人教版 (2019)必修 第三册第十二章 电能 能量守恒定律3 实验：电池电动势和内阻的测量优秀课后练习题

10.4.2　实验：观察电容器的充、放电现象课中练

一、电容器充、放电现象的定性分析

【课堂引入】

电容器充、放电现象的定性分析

【例题】

1. 在图所示实验中，关于平行板电容器的充、放电，下列说法正确的是（　　）

A. 开关接1时，平行板电容器充电，且上极板带正电

B. 开关接1时，平行板电容器充电，且上极板带负电

C. 开关接2时，平行板电容器充电，且上极板带正电

D. 开关接2时，平行板电容器充电，且上极板带负电

【课堂练习】

2. 关于电容器的充、放电，下列说法中正确的是（　　）

A. 充、放电过程中外电路有瞬间电流

B. 充、放电过程中外电路有恒定电流

C. 充电过程中电源提供的电能全部转化为内能

D. 放电过程中电容器中的电场能逐渐减小

3. 据国外某媒体报道，科学家发明了一种新型超级电容器，能让手机几分钟内充满电．某同学假日登山途中用该种电容器给手机电池充电，下列说法正确的是（　　）

A. 该电容器给手机电池充电时，电容器的电容变大

B. 该电容器给手机电池充电时，电容器存储的电能变少

C. 该电容器给手机电池充电时，电容器所带的电荷量可能不变

D. 充电结束后,电容器不带电,电容器的电容为零

二、电容器充、放电现象的定量计算

【课堂引入】

电容器充、放电现象的定量计算

【例题】

4. 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，且可以和计算机相连，能画出电流与时间的变化图像。图甲是用电流传感器观察充、放电过程的实验电路图，图中电源电压为6V。

先使开关S与1接通，待充电完成后，把开关S再与2接通，电容器通过电阻放电，电流传感器将电流信息传入计算机，显示出电流随时间变化的I－t图像如图乙所示。根据图像估算出电容器全部放电过程中释放的电荷量为________C，该电容器电容为________μF。(均保留3位有效数字)

【课堂练习】

5. 电路中电流大小可以用电流传感器测量，用电流传感器和计算机可以方便地测出电路中电流随时间变化的曲线。某兴趣小组要测定一个电容器的电容，选用器材如下：

待测电容器（额定电压为16 V）；电流传感器和计算机；直流稳压电源；定值电阻R0＝100 Ω、单刀双掷开关；导线若干；

实验过程如下：

①按照图甲正确连接电路；

②将开关S与1端连接，电源向电容器充电；

③将开关S掷向2端，测得电流随时间变化的i－t图线如图乙中的实线a所示；

④利用计算机软件测出i－t曲线和两坐标轴所围的面积。

请回答下列问题：

（1）已知测出的i－t曲线和两坐标轴所围的面积为42.3 mA·s，则电容器的电容C＝________F；

（2）若将定值电阻换为R1＝180 Ω，重复上述实验步骤，则电流随时间变化的i－t图线应该是图丙中的曲线________（选填“b”或“c”）。

参考答案

1. A

【详解】试题分析：开关接1时，电源给平行板电容器充电，形成充电电流，方向从电源正极流出，电容器上极板与电源正极相连，带正电，下极板带负电．开关接2时，平行板电容器通过导线放电．

解：A、B开关接1时，电源给平行板电容器充电，形成充电电流，方向从电源正极流出，电容器上极板与电源正极相连，带正电，下极板带负电．故A正确，B错误．

C、D开关接2时，平行板电容器通过导线放电．故CD错误．

故选A

2. AD

【详解】AB．电容器充、放电过程中会有电荷发生定向移动，外电路产生变化的瞬间电流，电容器充、放电结束，电流消失，故A正确，B错误；

C．充电过程中电源提供的电能部分转化为电容器的电场能，故C错误；

D．放电过程中电容器中的电场能逐渐转化为其他能，故D正确。

故选AD。

3. B

【详解】电容是描述电容器的容纳电荷的本领大小的物理量，与电容器的电压及电量无关，故AD错误；当该电容器给手机电池充电时，电容器存储的电荷量减小，则电能变少，故B正确，C错误。

故选B。

4.【答案】3.04×10－3 ；507

【详解】根据题图乙的含义，因Q＝It，可知图形与时间轴围成的面积表示电荷量；根据横轴与纵轴的数据可知，一个格子的电荷量为8×10－5C，由大于半格算一个，小于半格舍去，因此图像所包含的格子个数为38，所以释放的电荷量为

q＝8×10－5C×38＝3.04×10－3C

根据电容器的电容C＝可

C＝F≈5.07×10－4F＝507μF

5.【答案】（1）4.7×10－3；（2） c

【详解】（1）由i－t图像得到开始时电流为

故最大电压为

故电容为

（2）换用阻值为180Ω的定值电阻，根据

则第2次实验的最大电流小些，故选c。