些，但总量不变。答案(1)

7、0.017(0.0160.018)(2)0.001 7(0.001 60.001 8)(3)不变本题的创新之处在于应用电流传感器结合计算机模拟信号分析电流的变化规律代替通过记录电流表读数变化列表画图分析数据。实验方法的创新典例2在测定电容器电容值的实验中，将电容器、电压传感器、阻值为3 k的电阻R、电源、单刀双掷开关按图甲所示电路图进行连接。先使开关S与1端相连，电源向电容器充电，充电完毕后把开关S掷向2端，电容器放电，直至放电完毕。实验得到的与电压传感器相连接的计算机所记录的电压随时间变化的ut曲线如图乙所示，图丙为由计算机对图乙进行数据处理后记录了“峰值”及曲线与时间轴所围“面积”的图。甲乙丙(1)根据图甲所示的电路，观察图乙可知：充电电流与放电电流方向_(选填“相同”或“相反”)，大小都随时间_(选填“增加”或“减小”)。(2)当开关接“1”时，(3)某同学认为：仍利用上述装置，将电压传感器从电阻两端改接在电容器的两端，也可以测出电容器的电容值。请你分析并说明该同学的说法是否正确。解析(1)根据图甲所示的电路，观察图乙可知：充电电流与放电电流方向相反，大小都随时间减小。(2)当开关接“1”(3)正确。因为当开关S与2连接，电容器放电的过程中，电容器C与电阻R上的电压大小相等，因此通过对放电曲线进行数据处理后