2024高考物理一轮复习 第41讲 观察电容器的充、放电现象（课件）

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1、理解和掌握观察电容器的充放电现象实验原理，并会做出必要的误差分析。2、能够在原型实验基础上，通过对实验的改进或者创新，做出同类探究。
知识点　实验目的、器材、原理、步骤、注意事项、误差分析
1.实验原理（1）电容器充电:电源使电容器的两极板带上等量异种电荷的过程,如图甲。（2）电容器放电:用导线将充好电的电容器的两极板相连,使两极板的异种电荷中和的过程,如图乙。（3）电容器充放电时的能量转化:充电后,电容器储存了电能。放电时,储存的电能释放出来,转化为其他形式的能。
考向1 实验原理与操作
考向2 数据处理与误差分析
知识点1　实验器材的改进
知识点2　实验思路的改进
组成LC振荡电路，一个实验分饰两角
考向1 实验原理的改进
1．在测定电容器的电容的实验中，将电容器、电压传感器、阻值为3kΩ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U—t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）该电容器的电容值为 F（结果保留2位有效数字） ；（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。你认为该同学的说法是 的（选填“正确”或“错误”）。
考向2 实验器材的创新
（1）先接通开关K1，给电容器充电，然后断开开关K1，再闭合开关K2，电容器放电，电阻R中电流的方向为 （选填“a到b”或“b到a”）；
（2）闭合开关K2的同时开始计时，通过计算机在同一坐标系中描绘出电压U和电流I随放电时间t的变化图线，如图乙所示。图中电流I随时间t的变化图线与坐标轴围成的阴影面积的物理意义是 ，图中阴影面积S1与阴影面积S2的比值是 ；（3）若用计算机测得图中阴影面积S1=916.13mA•s，则该电容器的电容为 F。（结果保留两位有效数字）
5．某同学利用电流传感器探究电容器的对电感和电阻的放电情况。电路图如图甲所示，电流传感器可以在电脑端记录电流随时间变化的图线。 （1）第一次探究中该同学先将开关投掷1，待电路稳定后再掷向3，得到的电流图像如图乙所示，该同学从I-t图像的面积（小格子的个数）计算得出电容器电荷量的大小。关于本次实验探究，下列判断正确的是( )A．若已知电源电动势，可知该电容器的电容B．若只增大电阻箱R的阻值，电容器放电的时间将变短C．电阻R增加，I-t图像的面积将增大D．电容器在放电过程中，两端电压保持不变
考向3 实验思路的创新
（2）第二次探究中，该同学先将开关掷向1，待电路稳定后再掷向2，探究LC振荡电路的规律。①若将电源的电动势增大，则LC振荡电路的频率将 （填“增大”、“减小”或“不变”）②若已知电容C，并测得电路的固有振荡周期为T，即可求得电感L，为了提高测量精度，需多次改变C值并测得相应的T值，现将测得的六组数据标示在以C为横坐标，T2为纵坐标的坐标纸上，如图中用“•”表示作图点。 ③根据图中给出的数据点作出T2与C的关系图线； ④求得L的值是 H。
（2023年山西卷高考真题）在“观察电容器的充、放电现象”实验中，所用器材如下：电池、电容器、电阻箱、定值电阻、小灯泡、多用电表、电流表、秒表、单刀双掷开关以及导线若干。 （1）用多用电表的电压挡检测电池的电压。检测时，红表笔应该与电池的 （填“正极”或“负极”）接触。
（2）某同学设计的实验电路如图（a）所示。先将电阻箱的阻值调为人R1，将单刀双掷开关S与“1”端相接，记录电流随时间的变化。电容器充电完成后，开关S再与“2”端相接，相接后小灯泡亮度变化情况可能是 。（填正确答案标号）A．迅速变亮，然后亮度趋于稳定B．亮度逐渐增大，然后趋于稳定C．迅速变亮，然后亮度逐渐减小至熄灭
（3）将电阻箱的阻值调为R2(R2>R1)，再次将开关S与“1”端相接，再次记录电流随时间的变化情况。两次得到的电流I随时间t变化如图（b）中曲线所示，其中实线是电阻箱阻值为 （填“R1”或“R2”）时的结果，曲线与坐标轴所围面积等于该次充电完成后电容器上的 （填“电压”或“电荷量”）。