資源簡介

第5講　觀察電容器的充、放電現(xiàn)象(基礎(chǔ)實驗)　　　　　　　　　　　　　　　　
一、實驗知能/系統(tǒng)歸納
一、理清原理與操作
原理裝置圖 操作要領(lǐng) 實驗現(xiàn)象
1.電容器的充電過程 開關(guān)S接1時,電源給電容器充電,電容器帶電荷量、電壓逐漸增大,電流逐漸減小,最后電流為零,如圖甲所示。 燈泡 L 亮度由明到暗最后熄滅
電流 表A 讀數(shù)由大到小最后為零
電壓 表V 讀數(shù)由小到大最后穩(wěn)定
2.電容器的放電過程 開關(guān)S接2時,電容器負極板上的負電荷與正極板上的正電荷中和,兩極板的電荷量逐漸減小,電流逐漸減小,電壓也逐漸減小,如圖乙所示。 燈泡 L 亮度由明到暗最后熄滅
電流 表A 讀數(shù)由大到小最后為零
電壓 表V 讀數(shù)由大到小最后為零
二、掌握數(shù)據(jù)處理方法
1.由I t圖像計算充、放電過程通過電流傳感器的電荷量。先算出一個小方格代表的電荷量,然后數(shù)出整個圖像與橫軸所圍的面積中的方格數(shù)(大于半個的按一個方格計算,小于半個的舍棄)。電容器充電或放電過程中通過的電荷量為一個小方格代表的電荷量乘以方格數(shù)。
2.電容器兩極板之間的電壓等于電源電動勢,由電容的定義式C=估算出電容器的電容C。
三、注意實驗細節(jié)
1.連接電路時注意電流表和電壓表的正、負極與量程。
2.對電解電容器也要注意正、負極。
3.要選擇電容較大的電容器。
4.實驗過程要在干燥的環(huán)境中進行。
二、應(yīng)用發(fā)展/練中融通　　
1.(2024·甘肅高考)一平行板電容器充放電電路如圖所示。開關(guān)S接1,電源E給電容器C充電;開關(guān)S接2,電容器C對電阻R放電。下列說法正確的是 (　　)
A.充電過程中,電容器兩極板間電勢差增加,充電電流增加
B.充電過程中,電容器的上極板帶正電荷,流過電阻R的電流由M點流向N點
C.放電過程中,電容器兩極板間電勢差減小,放電電流減小
D.放電過程中,電容器的上極板帶負電荷,流過電阻R的電流由N點流向M點
2.(2024·重慶高考)探究電容器充放電規(guī)律,實驗裝置如圖甲所示,有電源E、定值電阻R0、電容器C、單刀雙擲開關(guān)S。
(1)為測量電容器充放電過程電壓U和電流I的變化,需在①、②處接入測量儀器,位置②應(yīng)該接入測　　　　(選填“電流”或“電壓”)儀器。
(2)接通電路并接通開關(guān),當電壓表示數(shù)最大時,電流表示數(shù)為　　　　。
(3)根據(jù)測到的數(shù)據(jù),某過程中電容器兩端電壓U與電流I的關(guān)系圖如圖乙所示,該過程為　　　(選填“充電”或“放電”)。放電過程中電容器兩端電壓U隨時間t變化關(guān)系如圖丙所示,0.2 s時R0消耗的功率　　　　 W。
3.(2024·海南高考)用如圖(a)所示的電路觀察電容器的充放電現(xiàn)象,實驗器材有電源E、電容器C、電壓表、電流表、電流傳感器、計算機、定值電阻R、單刀雙擲開關(guān)S1、開關(guān)S2、導(dǎo)線若干。
(1)閉合開關(guān)S2,將S1接1,電壓表示數(shù)增大,最后穩(wěn)定在12.3 V。在此過程中,電流表的示數(shù)　　　　(填選項標號)
A.一直穩(wěn)定在某一數(shù)值
B.先增大,后逐漸減小為零
C.先增大,后穩(wěn)定在某一非零數(shù)值
(2)先后斷開開關(guān)S2、S1,將電流表更換成電流傳感器,再將S1接2,此時通過定值電阻R的電流方向　　　　(選填“a→b”或“b→a”)。通過傳感器將電流信息傳入計算機,畫出電流隨時間變化的I t 圖像,如圖(b),t=2 s時I=1.10 mA,圖中M、N區(qū)域面積比為8∶7,可求出R=　　　　kΩ(保留2位有效數(shù)字)。
4.(2024·廣西高考)
某同學(xué)為探究電容器充、放電過程,設(shè)計了圖甲實驗電路。器材如下:電容器,電源E(電動勢6 V,內(nèi)阻不計),電阻R1=400.0 Ω,電阻R2=200.0 Ω,電流傳感器,開關(guān)S1、S2,導(dǎo)線若干。實驗步驟如下:
(1)斷開S1、S2,將電流傳感器正極與a節(jié)點相連,其數(shù)據(jù)采樣頻率為5 000 Hz,則采樣周期為　　　　s;
(2)閉合S1,電容器開始充電,直至充電結(jié)束,得到充電過程的I t曲線如圖乙,由圖乙可知開關(guān)S1閉合瞬間流經(jīng)電阻R1的電流為　　　　mA(結(jié)果保留3位有效數(shù)字);
(3)保持S1閉合,再閉合S2,電容器開始放電,直至放電結(jié)束,則放電結(jié)束后電容器兩極板間電壓為　　　　V;
(4)實驗得到放電過程的I t曲線如圖丙,I t曲線與坐標軸所圍面積對應(yīng)電容器釋放的電荷量為0.018 8 C,則電容器的電容C為　　　　μF。圖丙中I t曲線與橫坐標、直線t=1 s所圍面積對應(yīng)電容器釋放的電荷量為0.003 8 C,則t=1 s 時,電容器兩極板間電壓為　　　　V(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)。
5.某興趣小組自制一個電容器并測量其電容。如圖甲所示,他們用兩片錫箔紙做電極,用兩層電容紙(某種絕緣介質(zhì))將錫箔紙隔開,一起卷成圓柱形,然后接出引線,再密封在塑料瓶當中,電容器便制成了。
(1)為增加該電容器的電容,應(yīng)當　　　　。
A.錫箔紙面積盡可能大
B.錫箔紙卷繞得盡可能緊,以減小錫箔紙間的距離
C.增大電容器的充電電壓
D.減小電容器的充電電壓
(2)為了測量該電容器電容的大小,該小組采用了如圖乙所示的電路進行測量,其中電源電動勢為4.5 V、內(nèi)阻不計。該同學(xué)先將開關(guān)接1為電容器充電,經(jīng)過足夠長時間再將開關(guān)接2,利用傳感器記錄電容器放電過程,得到放電過程的I t圖像如圖丙所示。
根據(jù)以上數(shù)據(jù)估算,電容器在整個放電過程中釋放的電荷量為　　　　C(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字),該電容器電容的測量結(jié)果為　　　　F(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。若將圖乙中的電阻R換成阻值更大的電阻,則電容器開始放電的電流　　　　(填“變大”“變小”或“不變”),所得的I t圖像與橫軸所圍的面積　　　　(填“變大”“變小”或“不變”)。
6.(2025·菏澤模擬)在“用傳感器觀察電容器的充放電過程”實驗中,按圖甲所示連接電路。單刀雙擲開關(guān)S先跟2相接,某時刻開關(guān)改接1,一段時間后,把開關(guān)再改接2。實驗中使用電流傳感器來采集電流隨時間的變化情況。其中C表示電容器的電容,R表示電阻的阻值,E表示電源的電動勢(電源內(nèi)阻可忽略)。
(1)開關(guān)S改接2后,電容器進行的是　　　　(填“充電”或“放電”)過程。此過程得到的I t圖像如圖乙所示。
(2)若R=500 Ω,結(jié)合放電過程獲取的I t圖像,則加在電容器兩極板的最大電壓約為　　　　V。
(3)改變電路中某一元件的參數(shù),對同一電容器進行兩次充電,兩次充電對應(yīng)的電容器電荷量Q隨時間t變化的圖像分別如圖丙中a、b所示。根據(jù)圖像分析:a、b兩條曲線不同是　　　　(填“R”或“E”)不同造成的。
(4)電容器充電過程實際是克服極板上電荷的靜電力做功使電勢能增加的過程(即極板間儲存電場能的過程),若某次充電過程的兩極板間電壓與電荷量的U Q關(guān)系圖像如圖丁所示,請類比v t圖像求位移的方法,計算該充電過程電容器儲存的電場能為　　　　(用U0、Q0表示)。
7.(2025·泰州一模)電容儲能已經(jīng)在電動汽車、風力發(fā)電等方面得到廣泛應(yīng)用。某同學(xué)設(shè)計了圖甲所示電路,探究不同電壓下電容器的充、放電過程和測定電容器的電容。器材如下:
電容器C(額定電壓10 V,電容標識不清);
電源E(電動勢12 V,內(nèi)阻不計);
滑動變阻器R1(最大阻值20 Ω);
電阻箱R2(阻值0~9 999.9 Ω);
電壓表V(量程15 V,內(nèi)阻較大);
開關(guān)S1、S2,電流傳感器,計算機,導(dǎo)線若干。
(1)按照圖甲連接電路,閉合開關(guān)S1、斷開開關(guān)S2,若要升高電容器充電電壓,滑動變阻器R1的滑片應(yīng)向　　　　　 端滑動(選填“a”或“b”)。
(2)當電壓表的示數(shù)為U1=3 V時,調(diào)節(jié)R2的阻值,閉合開關(guān)S2,通過計算機得到電容器充電過程電流隨時間變化的圖像;保持R2的阻值不變,斷開開關(guān)S1,得到電容器放電過程電流隨時間變化的圖像,圖像如圖乙所示。測得I1=6 mA,則R2=　　　　 Ω。
(3)重復(fù)上述實驗,得到不同電壓下電容器的充、放電過程的電流和時間的圖像,利用面積法可以得到電容器電荷量的大小,測出不同電壓下電容器所帶的電荷量如下表:
實驗次數(shù) 1 2 3 4 5 6
U/V 3 4 5 6 7 8
Q/(×10-3 C) 0.14 0.19 0.24 0.30 0.33 0.38
請在圖丙中畫出U Q圖像,并利用圖像求出電容器的電容為　　　　 F。(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)
(4)實驗發(fā)現(xiàn),相同電壓下電容器充、放電過程的電流和時間的圖像中的I1總是略大于I2,其原因是 　。
第5講
1.選C　根據(jù)電容C=,充電過程中,隨著電容器所帶電荷量的增加,電容器兩極板間電勢差增加,充電電流減小,故A錯誤;根據(jù)題圖可知,充電過程中,電容器的上極板帶正電荷,流過電阻R的電流由N點流向M點,故B錯誤;放電過程中,隨著電容器所帶電荷量的減小,電容器兩極板間電勢差減小,放電電流減小,故C正確;根據(jù)題圖可知,放電過程中,電容器的上極板帶正電荷,流過電阻R的電流由M點流向N點,故D錯誤。
2.解析:(1)由題圖甲可知,位置②與電容器并聯(lián),應(yīng)接入測電壓儀器。
(2)電壓表示數(shù)最大時,電容器充電完畢,電流表示數(shù)為0。
(3)電容器放電時電壓和電流都減小,圖像逆向分析,該過程為電容器放電過程。
放電過程中電容器兩端電壓等于R0兩端電壓,由題圖丙可知t=0.2 s時,電容器兩端電壓為U=8 V,由題圖乙可知當U=8 V時,電流I=40 mA,則電阻R0消耗的功率為P=8×40×10-3 W=0.32 W。
答案:(1)電壓　(2)0　(3)放電　0.32
3.解析:(1)電容器充電過程中,當電路剛接通,電流表示數(shù)從0增大到某一最大值,之后隨著電容器的不斷充電,電路中的充電電流在減小,當充電結(jié)束電路穩(wěn)定后,此時電路相當于開路,電流為0。故選B。
(2)根據(jù)電路圖可知,充電結(jié)束后電容器上極板帶正電,將S1接2,電容器放電,此時通過定值電阻R的電流方向a→b。t=2 s時I=1.10 mA,可知此時電容器兩端的電壓為U2=IR,電容器開始放電前兩端電壓為12.3 V,根據(jù)I t圖像與橫軸所圍成的面積表示電荷量,可得0~2 s時間內(nèi)電容器放出的電荷量為Q1=ΔU·C=C,2 s 后到放電結(jié)束時間內(nèi)放出的電荷量為Q2=ΔU'·C=1.10×10-3·RC,根據(jù)題意得=,解得R≈5.2 kΩ。
答案:(1)B　(2)a→b　5.2
4.解析:(1)采樣周期為T==2×10-4 s。
(2)由題圖乙可知開關(guān)S1閉合瞬間流經(jīng)電阻R1的電流為15.0 mA。
(3)放電結(jié)束后電容器兩極板間電壓等于R2兩端電壓,根據(jù)閉合電路歐姆定律得電容器兩極板間電壓為UC=·R2=2 V。
(4)充電結(jié)束后電容器兩端電壓為UC'=E=6 V,故可得ΔQ=C=0.018 8 C,解得C=4.7×103 μF。設(shè)t=1 s時電容器兩極板間電壓為UC″,得C=0.003 8 C,代入數(shù)值解得UC″≈2.8 V。
答案:(1)2×10-4　(2)15.0　(3)2　(4)4.7×103　2.8
5.解析:(1)根據(jù)電容器電容的決定式C=可知,錫箔紙面積S盡可能大或者錫箔紙間的距離d盡可能小,均可以增大電容,故A、B正確;電容器的電容與充電電壓無關(guān),故C、D錯誤。
(2)I t圖像與時間軸圍成的面積表示電荷量,圖像每小格表示的電荷量為q=0.2×10-3×0.4 C=8×10-5 C,圖像與時間軸圍成的面積共約40個小格,則電容器充滿電后所帶的電荷量約為Q=nq=40×8×10-5 C=3.2×10-3 C,充滿電后電容器兩端電壓為4.5 V,則電容大小C=≈7.1×10-4 F。若將題圖乙中的電阻R換成阻值更大的電阻,則電容器開始放電的電流變小,但由于放電過程中總電荷量不變,所以得到的I t圖像與橫軸所圍的面積不變。
答案:(1)AB　(2)3.2×10-3(3.0×10-3~3.4×10-3均可)　7.1×10-4(6.6×10-4~7.6×10-4均可)　變小　不變
6.解析:(1)開關(guān)S改接2后,電容器進行的是放電過程。
(2)若R=500 Ω,由圖像可知,放電過程的最大電流約為2.2 mA,則加在電容器兩極板的最大電壓約為Um=ImR=1.1 V。
(3)a、b兩條曲線表明,電容器所帶的最大電荷量不同,根據(jù)Q=CU可知,兩次曲線不同是電源的電動勢E不同造成的。
(4)該充電過程電容器儲存的電場能等于U Q圖像與坐標軸圍成的“面積”,大小為U0Q0。
答案:(1)放電　(2)1.1　(3)E　(4)U0Q0
7.解析:(1)由電路可知,若要升高電容器充電電壓,滑動變阻器R1的滑片應(yīng)向b端滑動。
(2)由題圖乙可知,充電過程的最大電流值為I1,根據(jù)歐姆定律可得R2==500 Ω。
(3)U Q圖像如圖所示。
根據(jù)C=,可得圖像的斜率的倒數(shù)表示電容器的電容,
即C== F=5.0×10-5 F。
(4)充電過程,R2會把一部分電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,導(dǎo)致充電電流的最大值略大于放電電流的最大值。
答案:(1)b　(2)500　(3)見解析圖
5.0×10-5(4.8×10-5~5.2×10-5均可)　(4)見解析
7 / 7(共46張PPT)
觀察電容器的充、放電現(xiàn)象(基礎(chǔ)實驗)
第 5 講
1
一、實驗知能/系統(tǒng)歸納
2
二、應(yīng)用發(fā)展/練中融通
CONTENTS
目錄
一、實驗知能/系統(tǒng)歸納
一、理清原理與操作
原理裝置圖 操作要領(lǐng) 實驗現(xiàn)象 1.電容器的充電過程 開關(guān)S接1時，電源給電容器充電，電容器帶電荷量、電壓逐漸增大，電流逐漸減小，最后電流為零，如圖甲所示。 燈泡L 亮度由明到暗最后熄滅
電流表A 讀數(shù)由大到小最后為零
電壓表V 讀數(shù)由小到大最后穩(wěn)定
2.電容器的放電過程 開關(guān)S接2時，電容器負極板上的負電荷與正極板上的正電荷中和，兩極板的電荷量逐漸減小，電流逐漸減小，電壓也逐漸減小，如圖乙所示。 燈泡 L 亮度由明到暗最后熄滅
電流 表A 讀數(shù)由大到小最后為零
電壓 表V 讀數(shù)由大到小最后為零
續(xù)表
二、掌握數(shù)據(jù)處理方法
1.由I t圖像計算充、放電過程通過電流傳感器的電荷量。先算出一個小方格代表的電荷量，然后數(shù)出整個圖像與橫軸所圍的面積中的方格數(shù)(大于半個的按一個方格計算，小于半個的舍棄)。電容器充電或放電過程中通過的電荷量為一個小方格代表的電荷量乘以方格數(shù)。
2.電容器兩極板之間的電壓等于電源電動勢，由電容的定義式C=估算出電容器的電容C。
三、注意實驗細節(jié)
1.連接電路時注意電流表和電壓表的正、負極與量程。
2.對電解電容器也要注意正、負極。
3.要選擇電容較大的電容器。
4.實驗過程要在干燥的環(huán)境中進行。
二、應(yīng)用發(fā)展/練中融通
1.(2024·甘肅高考)一平行板電容器充放電電路如圖所示。開關(guān)S接1，電源E給電容器C充電;開關(guān)S接2，電容器C對電阻R放電。下列說法正確的是 (　　)
A.充電過程中，電容器兩極板間電勢差增加，充電電流增加
B.充電過程中，電容器的上極板帶正電荷，流過電阻R的電流由M點流向N點
C.放電過程中，電容器兩極板間電勢差減小，放電電流減小
D.放電過程中，電容器的上極板帶負電荷，流過電阻R的電流由N點流向M點
√
解析:根據(jù)電容C=，充電過程中，隨著電容器所帶電荷量的增加，電容器兩極板間電勢差增加，充電電流減小，故A錯誤;根據(jù)題圖可知，充電過程中，電容器的上極板帶正電荷，流過電阻R的電流由N點流向M點，故B錯誤;放電過程中，隨著電容器所帶電荷量的減小，電容器兩極板間電勢差減小，放電電流減小，故C正確;根據(jù)題圖可知，放電過程中，電容器的上極板帶正電荷，流過電阻R的電流由M點流向N點，故D錯誤。
2.(2024·重慶高考)探究電容器充放電規(guī)律，實驗裝置如圖甲所示，有電源E、定值電阻R0、電容器C、單刀雙擲開關(guān)S。
(1)為測量電容器充放電過程電壓U和電流I的變化，需在①、②處接入測量儀器，位置②應(yīng)該接入測　　　　(選填“電流”或“電壓”)儀器。
解析:由題圖甲可知，位置②與電容器并聯(lián)，應(yīng)接入測電壓儀器。
電壓
(2)接通電路并接通開關(guān)，當電壓表示數(shù)最大時，電流表示數(shù)為　　　　。
解析:電壓表示數(shù)最大時，電容器充電完畢，電流表示數(shù)為0。
0
(3)根據(jù)測到的數(shù)據(jù)，某過程中電容器兩端電壓U與電流I的關(guān)系圖如圖乙所示，該過程為　　　(選填“充電”或“放電”)。放電過程中電容器兩端電壓U隨時間t變化關(guān)系如圖丙所示，0.2 s時R0消耗的功率
　　　　 W。
放電
0.32
解析:電容器放電時電壓和電流都減小，圖像逆向分析，該過程為電容器放電過程。
放電過程中電容器兩端電壓等于R0兩端電壓，由題圖丙可知t=0.2 s時，電容器兩端電壓為U=8 V，由題圖乙可知當U=8 V時，電流I=40 mA，則電阻R0消耗的功率為P=8×40×10-3 W=0.32 W。
3.(2024·海南高考)用如圖(a)所示的電路觀察電容器的充放電現(xiàn)象，實驗器材有電源E、電容器C、電壓表、電流表、電流傳感器、計算機、定值電阻R、單刀雙擲開關(guān)S1、開關(guān)S2、導(dǎo)線若干。
(1)閉合開關(guān)S2，將S1接1，電壓表示數(shù)增大，最后穩(wěn)定在12.3 V。在此過程中，電流表的示數(shù)　　　　(填選項標號)
A.一直穩(wěn)定在某一數(shù)值
B.先增大，后逐漸減小為零
C.先增大，后穩(wěn)定在某一非零數(shù)值
B
解析:電容器充電過程中，當電路剛接通，電流表示數(shù)從0增大到某一最大值，之后隨著電容器的不斷充電，電路中的充電電流在減小，當充電結(jié)束電路穩(wěn)定后，此時電路相當于開路，電流為0。故選B。
(2)先后斷開開關(guān)S2、S1，將電流表更換成電流傳感器，再將S1接2，此時通過定值電阻R的電流方向　　　　(選填“a→b”或“b→a”)。通過傳感器將電流信息傳入計算機，畫出電流隨時間變化的I t 圖像，如圖(b)，t=2 s時I=1.10 mA，圖中M、N區(qū)域面積比為8∶7，可求出R=　　　　kΩ(保留2位有效數(shù)字)。
　
a→b
5.2
解析:根據(jù)電路圖可知，充電結(jié)束后電容器上極板帶正電，將S1接2，電容器放電，此時通過定值電阻R的電流方向a→b。t=2 s時I=1.10 mA，可知此時電容器兩端的電壓為U2=IR，電容器開始放電前兩端電壓為12.3 V，根據(jù)I t圖像與橫軸所圍成的面積表示電荷量，可得0~2 s時間內(nèi)電容器放出的電荷量為Q1=ΔU·C=C，2 s 后到放電結(jié)束時間內(nèi)放出的電荷量為Q2=ΔU'·C=1.10×10-3·RC，根據(jù)題意得=，解得R≈5.2 kΩ。
4.(2024·廣西高考)某同學(xué)為探究電容器充、放電過程，設(shè)計了圖甲實驗電路。器材如下:電容器，電源E(電動勢6 V，內(nèi)阻不計)，電阻R1=400.0 Ω，電阻R2=200.0 Ω，電流傳感器，開關(guān)S1、S2，導(dǎo)線若干。實驗步驟如下:
(1)斷開S1、S2，將電流傳感器正極與a節(jié)點相連，其數(shù)據(jù)采樣頻率為5 000 Hz，則采樣周期為　　　　s;
解析:采樣周期為T==2×10-4 s。
2×10-4　
(2)閉合S1，電容器開始充電，直至充電結(jié)束，得到充電過程的I t曲線如圖乙，由圖乙可知開關(guān)S1閉合瞬間流經(jīng)電阻R1的電流為
　　　　mA(結(jié)果保留3位有效數(shù)字);
解析:由題圖乙可知開關(guān)S1閉合瞬間流經(jīng)電阻R1的電流為15.0 mA。
15.0　
(3)保持S1閉合，再閉合S2，電容器開始放電，直至放電結(jié)束，則放電結(jié)束后電容器兩極板間電壓為　　　　V;
解析:放電結(jié)束后電容器兩極板間電壓等于R2兩端電壓，根據(jù)閉合電路歐姆定律得電容器兩極板間電壓為UC=·R2=2 V。
2
(4)實驗得到放電過程的I t曲線如圖丙，I t曲線與坐標軸所圍面積對應(yīng)電容器釋放的電荷量為0.018 8 C，則電容器的電容C為
　　　　μF。圖丙中I t曲線與橫坐標、直線t=1 s所圍面積對應(yīng)電容器釋放的電荷量為0.003 8 C，則t=1 s時，電容器兩極板間電壓為
　　　　V(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)。
2.8
4.7×103　
解析:充電結(jié)束后電容器兩端電壓為UC'=E=6 V，故可得ΔQ=C=0.018 8 C，解得C=4.7×103 μF。設(shè)t=1 s時電容器兩極板間電壓為UC″，得C=0.003 8 C，代入數(shù)值解得UC″≈2.8 V。
5.某興趣小組自制一個電容器并測量其電容。如圖甲所示，他們用兩片錫箔紙做電極，用兩層電容紙(某種絕緣介質(zhì))將錫箔紙隔開，一起卷成圓柱形，然后接出引線，再密封在塑料瓶當中，電容器便制成了。
(1)為增加該電容器的電容，應(yīng)當　　　　。
A.錫箔紙面積盡可能大
B.錫箔紙卷繞得盡可能緊，以減小錫箔紙間的距離
C.增大電容器的充電電壓
D.減小電容器的充電電壓
解析:根據(jù)電容器電容的決定式C=可知，錫箔紙面積S盡可能大或者錫箔紙間的距離d盡可能小，均可以增大電容，故A、B正確;電容器的電容與充電電壓無關(guān)，故C、D錯誤。
AB
(2)為了測量該電容器電容的大小，該小組采用了如圖乙所示的電路進行測量，其中電源電動勢為4.5 V、內(nèi)阻不計。該同學(xué)先將開關(guān)接1為電容器充電，經(jīng)過足夠長時間再將開關(guān)接2，利用傳感器記錄電容器放電過程，得到放電過程的I t圖像如圖丙所示。
根據(jù)以上數(shù)據(jù)估算，電容器在整個放電過程中釋放的電荷量為
　　　　　　　　　　　　　　　C(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)，該電容器電容的測量結(jié)果為　　　　　　　　　　　　　　　　F(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。若將圖乙中的電阻R換成阻值更大的電阻，則電容器開始放電的電流　　　　(填“變大”“變小”或“不變”)，所得的I t圖像與橫軸所圍的面積　　　　(填“變大”“變小”或“不變”)。
3.2×10-3(3.0×10-3~3.4×10-3均可)
7.1×10-4(6.6×10-4~7.6×10-4均可)
變小
不變
解析:I t圖像與時間軸圍成的面積表示電荷量，圖像每小格表示的電荷量為q=0.2×10-3×0.4 C=8×10-5 C，圖像與時間軸圍成的面積共約40個小格，則電容器充滿電后所帶的電荷量約為Q=nq=40×8×10-5 C=3.2×10-3 C，充滿電后電容器兩端電壓為4.5 V，則電容大小C=≈7.1×10-4 F。若將題圖乙中的電阻R換成阻值更大的電阻，則電容器開始放電的電流變小，但由于放電過程中總電荷量不變，所以得到的I t圖像與橫軸所圍的面積不變。
6.(2025·菏澤模擬)在“用傳感器觀察電容器的充放電過程”實驗中，按圖甲所示連接電路。單刀雙擲開關(guān)S先跟2相接，某時刻開關(guān)改接1，一段時間后，把開關(guān)再改接2。實驗中使用電流傳感器來采集電流隨時間的變化情況。其中C表示電容器的電容，R表示電阻的阻值，E表示電源的電動勢(電源內(nèi)阻可忽略)。
(1)開關(guān)S改接2后，電容器進行的是　　　　(填“充電”或“放電”)過程。此過程得到的I t圖像如圖乙所示。
解析:開關(guān)S改接2后，電容器進行的是放電過程。
放電
(2)若R=500 Ω，結(jié)合放電過程獲取的I t圖像，則加在電容器兩極板的最大電壓約為　　　　V。
解析:若R=500 Ω，由圖像可知，放電過程的最大電流約為2.2 mA，則加在電容器兩極板的最大電壓約為Um=ImR=1.1 V。
1.1
(3)改變電路中某一元件的參數(shù)，對同一電容器進行兩次充電，兩次充電對應(yīng)的電容器電荷量Q隨時間t變化的圖像分別如圖丙中a、b所示。根據(jù)圖像分析:a、b兩條曲線不同是　　　　(填“R”或“E”)不同造成的。
E
解析:a、b兩條曲線表明，電容器所帶的最大電荷量不同，根據(jù)Q=CU可知，兩次曲線不同是電源的電動勢E不同造成的。
(4)電容器充電過程實際是克服極板上電荷的靜電力做功使電勢能增加的過程(即極板間儲存電場能的過程)，若某次充電過程的兩極板間電壓與電荷量的U Q關(guān)系圖像如圖丁所示，請類比v t圖像求位移的
方法，計算該充電過程電容器儲存的電場能為　　　　(用U0、Q0表示)。
解析:該充電過程電容器儲存的電場能等于U Q圖像與坐標軸圍成的“面積”，大小為U0Q0。
U0Q0
7.(2025·泰州一模)電容儲能已經(jīng)在電動汽車、風力發(fā)電等方面得到廣泛應(yīng)用。某同學(xué)設(shè)計了圖甲所示電路，探究不同電壓下電容器的充、放電過程和測定電容器的電容。器材如下:
電容器C(額定電壓10 V，電容標識不清);
電源E(電動勢12 V，內(nèi)阻不計);
滑動變阻器R1(最大阻值20 Ω);
電阻箱R2(阻值0~9 999.9 Ω);
電壓表V(量程15 V，內(nèi)阻較大);
開關(guān)S1、S2，電流傳感器，計算機，導(dǎo)線若干。
(1)按照圖甲連接電路，閉合開關(guān)S1、斷開開關(guān)S2，若要升高電容器充電電壓，滑動變阻器R1的滑片應(yīng)向　　　　　 端滑動(選填“a”或“b”)。
解析:由電路可知，若要升高電容器充電電壓，滑動變阻器R1的滑片應(yīng)向b端滑動。
b
(2)當電壓表的示數(shù)為U1=3 V時，調(diào)節(jié)R2的阻值，閉合開關(guān)S2，通過計算機得到電容器充電過程電流隨時間變化的圖像;保持R2的阻值不變，斷開開關(guān)S1，得到電容器放電過程電流隨時間變化的圖像，圖像如圖乙所示。測得I1=6 mA，則R2=　　　　 Ω。
解析:由題圖乙可知，充電過程的最大電流值為I1，根據(jù)歐姆定律可得R2==500 Ω。
500
(3)重復(fù)上述實驗，得到不同電壓下電容器的充、放電過程的電流和時間的圖像，利用面積法可以得到電容器電荷量的大小，測出不同電壓下電容器所帶的電荷量如下表:
請在圖丙中畫出U Q圖像，并利用圖像求出電容器的電容為
　　　　　　　　　　　　　　　　 F。(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)
實驗次數(shù) 1 2 3 4 5 6
U/V 3 4 5 6 7 8
Q/(×10-3 C) 0.14 0.19 0.24 0.30 0.33 0.38
5.0×10-5(4.8×10-5~5.2×10-5均可)
答案:見解析圖　
解析:U Q圖像如圖所示。
根據(jù)C=，可得圖像的斜率
的倒數(shù)表示電容器的電容，
即C== F=5.0×10-5 F。
(4)實驗發(fā)現(xiàn)，相同電壓下電容器充、放電過程的電流和時間的圖像中的I1總是略大于I2，其原因是 　　　　　。
答案:見解析
解析:充電過程，R2會把一部分電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，導(dǎo)致充電電流的最大值略大于放電電流的最大值。

展開更多......

收起↑