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实验抢分专练(九) 观察电容器的充、放电现象
(40分钟 50分)
1.(6分)(2022·北京等级考)利用如图所示电路观察电容器的充、放电现象,其中E为电源,R为
定值电阻,C为电容器,A为电流表,V为电压表。下列说法正确的是( )
A.充电过程中,电流表的示数逐渐增大后趋于稳定
B.充电过程中,电压表的示数迅速增大后趋于稳定
C.放电过程中,电流表的示数均匀减小至零
D.放电过程中,电压表的示数均匀减小至零
2.(8分)(2023·朔州模拟)电容器是一种重要的电学元件,在电工、电子技术中应用广泛。使用
图甲所示电路观察电容器的充、放电过程。电路中的电流传感器与计算机相连,可以显示电
路中电流随时间的变化关系。图甲中直流电源电动势 E=8 V,实验前电容器不带电。先使S与
“1”端相连给电容器充电,充电结束后,使S与“2”端相连,直至放电完毕。计算机记录的电流
随时间变化的I -t曲线如图乙所示。(1)乙图中阴影部分的面积S __________(选填“>”“<”或“=”)S ;
1 2
(2)计算机测得S =1 203 mA·s,则该电容器的电容为__________F;(保留两位有效数字)
1
(3)由甲、乙两图可判断阻值R __________(选填“>”“<”或“=”)R 。
1 2
3.(9分)(2023·海淀区模拟)某同学用电流传感器和电压传感器研究电容器的放电情况,按如图1
连接电路,实验时,先将开关S与1端相连,待电路稳定后,将开关掷向2端,传感器将信息传入计
算机,屏幕上可以显示出电流、电压随时间变化的I-t图线、U-t图线。
(1)由图1可知,传感器2应为____________(选填“电流”或“电压”)传感器。
(2)计算机屏幕上显示的 I-t图线可能为选项图中的____________,U-t图线可能为选项图中的
________________。
(3)结合屏幕显示的I-t图线、U-t图线信息,可以估算出______________。A.电容器的电容
B.电容器储存的电荷量
4.(9分)(2024·武汉模拟)随着传感器技术的不断进步,传感器开始在中学实验室逐渐普及。某
同学用电流传感器和电压传感器做“观察电容器的充、放电现象”实验,电路图如图甲所示。
(1)先使开关K与1端相连,电源向电容器充电,这个过程很快完成,充满电的电容器上极板带
________电。
(2)然后把开关K掷向2端,电容器通过电阻R放电,传感器将电流、电压信息传入计算机,经处
理后得到电流和电压随时间变化的I-t、U-t曲线分别如图乙、丙所示。
(3)由图乙、丙可知,电容器充满电时的电荷量为________C,电容器的电容为________F。(保
留两位有效数字)
5.(9分)在“观察电容器的充、放电现象”实验中,给电容值为C的电容器充电后,放电时无论
采用何种放电方式,其两极板间的电势差U随电荷量Q的变化图像都相同。(1)请在图1中画出上述U-Q图像。类比直线运动中由v-t图像求位移的方法,可以推导出两极
板间电压为U时电容器所储存的电能E =__________(用C和U表示)。
p
(2)在如图2所示的放电电路中,R表示电阻。通过改变电路中元件的参数对同一电容器用相同
的电压充电后进行两次放电,对应的Q -t图线如图3中Ⅰ、Ⅱ所示。
①Ⅰ、Ⅱ两条图线不同是____________的改变造成的。
②在实际应用中,有时需要电容器快速放电,有时需要电容器均匀放电。依据①中的结论,说明
实现这两种放电方式的途径是: ____________。
(3)若某电容器的额定电压为 2.7 V,电容为10 F,其充满电后储存的电能为________J。(结果保
留3位有效数字)
6.(9分)图甲是一种测量电容器电容的实验电路图,实验通过对高阻值电阻放电的方法,测出电
容器充电至电压U时所带电荷量Q,从而求出待测电容器的电容C。某同学在一次实验时的情
况如下:A.按如图甲所示的电路图接好电路;
B.接通开关S,调节电阻箱R的阻值,使电流表的指针偏转接近满刻度,记下此时电流表的示数
是I =490 μA,电压表的示数U =8.0 V;
0 0
C.断开开关S,同时开始计时,每隔5 s读一次电流I的值,将测得数据标在图乙的坐标纸上(时间
t为横坐标,电流I为纵坐标),如图乙中小黑点所示。
(1)在图乙中画出I -t图像;
(2)图乙中图线与横坐标轴所围成面积的物理意义是________;
(3)该电容器电容为________F(结果保留2位有效数字);
(4)若某同学实验时把电压表接在E、D两端,则电容的测量值与它的真实值相比__________
(选填“偏大”“偏小”或“相等”)。
解析版
1.(6分)(2022·北京等级考)利用如图所示电路观察电容器的充、放电现象,其中E为电源,R为
定值电阻,C为电容器,A为电流表,V为电压表。下列说法正确的是( )A.充电过程中,电流表的示数逐渐增大后趋于稳定
B.充电过程中,电压表的示数迅速增大后趋于稳定
C.放电过程中,电流表的示数均匀减小至零
D.放电过程中,电压表的示数均匀减小至零
【解析】选B。充电过程中,随着电容器C两极板电荷量的积累,电路中的电流逐渐减小,电容
器充电结束后,电流表示数为零,A错误;充电过程中,随着电容器C两极板电荷量的积累,电压
表测量电容器两端的电压,电容器两端的电压迅速增大,电容器充电结束后,最后趋于稳定,B正
确;电容器放电过程的大致的I-t图像如图所示,
可知电流表和电压表的示数不是均匀减小至零的,C、D错误。
2.(8分)(2023·朔州模拟)电容器是一种重要的电学元件,在电工、电子技术中应用广泛。使用
图甲所示电路观察电容器的充、放电过程。电路中的电流传感器与计算机相连,可以显示电
路中电流随时间的变化关系。图甲中直流电源电动势 E=8 V,实验前电容器不带电。先使S与“1”端相连给电容器充电,充电结束后,使S与“2”端相连,直至放电完毕。计算机记录的电流
随时间变化的I -t曲线如图乙所示。
(1)乙图中阴影部分的面积S __________(选填“>”“<”或“=”)S ;
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(2)计算机测得S =1 203 mA·s,则该电容器的电容为__________F;(保留两位有效数字)
1
(3)由甲、乙两图可判断阻值R __________(选填“>”“<”或“=”)R 。
1 2
【解析】(1)题图乙中阴影面积S 和S 分别表示充电和放电中电容器上的总电荷量,所以两者
1 2
相等。
(2)由阴影面积代表电容器上的电荷量得
Q 1.203
Q=S =1.203 C,U=E=8 V,则C= = F≈0.15 F。
1
U 8
(3)由题图乙可知充电瞬间电流大于放电瞬间电流,且充电瞬间电源电压与放电瞬间电容器两
E E
极板电压相等,由 > ,解得R
