江苏版高考物理一轮复习第7章实验9观察电容器的充电、放电现象课件

这是一份江苏版高考物理一轮复习第7章实验9观察电容器的充电、放电现象课件，共39页。PPT课件主要包含了实验储备·一览清，实验类型·全突破，类型1，类型2等内容，欢迎下载使用。

充电时电流从电源正极流出，放电时电容器相当于电源，电流从电容器正极流出。
类型1　实验电路设计与器材选取
[题组训练]1．下列电容器相关知识描述正确的是(　　)甲　　　　　　　　　　　乙丙　　　　　丁　　　　　　　戊
A．图甲为电容器充电示意图，充电完成后电容器上极板带正电，两极板间的电压U等于电源的电动势EB．图乙为电容器放电示意图，若电容器上极板带电荷量为＋Q，则放电过程中通过安培表的电流方向从右向左，流过的总电荷量为2QC．图丙为电解电容器的实物图和符号，图丁为可变电容器及其符号，两种电容使用时都严格区分正负极D．图戊中的电容器上有“5.5 V　1.0 F”字样，说明该电容器只有两端加上5.5 V的电压时电容才为1.0 F
A　[题图甲为电容器充电过程，充电完成后电容器上极板与电源的正极相连，同时两极板间的电压U等于电源的电动势E，故A正确；题图乙为电容器放电过程，若电容器上极板带电量为＋Q，则放电过程中通过安培表的电流方向从右向左，且流过的总电量为Q，故B错误；题图丙为电解电容器的实物图和符号，题图丁为可变电容器及其符号，前者电容器使用时严格区分正负极，后者不用，故C错误；题图戊中的电容器上有“5.5 V　1.0 F”字样，说明该电容器两端所能承受电压最大值为5.5 V，而电容与电容器的电压及电荷量均无关，总是为1.0 F，故D错误。故选A。]
2．(2023·南京外国语学校质量检测)图甲是观察电容器放电的电路。先将开关S与1端相连，电源向电容器充电，然后把开关S掷向2端，电容器通过电阻R放电，电流传感器将电流信息传入计算机，在屏幕上显示出电流随时间变化的I-t曲线如图乙所示，则下列判断正确的是(　　)
A．随着放电过程的进行，该电容器的电容逐渐减小B．根据I-t曲线可估算出该电容器的电容大小C．根据I-t曲线可估算出电容器在整个放电过程中释放的电荷量D．电容器充电过程的I-t曲线电流应该随时间的增加而增大
C　[电容器的电容只由电容器本身决定，与电容器所带电荷量无关，选项A错误；由q＝It知，I-t曲线中图线与t轴所围图形面积表示电容器在整个放电过程中释放的电荷量，选项B错误，C正确；电容器充电前电流为零，充电结束时电流也为零，故电容器充电过程的电流应该随时间先增大后减小，选项D错误。]
3．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R1＝100 Ω，定值电阻R2＝150 Ω，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：
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90 mA·s，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曲线应该是图丙中的虚线__________(选填“b”“c”或“d”)，判断依据是___________________________________________。
[答案]　(1)9　1.0×10－2　(2)c　见解析
电容器充放电的电流不是恒定的，是变化的，电荷量的计算需利用i-t图线，i-t曲线与坐标轴围成面积表示对应的电荷量，大于半格的算一格，小于半格的不算。
类型2　实验数据处理与分析
[题组训练]1．(2023·南京金陵中学模拟)小明同学想根据学习的知识，估测一个电容器的电容。他从实验室找到8 V 的稳压直流电源、单刀双掷开关、电流传感器(与电脑相连，能描绘出电流i随时间t变化的图线)、定值电阻和导线若干，连成如图甲所示的电路。实验过程如下，完成相应的填空(所有结果均保留两位有效数字)。
甲　　　　　　　　　　　　　乙(1)先使开关S与1端相连，电源给电容器充电(充满)。(2)开关S掷向2端，电容器放电，此时电路中有短暂的电流。流过电阻R的电流方向为________(填“从右向左”或“从左向右”)。
(3)传感器将电流信息传入计算机，屏幕上显示出电流随时间变化的i-t曲线如图乙所示。(4)根据图像估算出电容器在全部放电过程中释放的电荷量为________ C。(5)根据前面的信息估算出该电容器的电容为________ F。
[答案]　 (2) 从右向左　(4) 2.5×10－3 C(2.4×10－3～2.6×10－3 C均可)　(5)3.1×10－4 F(3.0×10－4～3.3×10－4 F均可)
2．如图甲所示是一种测量电容器电容的实验电路图，实验是通过对高阻值电阻放电的方法，测出电容器充电至电压U时所带电量Q，从而再求出电容器的电容C。某同学在一次实验时的情况如下：接通开关S，调节电阻箱R的阻值，使小量程电流表的指针偏转接近满刻度，记下此时电流表的示数是I0＝490 μA，电压表的示
数U0＝8.0 V，I0、U0分别是电容器放电时的初始电压和电流。断开开关S，同时开始计时，每隔5 s测读一次电流I的值，将测得数据填入表格，并标在图乙坐标纸上(时间t为横坐标、电流i为纵坐标)，结果如图中小黑点所示。
(1)在图乙中画出i-t图线，图线与坐标轴所围成面积的物理意义是_________________________________________。(2)该电容器电容为________F(结果保留两位有效数字)。(3)若某同学在做放电实验时把电压表接在F、D两端，则电容的测量值比它的真实值________(选填“大”“小”或“相等”)。
(3)电容的测量值比它的真实值偏小，原因是若把电压表接在F、D两端，则电容器在放电时，有一部分电荷量会从电压表中通过，从而使得通过电流表中的电荷量小于电容器的带电量，从而使电容的测量值比它的真实值偏小。[答案]　(1)在开始放电时电容器所带的电荷量(2)1.1×10－3　(3)小
3．利用DIS电流传感器可以测电容器的电容。让充电后的电容器通过大电阻R放电，电流传感器A与计算机连接，记录放电电流I随时间t变化的图像，图像与坐标轴围成的面积，数值上等于电容器的带电荷量Q(可用DIS系统软件计算)，Q与充电电压U的比值即为电容器的电容C。甲　　　　　　　　乙
A　　　　　　　　BC　　　　　　　　D丙
(1)图甲、图乙为放电法测量电容的两种电路原理图，先使开关S与1端相连，充电结束后，读出电压表的示数。然后把开关扳向2端，记录图像，测量出电容器的带电荷量Q。在甲、乙两图中，实验系统误差较大的是 ________(选填“甲”或“乙”)，原因是 __________________对实验的影响，使电容测量值 ______(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。(2)DIS系统软件记录的放电电流随时间变化的图像可能是图丙中的 ________。
(3)某同学选择了正确的实验电路图，经过实验操作获得了多组数据，如表所示：
请根据以上数据，在图丁中作出Q-U图像，由图像可得该电容器的电容是 ________ μF(结果保留两位有效数字)。
(4)该同学是通过滑动变阻器来改变电容器的充电电压的，请结合上述电路原理图，在图戊的方框内作出能改变电容器充电电压的电路原理图。(5)该同学在完成电容的测量实验后，把一多用表的选择开关调到欧姆挡，正确调零后把红黑表笔同时与电容器的两极接触，请你描述接触后多用表指针的偏转情况。
(4)按要求对图甲对进行改进后，又能调压，又能测电容的电路图如图所示