新高考物理一轮复习分层提升练习专题48 实验观察电容器的充放电现象（原卷版）.doc

专题48实验观察电容器的充放电现象

导练目标

导练内容

目标1

教材经典实验方案的原理、步骤和数据处理

目标2

新高考的改进创新实验

【知识导学与典例导练】

教材经典实验方案的原理、步骤和数据处理

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。

2.实验操作

（1）电容器的充电：开关S合向1,电容器充电。

现象:

①白炽灯开始较亮,逐步变暗。

②的读数由大变小。

③的读数变大。

④最后的大小等于0,的大小等于电源电压。

⑤解释:电源正极向极板供给正电荷,负极向极板供给负电荷。电荷在电路中定向移动形成电流,两极板间有电压。S刚合上时,电源与电容器之间存在较大的电压,使大量电荷从电源移向电容器极板,产生较大电流,随着极板电荷的增加,极板间电压增大,电流减小。当电容器两极板间电压等于电源电压时,电荷不再定向移动,电流为0,灯不亮。

（2）电容器的放电：开关S合向2,电容放电。

现象:

①开始灯较亮,逐渐变暗,直至熄灭。

②开始较大,逐渐变小,电流方向与充电方向相反,直至指示为0。

③开始指示为电源电压,逐渐减小,直至为0。

④解释:放电过程中,由于电容器两极板间的电压使回路中有电流产生。开始这个电压较大,因此电流较大,随着电容器极板上的正、负电荷的中和,极板间的电压逐渐减小,电流也减小,最后放电结束,极板间不存在电压,电流为0。

⑤结论:当电容器极板上所储存的电荷量发生变化时,电路中就有电流流过;若电容器极板上所储存的电荷量恒定不变时,则电路中就没有电流流过。

3.分析与论证

当电容器极板上所储存的电荷发生变化时,电路中就有电流流过;若电容器极板上所储存的电荷量恒定不变时,则电路中就没有电流流过。电路中的平均电流为I=Δq

【例1】在“观察电容器的充、放电现象”实验中，

（1）用如图1所示的电容器做实验，电容器外壳上面标着“2200μF，10V”，下列说法正确的是_________；

A．电容器的击穿电压为10V

B．电压为10V时，电容器才正常工作

C．电容器电压为5V时，电容是2200μF

D．电容器电压为5V时，电容是1100μF

（2）把干电池SKIPIF10、电阻箱SKIPIF10、电容器SKIPIF10、电流表SKIPIF10、单刀双掷开关S按图2电路图连成实验电路如图3所示，将电阻箱SKIPIF10调到合适阻值。

①先使开关S接1，电源给电容器充电，观察到电流表指针偏转情况为____________；

A．逐渐偏转到某一刻度后保持不变?????????????B．逐渐偏转到某一刻度后迅速回到0

C．迅速偏转到某一刻度后保持不变?????????????D．迅速偏转到某一刻度后逐渐减小到0

②电容器充电完毕，断开开关，此时如图2所示电路图中电容器上极板____________（填“带正电”、“带负电”或“不带电”）；

③然后将开关S接2，电容器放电。在放电过程中，电路中的电流大小为SKIPIF10，电容器所带电荷量为SKIPIF10，电容器两极板电势差为SKIPIF10，电容器的电容为SKIPIF10。下面关于SKIPIF10、SKIPIF10、SKIPIF10、SKIPIF10随时间SKIPIF10的变化的图像，正确的是____________。

A．B．

C．D．

新高考的改进创新实验

【例2】在测定电容器电容的实验中，将电容器C、电压传感器、阻值为3kΩ的电阻R、电源（6V）、单刀双掷开关S按图甲所示电路图进行连接。先将开关S掷向1，电源给电容器充电，充电完毕后，将开关S掷向2，电容器放电，直至放电完毕。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图线如图乙所示；由计算机对图乙进行数据处理后得到的“峰值”及图线与时间轴所围“面积”的图像如图丙所示。（结果均保留两位，有效数字）

（1）充电过程中，流过电阻SKIPIF10的电流方向为______（填“向上”或“向下”）。

（2）电容器充电结束时的带电荷量为______SKIPIF10。

（3）该电容器的电容为_