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1、实验:观察电容器的充、放电现象A组基础巩固1. 把一个电容器、电流传感器、电阻、电源、单刀双掷开关按图甲所示连接。先使开关S 与1端相连，电源向电容器充电;然后把开关S掷向2端，电容器放电。与电流传感器相连接 的计算机所记录这一过程中电流随时间变化的I-t曲线如图乙所示。下列关于这一过程的 分析，正确的是（）A. 在形成电流曲线1的过程中，电容器两极板间电压逐渐减小B. 在形成电流曲线2的过程中，电容器的电容逐渐减小C. 曲线1与横轴所围面积等于曲线2与横轴所围面积D. S接1端，只要时间足够长，电容器两极板间的电压就能大于电源电动势E答案C由于形成电流曲线1的过程是电容器的充电过程，形成电流
2、曲线2的过程是电容 器的放电过程，形成电流曲线1的过程中，电容器两极板间电压会随着充电电荷量的增加而 逐渐增大,A错误；由于电容器的电容是不随电压、电流的变化而变化的，故B错误；曲线1 与横轴所围面积是充电的电荷量，曲线2与横轴所围面积就是放电的电荷量，由于充电电荷 量等于放电电荷量，故C正确；当S接1端时,无论时间多么长，电容器两极板间的电压都不 可能大于电源电动势E,故D错误。2. 利用如图乙所示的电路图原理描绘电容器放电时的I-t图像。（2）若得到如图丙所示的电容器放电电流图像，则电容器充满电后储存的电荷量q=r rii t r rm t r rii *b f rn-r i；C(：D：
3、CCi?3：CCi3：CCC 1 I l-l .L l-LJJI L LJIJ J I. I-LJIJ JIT + I- l-IT 4- I- l-l-I，-n t r rn tt r rin r ri tcouccodc答案（1）连接电路如图。(2)3.36X10-3 C解析（1）按照题给的电路图连接线路。注意电流表极性和电解电容器极性。电容器放电电流图象与横轴所围面积中包含42个小方格，每个小方格面积为0.2mAX0.4 s=0.08 mAs=8.0X10-5 C,电容器充满电后储存的电荷量 q=42X8.0X10-5 C =3.36X10-3 C。3. 某同学利用图(a)所示电路测量电容
4、器充电时两极板间的电压随时间的变化。实验中使用的器材为：电池E(内阻很小)、开关S和S、电容器C(约100 UF)、电阻R (约200 kQ)、121电阻R2(1 kQ)、电压表(量程6 V)、秒表、导线若干。按图(a)所示的电路原理图将图(b)中实物图连接起来。(2) 先闭合开关S2,再断开开关Sj闭合开关S同时按下秒表开始计时.若某时刻电压表 的示数如图(c)所示，电压表的读数为 V(保留2位小数)。(3) 该同学每隔10 s记录一次电压表的读数U,记录的数据如表所示。在给出的坐标纸 上绘出U-t图线。已知只有一个数据点误差较大，该数据点对应的表中的时间是s。UfN 6j005 一加4.0
5、0duddj-H.Mgid-LLM口la竺HdlaclH-+n ILrJ-lolzL-4 - J j T+lJ 11 lTlTu-MDGII3T.-H-UEI口rs-*-1 A I - _ i. -Hn-HDn Hl-ulmal-:-IJMIJn=-J I - il;IIUII.T+I1II1IIIT.IMIQlLldIrt-h-L I _L -HQ UDnHolaam-H-u-uaH-ulld-n.H-u-l 口拍- + -L Lei Mutl丑.心:iiaa 口 c :nca 口 c :nca 口 c Itl i n I*I iHD EnlllCDEIIIO：D EillTH： n f t
6、ii luDDn-ELU 口 口口旦L II：:Tl d D U L C i!：nzac DC 匚 ：: a aTic C ：:C 门 口 I： HD III 111 OIIIU III FT n tit r iidQji Dll： 口 ElTiDEIiliZH + i*J l_L l_l l_ 14 H H ? Zl：! 口口 M ：F 口 口 匚i H H I- +|i - H Hi H rmm2 1i - 111- i Jili.i HTa D C IIC PCiTIHT U W. D ElilCD Eljr* n riTitri H Hl + I+M13 O L 3 a OI D C
7、s a a d c *in is or-. 3 a D c O e D r III J u &iix-jrr D-!： a: 皿祯FlIl! : DTl 3 JX t r+_E.1口 UMM口日n-H n- n-H_时间t/s10.020.030.040.050.060.0电压U/V2.143.454.234.515.005.1801020 3C +05060 血3 / 7(4) 电路中C、R2和S2构成的回路的作用是答案(1)见解析图(2)3.60 (3)40.0(4)使实验前电容器两极板上的电荷中和解析(1)实物图连线如图所示(2) 电压表的量程为6 V,分度值为0.1 V,所以读数为3.
8、60 V。(3) 从数据中可得出，电压表示数变化得越来越慢，而从40 s到50 s之间数据变化又突 然快了，所以该数据对应表中的时间为40.0O(4) 电路中C、R和S构成的回路，先闭合开关S ,再断开开关S，使电容器上所带电荷释2222放干净，不影响实验。B组综合提能1. (2018东城二模)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3kQ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u-t曲线如图乙所示，图丙为
9、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。010020030040J时间同乙丙(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) 该电容器的电容为 F;(结果保留2位有效数字)(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。答案(1)相反减小(2) 1.0X10-2(3) 见解析解析(1)从图像就可以看出，充电和放电过程的电流方向是相反的，电流大小都随着时间 减小。(2)由Q=
10、It=：t可知将图中曲线与时间轴所围面积数值除以电阻值，就可以得到电荷 量Q,再由C=Q即可求得电容。u(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，所以通过对放电曲线进行数据处理后记录的“峰值Um”及曲线与时间轴所围“面 积S”，仍可应用C二。二工计算电容。U RUm2. 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Ri=100 Q,定值电阻R150 Q,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 将电阻等器材按照图甲正确连接电路,将开关S与
11、1端连接，电源向电容 第1次器充电 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_ 牛 用电阻R2替换，重复上述实验步骤，测得电流随时间变化的i-t曲线 第 次 如图丙中的某条虚线所示说明：两次实验中电源输出的直流电压恒定且相等请完成下列问题：(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90mAs,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曲线应该是图丁中的虚线(选填 “b”“c”或“d”)，判断依据是。答案（1）9 10.0X10-3(2)c两次放电电量相等，图线与t轴围成的面积相等,另由于R?*,开关掷向2瞬间放 电电流较小解析(1)由图可知，最大电流I =90 mA=0.09 A,计算得出最大电压为U =I R =0.09X100 V=9 mm m 1V,i-t曲线和两坐标轴所围的面积表示电容器的带电量Q=90 mAs,由电容器电容的定义 式,C=Q/U 可得:C=10.0X10-3 F。(2)第2次实验中，电流随时间变化的i-t曲线应该是图丁中的虚线c。判断依据是:根 据i警因第2次实验的最大放电电流小些，故不是b,根据Qm=CUm，因两条曲线分别与坐标 轴所围成的面积相等，故不是d而应该是c,所以正确答案是c。
