2024届一轮复习新人教版 实验10　观察电容器的充、放电现象 课件（28张）

实验10观察电容器的充、放电现象梳理必备知识回归教材一、实验目的1.理解电容器的储能特性及其在电路中能量的转换规律。2.电容器充、放电过程中,电路中的电流和电容器两端电压的变化规律。二、实验原理1.电容器充电:电源使电容器的两极板带上等量异种电荷的过程,如图甲所示。2.电容器放电:用导线将充好电的电容器的两极板相连,使两极板的异种电荷中和的过程,如图乙所示。3.电容器充放电时的能量转化:充电后,电容器储存了电能。放电时,储存的电能释放出来,转化为其他形式的能。三、实验器材8V直流电源、电阻、单刀双掷开关、平行板电容器、电流表、电压表、小灯泡、导线若干。四、实验步骤1.调节直流可调电源,输出为8V,并用多用电表校准。2.关闭电源开关,正确连接实物图,电路图如图。3.打开电源,把单双掷开关S打到上面,使触点1连通,观察电容器的充电现象,并将结果记录在数据处理的表格中。4.把单刀双掷开关S打到下面,使触点2连通,观察电容器的放电现象,并将结果记录在数据处理的表格中。5.记录好实验结果,关闭电源。五、数据处理实验项目实验现象电容器充电电流表读数由大到小最后为零电压表读数由小到大最后为8V电容器放电电流表读数由大到小最后为零电压表读数由大到小最后为零六、误差分析1.电压表读数及电流表不够灵敏造成偶然误差。2.充放电时间较短、记录现象不够准确出现偶然误差。3.电容器电容较小和电源不稳定造成系统误差。七、注意事项1.电流表要选用小量程的灵敏电流计。2.要选择大容量的电容器。3.实验要在干燥的环境中进行。4.在做放电实验时,在电路中串联一个电阻,以免烧坏电流表。提升关键能力突破考点考点一基础性实验[例1][电容器充、放电现象的定性分析]某同学利用如图所示的实验电路观察平行板电容器的充放电。(1)按如图所示电路原理图连接好实验电路,将开关S接

(选填“1”或“2”),对电容器进行充电,一段时间后,记下数字电压表的读数。

解析:(1)对电容器进行充电时,电容器两端应与电源两端相接,所以开关S接1。答案:(1)1

[例1][电容器充、放电现象的定性分析]某同学利用如图所示的实验电路观察平行板电容器的充放电。(2)充电完成后,再将开关S接通另一端,观察到电流随时间变化的情况是

。

解析:(2)放电开始时电流较大,随着电容器所带电荷量不断减小,电容器电压减小,放电电流逐渐减小并且减小得越来越慢,故C正确,A、B、D错误。答案:(2)C[例1][电容器充、放电现象的定性分析]某同学利用如图所示的实验电路观察平行板电容器的充放电。(3)如果不改变电路其他参数,只减小电阻R,放电时间将

(选填“变长”“不变”或“变短”)。

解析:(3)根据电容器计算公式可得电荷量Q=CU,所以电容器储存的电荷量Q与电阻R无关,如果不改变电路其他参数,只减小电阻R,放电电流增大,放电时间将变短。答案:(3)变短[例2][电容器充、放电现象的定量计算]电容器是一种重要的电学元件,在电工、电子技术中应用广泛。某实验小组用如图甲所示的电路研究电容器充、放电情况及电容大小,他们用电流传感器和计算机测出电路中电流随时间变化的曲线。实验时,根据图甲所示的电路原理图连接好电路,t=0时刻把开关K掷向1端,电容器充电完毕后,再把开关K掷向2端,电容器通过电阻R放电,传感器将电流信息传入计算机,屏幕上显示出电流随时间变化的I-t图像如图乙所示。(1)电容器放电时,流过电阻R的电流方向为

(选填“由a到b”或“由b到a”)。

答案:(1)由a到b

解析:(1)电容器充电时上极板接电源正极,故上极板带正电荷,放电时,上极板正电荷通过电阻流向下极板,故流过电阻R的电流方向为由a到b。[例2][电容器充、放电现象的定量计算]电容器是一种重要的电学元件,在电工、电子技术中应用广泛。某实验小组用如图甲所示的电路研究电容器充、放电情况及电容大小,他们用电流传感器和计算机测出电路中电流随时间变化的曲线。实验时,根据图甲所示的电路原理图连接好电路,t=0时刻把开关K掷向1端,电容器充电完毕后,再把开关K掷向2端,电容器通过电阻R放电,传感器将电流信息传入计算机,屏幕上显示出电流随时间变化的I-t图像如图乙所示。(2)图乙中,阴影部分的面积S1

(选填“>”“<”或“=”)S2。

答案:(2)=

[例2][电容器充、放电现象的定量计算]电容器是一种重要的电学元件,在电工、电子技术中应用广泛。某实验小组用如图甲所示的电路研究电容器充、放电情况及电容大小,他们用电流传感器和计算机测出电路中电流随时间变化的曲线。实验时,根据图甲所示的电路原理图连接好电路,t=0时刻把开关K掷向1端,电容器充电完毕后,再把开关K掷向2端,电容器通过电阻R放电,传感器将电流信息传入计算机,屏幕上显示出电流随时间变化的I-t图像如图乙所示。(3)图丙为电压恒为8V的电源给电容器充电时作出的电流随时间变化的I-t图像,电容器充电完毕后的电荷量为

C,电容器的电容为

F。(结果均保留2位有效数字)

答案:(3)8.0×10-3

1.0×10-3考点二创新性实验[例3][实验器材的创新](2022·福建漳州模拟)利用如图所示的电路观察电容器的充放电现象。先将选择开关合到“1”,使电容器充电至稳定后进行如下两种操作:(1)若将开关S合到“2”,则二极管

(选填“D1”或“D2”)发光(如图中D1通过向上电流时可发光,D2反之)。

解析:(1)先将选择开关合到“1”,使电容器充电至稳定后,则电容器的上极板带正电,下极板带负电;若将开关S合到“2”后,此时电容器上极板相当于电源正极,电容器上极板分别与D1的正极、与D2的负极相连,所以二极管D1通路,D1发光。答案:(1)D1

[例3][实验器材的创新](2022·福建漳州模拟)利用如图所示的电路观察电容器的充放电现象。先将选择开关合到“1”,使电容器充电至稳定后进行如下两种操作:(2)保持开关S合在“1”,适当增大电容器两极板间距离的过程中,二极管

(选填“D1”或“D2”)发光。

解析:(2)保持开关S合在“1”,适当增大电容器两极板间距离的过程中,增大两板间距离时,电容减小,电压不变,由Q=UC可知电荷量应减小,所以则会形成反向放电,电流为逆时针,依题意,二极管D1通路、D2不通,故D1发光。答案:(2)D1

[例4][实验情境的创新](2023·江苏扬州模拟)电容器是一种重要的电学元件,在电工、电子技术中应用广泛。使用图甲所示电路观察电容器的充、放电过程。电路中的电流传感器可以捕捉瞬时的电流变化,它与计算机相连,可显示电流随时间的变化。图甲直流电源电动势E=8V、内阻不计,充电前电容器带电荷量为零。先使S与“1”端相连,电源向电容器充电。充电结束后,使S与“2”端相连,直至放电完毕。计算机记录的电流随时间变化的I-t曲线如图乙所示。(1)在电容器充电与放电过程中,通过电阻R0的电流方向

(选填“相同”或“相反”)。

答案:(1)相反解析:(1)由题图甲可知,电容器充电时,通过电阻R0的电流方向向左,放电时通过R0的电流方向向右,故在电容器充电与放电过程中,通过电阻R0的电流方向相反。[例4][实验情境的创新](2023·江苏扬州模拟)电容器是一种重要的电学元件,在电工、电子技术中应用广泛。使用图甲所示电路观察电容器的充、放电过程。电路中的电流传感器可以捕捉瞬时的电流变化,它与计算机相连,可显示电流随时间的变化。图甲直流电源电动势E=8V、内阻不计,充电前电容器带电荷量为零。先使S与“1”端相连,电源向电容器充电。充电结束后,使S与“2”端相连,直至放电完毕。计算机记录的电流随时间变化的I-t曲线如图乙所示。(2)已知乙图中S1=1233mA·s,则该电容器的电容值为

F。(结果保留2位有效数字)

答案:(2)0.15

[例4][实验情境的创新](2023·江苏扬州模拟)电容器是一种重要的电学元件,在电工、电子技术中应用广泛。使用图甲所示电路观察电容器的充、放电过程。电路中的电流传感器可以捕捉瞬时的电流变化,它与计算机相连,可显示电流随时间的变化。图甲直流电源电动势E=8V、内阻不计,充电前电容器带电荷量为零。先使S与“1”端相连,电源向电容器充电。充电结束后,使S与“2”端相连,直至放电完毕。计算机记录的电流随时间变化的I-t曲线如图乙所示。(3)由甲、乙两图可判断阻值R1

(选填“>”或“<”)R2。

答案:(3)<解析:(3)由题图乙可知,充电时的最大电流大于放电时的最大电流,则可知R1<R2。[例5][实验方法的创新]在“观察电容器的充、放电现象”实验中(1)用如图甲所示的电容器做实验,电容器外壳上面标明的“10V”的含义是

。

A.电容器的击穿电压为10VB.电容器的额定电压为10VC.电容器在10V电压下才正常工作解析:(1)电容器外壳上标明的“10V”的含义是指电容器的额定电压为10V,故A、C错误,B正确。答案:(1)B[例5][实验方法的创新]在“观察电容器的充、放电现象”实验中(2)将直流电源、电阻、电容器、电流表、开关等连成如图乙所示的实验电路、请根据图乙连接图丙的实物图。解析:(2)根据题图乙的电路图,连接实物图如图所示。答案:(2)图见解析[例5][实验方法的创新]在“观察电容器的充、放电现象”实验中(3)电流传感器可以像电流表一样测量电流,不同的是反应比较灵敏,可以和计算机相连直接显示电流与时间的变化