2024-2025学年高二物理 同步学与练（ 人教版2019必修第三册）10.7 实验：观察电容器的充放电现象 （解析版）.docxVIP

10.7实验：观察电容器的充、放电现象

课程标准

物理素养

3.1.6观察电容器的充、放电现象。

物理观念：了解电容器的类型、特性及作用。了解影响平行板电容器电容大小的因素。

科学思维：分析电容器在充、放电过程中电流与电压的变化、电荷量的变化及能量转化情况。

科学探究：通过实验，观察电容器在充、放电过程中电流与电压的变化，分析电荷量变化及能量转化情况。

科学态度与责任：培养学生的实验观察能力和科学探究能力。

电容器充、放电现象中的三点注意

(1)电容器充电时电流流向正极板，电容器放电时电流从正极板流出，且充放电电流均逐渐减小至零。

(2)电容器充、放电过程，电容器的电容不变，极板上所带电荷量和电压按正比关系变化。

(3)电容器充、放电过程，I－t图中曲线与坐标轴围成的面积表示电容器储存的电荷量。

课前研读课本，梳理基础知识：

一、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。

二、实验操作

1．按图连接好电路。

2．把单刀双掷开关S接1，观察电容器的充电现象，并将结果记录在表格中。

3．将单刀双掷开关S接2，观察电容器的放电现象，并将结果记录在表格中。

4．记录好实验结果，关闭电源。

三、分析与论证

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。电路中的平均电流为I＝eq\f(Δq,Δt)。

四、注意事项

1．电流表要选用小量程的灵敏电流计．

2．要选择大容量的电容器．

3．实验要在干燥的环境中进行．

【题型一】电流方向的判断

【典型例题1】（多选）如图所示，电源电动势E=1.5V，内电阻r=0.5Ω，滑动变阻器R1的最大电阻，定值电阻，C为平行板电容器，其电容为3μF。将开关S与a接触，则（）

A.当R1的阻值增大时，R2两端的电压增大

B.稳定时R1消耗的最大功率为0.225W

C.将开关从a接向b，流过R3的电流流向为c→d

D.将滑动变阻器R1的接入最大电阻，则开关从a接向b，待电路稳定，流过R3的电荷量为

【答案】BC

【解析】A．当R1的阻值增大时，总电阻增大，总电流减小，则R2两端的电压减小，选项A错误；

B．将R2看做是电源的等效内阻则

当外电阻等于等效内阻时输出功率最大，即R1功率最大，则稳定时R1消耗的最大功率为

选项B正确；

C．开关接a时电容器右极板带正电，接b时右极板带负电，则将开关从a接向b，电容器先放电再反向充电，则流过R3的电流流向为c→d，选项C正确；

D．回路电流

开关接a时电容器带电量

右极板带正电；接b时电容器带电量

右极板带负电，

将开关从a接向b，待电路稳定，流过R3的电荷量为

选项D错误。

故选BC。

【典型例题2】如图所示是电容式话筒示意图，振动膜片涂有薄薄的金属层，膜后几十微米处是固定的金属片，两者构成了电容器的两极。当声音传至振动膜片时，带动膜片振动，引起两极板间距变化。则（）

A.膜片振动过程中电容器两极间电压恒定

B.膜片向右振动时通过电阻R的电流向左

C.声音频率越高时话筒的输出信号越强

D.膜片振动频率与声音频率无关

【答案】B

【解析】A．膜片振动过程中，电容器的电容变化会引起电路中的电流变化，电阻R两端的电压也随之变化，根据闭合电路的欧姆定律可知电容器两端的电压也会变化，故A错误；

B．膜片向右振动时极板间距减小，根据公式

可知电容增大，则电容器被充电，所以通过电阻R的电流向左，故B正确；

C．声音响度越大时，膜片的振幅越大，话筒的输出信号越强，故C错误；

D．膜片作受迫振动，振动频率与声音频率相同，故D错误。

故选B。

【对点训练1】如图所示，C1、C2是完全相同的两个电容器，P是电容器C1两极板间的一点，在电容器C2两极板间插入一块云母板。闭合开关，电路稳定后断开开关。将云母板从C2极板间抽出的过程，下列说法正确的是()

A．P点电势升高

B．电容器C2的电容增大

C．灵敏电流计中有向右的电流

D．电容器C1两极板间的电场强度变小

解析：选A闭合开关，电路稳定后再将开关断开，两电容器极板上的带电荷量不变，根据C＝eq\f(εrS,4πkd)，电容器C2极板间云母板抽出的过程，相对介电常数εr减小，其他条件不变，则电容器C2的电容减小，B错误；由U＝eq\f(Q,C)可知，电容器C2极板间的电势差变大，电容器C2处于放电状态，电容器C1处于充电状态，灵敏电流计中有向左的电