資源簡(jiǎn)介

實(shí)驗(yàn)十　觀察電容器的充、放電現(xiàn)象
一、基本原理與操作
原理裝置圖 操作要領(lǐng)
1.電容器的充電過(guò)程 開(kāi)關(guān)S接1時(shí)，電源給電容器充電，電容器帶電量、電壓逐漸增大，電流逐漸減小，最后電流為零，如圖甲所示． 2．電容器的放電過(guò)程 開(kāi)關(guān)S接2時(shí)，電容器負(fù)極板上負(fù)電荷與正極板上正電荷中和，兩極板的電荷量逐漸減小，電流逐漸減小，最后電壓也逐漸減為零，如圖乙所示．
二、實(shí)驗(yàn)過(guò)程
1．按如圖所示的電路圖正確連接實(shí)物圖。
2．將單刀雙擲開(kāi)關(guān)S接1，觀察電容器的充電現(xiàn)象，并將結(jié)果記錄在數(shù)據(jù)處理的表格中．
3．把單刀雙擲開(kāi)關(guān)S接2，觀察電容器的放電現(xiàn)象，并將結(jié)果記錄在數(shù)據(jù)處理的表格中．
4．記錄好實(shí)驗(yàn)結(jié)果，關(guān)閉電源．
三、數(shù)據(jù)處理
實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
電容器 充電 燈泡 亮度由明到暗最后熄滅
電流表A1 讀數(shù)由大到小最后為零
電壓表 讀數(shù)由小到大最后為6 V
電容器 放電 燈泡 亮度由明到暗最后熄滅
電流表A2 讀數(shù)由大到小最后為零
電壓表 讀數(shù)由大到小最后為零
四、注意事項(xiàng)
1．電流表要選用小量程的靈敏電流表．
2．要選擇大容量的電容器．
3．實(shí)驗(yàn)過(guò)程要在干燥的環(huán)境中進(jìn)行．
4．在做放電實(shí)驗(yàn)時(shí)，在電路中串聯(lián)一個(gè)電阻，避免燒壞電流表．
考點(diǎn)一　教材原型實(shí)驗(yàn)
例 1 [2023·新課標(biāo)卷]在“觀察電容器的充、放電現(xiàn)象”實(shí)驗(yàn)中，所用器材如下：電池、電容器、電阻箱、定值電阻、小燈泡、多用電表、電流表、秒表、單刀雙擲開(kāi)關(guān)以及導(dǎo)線若干．
(1)用多用電表的電壓擋檢測(cè)電池的電壓．檢測(cè)時(shí)，紅表筆應(yīng)該與電池的________(填“正極”或“負(fù)極”)接觸．
(2)某同學(xué)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)電路如圖(a)所示．先將電阻箱的阻值調(diào)為R1，將單刀雙擲開(kāi)關(guān)S與“1”端相接，記錄電流隨時(shí)間的變化．電容器充電完成后，開(kāi)關(guān)S再與“2”端相接，相接后小燈泡亮度變化情況可能是________(填正確答案標(biāo)號(hào))．
A．迅速變亮，然后亮度趨于穩(wěn)定
B．亮度逐漸增大，然后趨于穩(wěn)定
C．迅速變亮，然后亮度逐漸減小至熄滅
(3)將電阻箱的阻值調(diào)為R2(R2>R1)，再次將開(kāi)關(guān)S與“1”端相接，再次記錄電流隨時(shí)間的變化情況．兩次得到的電流I隨時(shí)間t變化如圖(b)中曲線所示，其中實(shí)線是電阻箱阻值為_(kāi)_______(填“R1”或“R2”)時(shí)的結(jié)果，曲線與坐標(biāo)軸所圍面積等于該次充電完成后電容器上的________(填“電壓”或“電荷量”)．
例 2 小理同學(xué)利用如圖甲所示電路觀察電容器的充、放電現(xiàn)象，圖乙是毫安表表頭．
(1)小理先將單刀雙拋開(kāi)關(guān)打到1位置，發(fā)現(xiàn)毫安表指針向右偏轉(zhuǎn)，電容器開(kāi)始充電，充電電流逐漸變________，此時(shí)電容器的上極板帶________電；再將開(kāi)關(guān)打到2位置，發(fā)現(xiàn)毫安表指針向________偏轉(zhuǎn)，電容器開(kāi)始放電，放電電流逐漸變小．以上三空格，判斷正確的是________．
A．大、正、右 B．小、正、左
C．大、負(fù)、右 D．小、負(fù)、左
(2)小理同學(xué)將放電過(guò)程所獲得的數(shù)據(jù)繪制成圖丙中的a圖線(圖中實(shí)線)．再通過(guò)調(diào)節(jié)電阻箱，增大電阻R，重復(fù)電容器的充、放電過(guò)程，再收集放電電流的數(shù)據(jù)，將得到圖丙中的________曲線(選填“b”或“c”)．小理同學(xué)通過(guò)觀察圖像中的________(選填“截距”“斜率”或“面積”)，認(rèn)為在誤差允許的范圍內(nèi)，控制充電電壓不變，改變電路中的電阻，不會(huì)影響電容器放電的電荷量．
(3)在“觀察電容器的充、放電現(xiàn)象”實(shí)驗(yàn)中，以下觀點(diǎn)錯(cuò)誤的是________．
A．在ef之間增加一個(gè)微型直流小風(fēng)扇，可以展示電容器是儲(chǔ)能元件
B．更換電容C值更小的電容器，在電源電壓不變的情況下，電容器放電時(shí)釋放的電荷量仍不變
C．將電源電壓增大，且不超過(guò)電容器的耐壓，可以增大電容器放電時(shí)釋放的電荷量
D．將變阻箱轉(zhuǎn)移到mn之間，可以減少電容器的充電時(shí)間
考點(diǎn)二　探索創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)
例 3 某同學(xué)利用圖(a)所示電路測(cè)量一電容器的電容，將開(kāi)關(guān)S從2端撥至1端，電源對(duì)電容器充電；再將開(kāi)關(guān)S撥至2端，電容器放電．回答下列問(wèn)題：
(1)下表記錄了放電過(guò)程中某個(gè)時(shí)刻t的物理量及其變化，在表中①②③空格處填上合理的答案；
放電過(guò)程中某個(gè)時(shí)刻t
通過(guò)電阻R的電流方向(選填“a→b”或“b→a”) ①______
通過(guò)電阻R的電流正在增大還是減小 ②______
電容器兩端的電壓正在增大還是減小 ③______
(2)充電過(guò)程中，電流傳感器和電壓傳感器將信息即時(shí)輸入計(jì)算機(jī)，屏幕上顯示出如圖(b)所示的電流I、電壓U隨時(shí)間t變化的I-t圖線、U-t圖線．根據(jù)圖(b)估算當(dāng)電容器剛開(kāi)始放電時(shí)所帶的電荷量Q＝________ C，計(jì)算電容器的電容C＝________ F；已知待測(cè)電容器電容標(biāo)稱值為C0＝900 μF，則測(cè)量值C與C0的差異為×100%＝________%(結(jié)果均保留2位有效數(shù)字)．
例 4 如圖A所示，在兩個(gè)相同豎直方向放置的平行導(dǎo)電板之間連接一電源，電源輸出電壓及兩板間電壓無(wú)法直接測(cè)得．將一個(gè)帶電小球懸掛在兩板之間的絕緣細(xì)線上．實(shí)驗(yàn)中可以改變小球的電荷量q并用靜電計(jì)測(cè)量，帶電小球能在兩平行板內(nèi)達(dá)到平衡．本實(shí)驗(yàn)是為了測(cè)出兩帶等量異種電荷的平行板間勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度．
(1)除了小球的電荷量q，還需要測(cè)量的物理量是______________和__________________．
(2)以電荷量和重力加速度之比為橫軸，______________為縱軸，將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪圖后，能線性擬合出一條直線．再根據(jù)圖像求出直線的斜率為k，則平行板間電場(chǎng)強(qiáng)度E的大小可表示為_(kāi)_______．
(3)如圖B所示，第1組同學(xué)將球懸掛在一根較長(zhǎng)的絕緣細(xì)線下，使球在靠近板中心的地方達(dá)到平衡；第2組同學(xué)用一根短絕緣細(xì)線將球懸掛起來(lái)，使球在靠近板邊緣的地方達(dá)到平衡．第______組(選填“1”或“2”)的實(shí)驗(yàn)裝置更合適，理由是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________.
實(shí)驗(yàn)十　觀察電容器的充、放電現(xiàn)象
關(guān)鍵能力·分層突破
例1　解析：(1)多用電表紅表筆流入電流，黑表筆流出電流，故電流表紅表筆應(yīng)該與電池的正極接觸．
(2)電容器充電完成后，開(kāi)始時(shí)兩極板電量較多，電勢(shì)差較大，當(dāng)閉合“2”接入小燈泡，回路立即形成電流，燈泡迅速變亮；隨著時(shí)間的積累，兩極板電量變少，電勢(shì)差變小，流過(guò)燈泡的電流減小，直至兩極板電荷量為零不帶電，則無(wú)電流流過(guò)，小燈泡熄滅，故選C.
(3)開(kāi)始充電時(shí)兩極板不帶電，兩極板電勢(shì)差為零，設(shè)電源內(nèi)阻為r，則開(kāi)始充電時(shí)有E＝I(R＋r)
由圖像可知開(kāi)始充電時(shí)實(shí)線的電流較小，故電路中的電阻較大，因此電阻箱阻值為R2；圖像的物理意義為充電過(guò)程中電流隨時(shí)間的變化圖線，故曲線與坐標(biāo)軸所圍面積等于該次充電完成后電容器上的電荷量．
答案：(1)正極　(2)C　(3)R2　電荷量
例2　解析：(1)小理先將單刀雙拋開(kāi)關(guān)打到1位置，發(fā)現(xiàn)毫安表指針向右偏轉(zhuǎn)，電容器開(kāi)始充電，充電電流逐漸變小，此時(shí)電容器的上極板與電源正極相連，帶正電；再將開(kāi)關(guān)打到2位置，電容器放電，通過(guò)毫安表的電流方向相反，毫安表指針向左偏轉(zhuǎn)，放電電流逐漸變小．故選B.
(2)增大電阻R，電容器放電時(shí)間延長(zhǎng)，對(duì)應(yīng)圖中的c曲線；
圖中電流—時(shí)間圖像與坐標(biāo)軸圍成的面積表示電容器的放電量，所以小理同學(xué)通過(guò)觀察圖像中的面積，認(rèn)為在誤差允許的范圍內(nèi)，控制充電電壓不變，改變電路中的電阻，不會(huì)影響電容器放電的電荷量．
(3)在ef之間增加一個(gè)微型直流小風(fēng)扇，電容器放電時(shí)，小風(fēng)扇工作，可以展示電容器是儲(chǔ)能元件，故A正確，不符合題意；更換電容C值更小的電容器，在電源電壓不變的情況下，由C＝，可知電容器的帶電量減少，電容器放電時(shí)釋放的電荷量減少，故B錯(cuò)誤，符合題意；將電源電壓增大，且不超過(guò)電容器的耐壓，由C＝可知，電容器充電后，帶電量增大，可以增大電容器放電時(shí)釋放的電荷量，故C正確，不符合題意；將變阻箱轉(zhuǎn)移到mn之間，可知增大電容器充電電流，可以減少電容器的充電時(shí)間，故D正確，不符合題意．故選B.
答案：(1)B　(2)c　面積　(3)B
例3　解析：(1)①電容器上極板帶正電，放電時(shí)，電流從正極板經(jīng)電阻流向負(fù)極板，故通過(guò)R的電流方向是b→a.
②放電時(shí)，電流減小．
③放電時(shí)，電壓減小．
(2)根據(jù)I-t圖線與坐標(biāo)軸所圍的面積表示電容器所帶的電荷量，所圍的面積有8格，則
Q＝8×0.4×2×10－3 C＝6.4×10－3 C，此時(shí)電壓為8 V，可計(jì)算電容器的電容C＝＝ F＝8.0×10－4 F
將C和C0代入公式，可得×100%＝11%
答案：(1)b→a　減小　減小　(2)6.4×10－3　8.0×10－4　 11
例4　解析：(1)小球靜止?fàn)顟B(tài)，受力分析得Eq＝mg tan θ
除了小球的電荷量q，還需要測(cè)量的物理量是小球的質(zhì)量m，細(xì)線與豎直方向的夾角θ.
(2)根據(jù)平衡關(guān)系式得tan θ＝
將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪圖后，能線性擬合出一條直線，故縱坐標(biāo)應(yīng)該為夾角的正切值tan θ；
根據(jù)圖像求出直線的斜率為k，則平行板間電場(chǎng)強(qiáng)度E的大小可表示為E＝mk.
(3)第1組的實(shí)驗(yàn)裝置更合適，理由是靠近極板中心處的電場(chǎng)可視為勻強(qiáng)電場(chǎng)，極板邊緣的電場(chǎng)分布不均勻．
答案：(1)小球的質(zhì)量m　細(xì)線與豎直方向的夾角θ
(2)夾角的正切值tan θ　mk　
(3)1　 靠近極板中心處的電場(chǎng)可視為勻強(qiáng)電場(chǎng)(或極板間除邊緣附近外的電場(chǎng)為勻強(qiáng)電場(chǎng)或極板邊緣的電場(chǎng)分布不均勻等合理答案均可)(共24張PPT)
實(shí)驗(yàn)十　觀察電容器的充、放電現(xiàn)象
必備知識(shí)·自主落實(shí)
關(guān)鍵能力·分層突破
必備知識(shí)·自主落實(shí)
一、基本原理與操作
原理裝置圖 操作要領(lǐng)
1.電容器的充電過(guò)程
開(kāi)關(guān)S接1時(shí)，電源給電容器充電，電容器帶電量、電壓逐漸增大，電流逐漸減小，最后電流為零，如圖甲所示．
2．電容器的放電過(guò)程
開(kāi)關(guān)S接2時(shí)，電容器負(fù)極板上負(fù)電荷與正極板上正電荷中和，兩極板的電荷量逐漸減小，電流逐漸減小，最后電壓也逐漸減為零，如圖乙所示．
二、實(shí)驗(yàn)過(guò)程
1．按如圖所示的電路圖正確連接實(shí)物圖。
2．將單刀雙擲開(kāi)關(guān)S接1，觀察電容器的充電現(xiàn)象，并將結(jié)果記錄在數(shù)據(jù)處理的表格中．
3．把單刀雙擲開(kāi)關(guān)S接2，觀察電容器的放電現(xiàn)象，并將結(jié)果記錄在數(shù)據(jù)處理的表格中．
4．記錄好實(shí)驗(yàn)結(jié)果，關(guān)閉電源．
三、數(shù)據(jù)處理
實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
電容器 充電 燈泡 亮度由明到暗最后熄滅
電流表A1 讀數(shù)由大到小最后為零
電壓表 讀數(shù)由小到大最后為6 V
電容器 放電 燈泡 亮度由明到暗最后熄滅
電流表A2 讀數(shù)由大到小最后為零
電壓表 讀數(shù)由大到小最后為零
四、注意事項(xiàng)
1．電流表要選用小量程的靈敏電流表．
2．要選擇大容量的電容器．
3．實(shí)驗(yàn)過(guò)程要在干燥的環(huán)境中進(jìn)行．
4．在做放電實(shí)驗(yàn)時(shí)，在電路中串聯(lián)一個(gè)電阻，避免燒壞電流表．
關(guān)鍵能力·分層突破
考點(diǎn)一　教材原型實(shí)驗(yàn)
例 1 [2023·新課標(biāo)卷]在“觀察電容器的充、放電現(xiàn)象”實(shí)驗(yàn)中，所用器材如下：電池、電容器、電阻箱、定值電阻、小燈泡、多用電表、電流表、秒表、單刀雙擲開(kāi)關(guān)以及導(dǎo)線若干．
(1)用多用電表的電壓擋檢測(cè)電池的電壓．檢測(cè)時(shí)，紅表筆應(yīng)該與電池的________(填“正極”或“負(fù)極”)接觸．
(2)某同學(xué)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)電路如圖(a)所示．先將電阻箱的阻值調(diào)為R1，將單刀雙擲開(kāi)關(guān)S與“1”端相接，記錄電流隨時(shí)間的變化．電容器充電完成后，開(kāi)關(guān)S再與“2”端相接，相接后小燈泡亮度變化情況可能是________(填正確答案標(biāo)號(hào))．
A．迅速變亮，然后亮度趨于穩(wěn)定
B．亮度逐漸增大，然后趨于穩(wěn)定
C．迅速變亮，然后亮度逐漸減小至熄滅
(3)將電阻箱的阻值調(diào)為R2(R2>R1)，再次將開(kāi)關(guān)S與“1”端相接，再次記錄電流隨時(shí)間的變化情況．兩次得到的電流I隨時(shí)間t變化如圖(b)中曲線所示，其中實(shí)線是電阻箱阻值為_(kāi)_______(填“R1”或“R2”)時(shí)的結(jié)果，曲線與坐標(biāo)軸所圍面積等于該次充電完成后電容器上的________(填“電壓”或“電荷量”)．
正極
C
R2
電荷量
解析：(1)多用電表紅表筆流入電流，黑表筆流出電流，故電流表紅表筆應(yīng)該與電池的正極接觸．
(2)電容器充電完成后，開(kāi)始時(shí)兩極板電量較多，電勢(shì)差較大，當(dāng)閉合“2”接入小燈泡，回路立即形成電流，燈泡迅速變亮；隨著時(shí)間的積累，兩極板電量變少，電勢(shì)差變小，流過(guò)燈泡的電流減小，直至兩極板電荷量為零不帶電，則無(wú)電流流過(guò)，小燈泡熄滅，故選C.
(3)開(kāi)始充電時(shí)兩極板不帶電，兩極板電勢(shì)差為零，設(shè)電源內(nèi)阻為r，則開(kāi)始充電時(shí)有E＝I(R＋r)
由圖像可知開(kāi)始充電時(shí)實(shí)線的電流較小，故電路中的電阻較大，因此電阻箱阻值為R2；圖像的物理意義為充電過(guò)程中電流隨時(shí)間的變化圖線，故曲線與坐標(biāo)軸所圍面積等于該次充電完成后電容器上的電荷量．
例 2 小理同學(xué)利用如圖甲所示電路觀察電容器的充、放電現(xiàn)象，圖乙是毫安表表頭．
(1)小理先將單刀雙拋開(kāi)關(guān)打到1位置，發(fā)現(xiàn)毫安表指針向右偏轉(zhuǎn)，電容器開(kāi)始充電，充電電流逐漸變________，此時(shí)電容器的上極板帶________電；再將開(kāi)關(guān)打到2位置，發(fā)現(xiàn)毫安表指針向________偏轉(zhuǎn)，電容器開(kāi)始放電，放電電流逐漸變小．以上三空格，判斷正確的是________．
A．大、正、右 B．小、正、左
C．大、負(fù)、右 D．小、負(fù)、左
B
解析：小理先將單刀雙拋開(kāi)關(guān)打到1位置，發(fā)現(xiàn)毫安表指針向右偏轉(zhuǎn)，電容器開(kāi)始充電，充電電流逐漸變小，此時(shí)電容器的上極板與電源正極相連，帶正電；再將開(kāi)關(guān)打到2位置，電容器放電，通過(guò)毫安表的電流方向相反，毫安表指針向左偏轉(zhuǎn)，放電電流逐漸變小．故選B.
(2)小理同學(xué)將放電過(guò)程所獲得的數(shù)據(jù)繪制成圖丙中的a圖線(圖中實(shí)線)．再通過(guò)調(diào)節(jié)電阻箱，增大電阻R，重復(fù)電容器的充、放電過(guò)程，再收集放電電流的數(shù)據(jù)，將得到圖丙中的________曲線(選填“b”或“c”)．小理同學(xué)通過(guò)觀察圖像中的________(選填“截距”“斜率”或“面積”)，認(rèn)為在誤差允許的范圍內(nèi)，控制充電電壓不變，改變電路中的電阻，不會(huì)影響電容器放電的電荷量．
c
面積
解析：增大電阻R，電容器放電時(shí)間延長(zhǎng)，對(duì)應(yīng)圖中的c曲線；
圖中電流—時(shí)間圖像與坐標(biāo)軸圍成的面積表示電容器的放電量，所以小理同學(xué)通過(guò)觀察圖像中的面積，認(rèn)為在誤差允許的范圍內(nèi)，控制充電電壓不變，改變電路中的電阻，不會(huì)影響電容器放電的電荷量．
(3)在“觀察電容器的充、放電現(xiàn)象”實(shí)驗(yàn)中，以下觀點(diǎn)錯(cuò)誤的是________．
A．在ef之間增加一個(gè)微型直流小風(fēng)扇，可以展示電容器是儲(chǔ)能元件
B．更換電容C值更小的電容器，在電源電壓不變的情況下，電容器放電時(shí)釋放的電荷量仍不變
C．將電源電壓增大，且不超過(guò)電容器的耐壓，可以增大電容器放電時(shí)釋放的電荷量
D．將變阻箱轉(zhuǎn)移到mn之間，可以減少電容器的充電時(shí)間
B
解析：在ef之間增加一個(gè)微型直流小風(fēng)扇，電容器放電時(shí)，小風(fēng)扇工作，可以展示電容器是儲(chǔ)能元件，故A正確，不符合題意；更換電容C值更小的電容器，在電源電壓不變的情況下，由C＝，可知電容器的帶電量減少，電容器放電時(shí)釋放的電荷量減少，故B錯(cuò)誤，符合題意；將電源電壓增大，且不超過(guò)電容器的耐壓，由C＝可知，電容器充電后，帶電量增大，可以增大電容器放電時(shí)釋放的電荷量，故C正確，不符合題意；將變阻箱轉(zhuǎn)移到mn之間，可知增大電容器充電電流，可以減少電容器的充電時(shí)間，故D正確，不符合題意．故選B.
考點(diǎn)二　探索創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)
例 3 某同學(xué)利用圖(a)所示電路測(cè)量一電容器的電容，將開(kāi)關(guān)S從2端撥至1端，電源對(duì)電容器充電；再將開(kāi)關(guān)S撥至2端，電容器放電．回答下列問(wèn)題：
(1)下表記錄了放電過(guò)程中某個(gè)時(shí)刻t的物理量及其變化，在表中①②③空格處填上合理的答案；
放電過(guò)程中某個(gè)時(shí)刻t
通過(guò)電阻R的電流方向(選填“a→b”或“b→a”) ①______
通過(guò)電阻R的電流正在增大還是減小 ②______
電容器兩端的電壓正在增大還是減小 ③______
b→a
減小
減小
解析：(1)①電容器上極板帶正電，放電時(shí)，電流從正極板經(jīng)電阻流向負(fù)極板，故通過(guò)R的電流方向是b→a.
②放電時(shí)，電流減小．
③放電時(shí)，電壓減小．
(2)充電過(guò)程中，電流傳感器和電壓傳感器將信息即時(shí)輸入計(jì)算機(jī)，屏幕上顯示出如圖(b)所示的電流I、電壓U隨時(shí)間t變化的I-t圖線、U-t圖線．根據(jù)圖(b)估算當(dāng)電容器剛開(kāi)始放電時(shí)所帶的電荷量Q＝________ C，計(jì)算電容器的電容C＝________ F；已知待測(cè)電容器電容標(biāo)稱值為C0＝900 μF，則測(cè)量值C與C0的差異為×100%＝________%(結(jié)果均保留2位有效數(shù)字)．
6.4×10－3
8.0×10－4
11
解析：(2)根據(jù)I-t圖線與坐標(biāo)軸所圍的面積表示電容器所帶的電荷量，所圍的面積有8格，則
Q＝8×0.4×2×10－3 C＝6.4×10－3 C，此時(shí)電壓為8 V，可計(jì)算電容器的電容C＝＝ F＝8.0×10－4 F
將C和C0代入公式，可得×100%＝11%
例 4 如圖A所示，在兩個(gè)相同豎直方向放置的平行導(dǎo)電板之間連接一電源，電源輸出電壓及兩板間電壓無(wú)法直接測(cè)得．將一個(gè)帶電小球懸掛在兩板之間的絕緣細(xì)線上．實(shí)驗(yàn)中可以改變小球的電荷量q并用靜電計(jì)測(cè)量，帶電小球能在兩平行板內(nèi)達(dá)到平衡．本實(shí)驗(yàn)是為了測(cè)出兩帶等量異種電荷的平行板間勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度．
(1)除了小球的電荷量q，還需要測(cè)量的物理量是______________和__________________．
(2)以電荷量和重力加速度之比為橫軸，______________為縱軸，將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪圖后，能線性擬合出一條直線．再根據(jù)圖像求出直線的斜率為k，則平行板間電場(chǎng)強(qiáng)度E的大小可表示為_(kāi)_______．
(3)如圖B所示，第1組同學(xué)將球懸掛在一根較長(zhǎng)的絕緣細(xì)線下，使球在靠近板中心的地方達(dá)到平衡；第2組同學(xué)用一根短絕緣細(xì)線將球懸掛起來(lái)，使球在靠近板邊緣的地方達(dá)到平衡．第______組(選填“1”或“2”)的實(shí)驗(yàn)裝置更合適，理由是____________________________________________________________
_________________________________________________________.
小球的質(zhì)量m
細(xì)線與豎直方向的夾角θ
夾角的正切值tan θ
mk
1
靠近極板中心處的電場(chǎng)可視為勻強(qiáng)電場(chǎng)(或極板間除邊緣附近外的電場(chǎng)為勻強(qiáng)電場(chǎng)或極板邊緣的電場(chǎng)分布不均勻等合理答案均可)
解析：(1)小球靜止?fàn)顟B(tài)，受力分析得Eq＝mg tan θ
除了小球的電荷量q，還需要測(cè)量的物理量是小球的質(zhì)量m，細(xì)線與豎直方向的夾角θ.
(2)根據(jù)平衡關(guān)系式得tan θ＝
將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪圖后，能線性擬合出一條直線，故縱坐標(biāo)應(yīng)該為夾角的正切值tan θ；
根據(jù)圖像求出直線的斜率為k，則平行板間電場(chǎng)強(qiáng)度E的大小可表示為E＝mk.
(3)第1組的實(shí)驗(yàn)裝置更合適，理由是靠近極板中心處的電場(chǎng)可視為勻強(qiáng)電場(chǎng)，極板邊緣的電場(chǎng)分布不均勻．

展開(kāi)更多......

收起↑