鲁科版高考物理一轮总复习实验8观察电容器的充、放电现象练习题含答案

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实验八　观察电容器的充、放电现象(建议用时：25分钟)1．“观察电容器的充、放电现象”的实验电路图如图所示，接通开关S，对电路中的电容器充电。充电后，该电容器________(选填“上”或“下”)极板带正电荷。若电容器的两个极板分别带上了电荷量均为Q的等量异种电荷，此时电容器所带的电荷量为________。解析：题图中开关S接通后电容器上极板与电源的正极相连，则电容器上极板带正电；电容器电荷量是单极板所带电荷量的绝对值，故电荷量为Q。答案：上　Q2．如图所示为观察电容器充、放电现象的实验电路图，开始时电容器不带电。首先将开关S合向1，这时观察到灵敏电流计G有短暂的示数，这说明电路中有电流流过，这过程称为________，经过这一过程，电容器的两极板就会带上等量的异种电荷，其上极板带________(选填“正”或“负”)电荷，电路稳定后灵敏电流计G的示数为0。当把开关S由1合向2时，有________(选填“自左向右”或“自右向左”)流过灵敏电流计G的短暂电流，这个过程称为________。解析：将开关S合向1，电源与电容器连通，电路中有电流流过，说明电源在给电容器充电储存电荷，这过程称为充电；经过这一过程，电容器的两极板就会带上等量的异种电荷，其上极板带正电荷；当把开关S由1合向2时，能形成从电势高的正极板到电势低的负极板的电流，则有自右向左流过灵敏电流计G的短暂电流，这个过程称为放电。答案：充电　正　自右向左　放电3．利用如图甲所示的电路描绘电容器放电时的I­t图像。　(1)将图乙所示器材连接成实验电路。(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＝________。 解析：(1)按照题给的电路图连接实物图，如图所示。注意电流表极性和电解电容器极性。(2)电容器放电电流图线与横轴所围面积中包含42个小方格，每个小方格面积为0.2 mA×0.4 s＝0.08 mA·s＝8.0×10－5 C，电容器充满电后储存的电荷量q＝42×8.0×10－5 C ＝3.36×10－3 C。答案：(1)见解析图　(2)3.36×10－3 C4．在“用传感器观察电容器的充电和放电”的实验中，电路图如图甲所示。一位同学使用的电源电动势为10.0 V，测得放电时的I­t图像如图乙所示。(1)若按“四舍五入”(大于半格算一个，小于半格舍去)法，根据“I­t 图线与两坐标轴包围面积”，电容器在全部放电过程中释放的电荷量约为______ C。(结果保留2位有效数字)(2)根据以上数据估算电容器的电容为______ F。(结果保留2位有效数字)(3)如果将电阻R换为一个阻值较大的电阻，则放电过程释放的电荷量________(选填“变多”“不变”或“变少”)。解析：(1)电容器的放电图像是一条逐渐下降的曲线，而q＝It，从微元法得到，I­t 图线与坐标轴围成的面积就表示总的电荷量，经确认：图线下共有42格，所以电容器在全部放电过程中释放的电荷量约为Q＝42×0.001×0.4 C＝0.017 C。(2)电容器充满电后所带的电荷量Q＝0.017 C，而所加电压U＝E＝10 V，所以C＝＝0.0017 F。(3)若将电阻换为一个阻值较大的电阻，但由于电容器电荷量一定，则所有电荷量将通过电阻R释放，只是图像变得平缓些，但总量不变。答案：0.017(0.016～0.018均可)0．0017(0.0016～0.0018均可)　不变 5．在测定电容器电容的实验中，将电容器、电压传感器、阻值为3  kΩ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u­t曲线如图乙所示，图丙为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。　(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)当开关接“1”时，是充电还是放电？上极板带什么电？(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。解析：(1)根据题图甲所示的电路，观察题图乙可知：充电电流与放电电流方向相反，大小都随时间减小。(2)当开关接“1”时，是与电源连接，是充电，且上极板带正电。(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，因此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＝＝ 计算电容值。答案：(1)相反　减小　(2)充电　带正电　(3)见解析