高考回归复习电学实验之观察电容器的充电和放电包含答案.docx

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高考回归复习电学实验之观察电容器的充电和放电包含答案

高考回归复习—电学实验之观察电容器的充电和放电

1．在“用传感器观察电容器的充电和放电”实验中，电路图如图甲．一位同学使用的电源电动势为8.0V，测得放电的I-t图象如图乙所示．

（1）若按“四舍五入”法，根据“I-t图线与两坐标轴包围面积”，试计算电容器全部放电过程的放电量为______；

（2）根据以上数据估算电容器的电容值为_________．

2．如图甲连接电路，选用8V直流电源，470微法的电解电容器。

当单刀双掷开关s掷向1端，电源向电容器充电。

然后把开关掷向2端，电容器通过电阻R放电，传感器将电流信息传入计算机，屏幕上显示出如图乙所示的电流随时间变化曲线。

一位同学对实验进行了一些分析，其中正确的是_______

A、开关s掷向2端时，流经电流传感器的电流方向从B到A

B、放电过程中电容器的电容C、电荷量Q、电压U都变小

C、Ι-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

D、电容器充电完毕时，储存的电能约为0.015J

3．在“用传感器观察电容器的充电和放电”实验中，电路图如图．一位同学使用的电源电动势为10.0V，测得放电的I-t图像如图所示．

（1）若按“四舍五入（大于半格算一个，小于半格舍去）”法，根据“I-t 图线与两坐标轴包围面积”，电容器在全部放电过程中释放的电荷量约为_________C．（结果保留两位有效数字）

（2）根据以上数据估算电容器的电容值为_________F．（结果保留两位有效数字）

（3）如果将电阻R换一个阻值更大的电阻，则放电过程释放的电荷量___________（选填“变多”、“不变”或“变少”）．

4．在测定电容器电容的实验中，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S按图甲所示电路图进行连接。

先使开关S与1相连，电源给电容器充电，充电完毕后把开关S掷向2，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图线如图乙所示，图丙为由计算机对图乙进行数据处理后记录了“峰值”及图线与时间轴所围“面积”的图像。

（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________（填“相同”或“相反”），大小都随时间________（填“增大”或“减小”）。

（2）该电容器的电容为________F（结果保留两位有效数字）。

（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，请你分析并说明该同学的说法是否正确________。

5．某同学欲测量一电容器的电容，他采用高电阻放电法来测量，电路图如图甲所示．其原理是测出电容器在充电电压为U时所带的电荷量Q，从而求出其电容C．该实验的操作步骤如下：

（1）先判断电容器的好坏，使用万用表的电阻挡进行测量，观察到万用表指针向右偏转较大角度，又逐渐返回到起始位置，此现象说明电容器是____（选填“好”、“坏”）的；

（2）按如图甲所示电路原理图连接好实验电路，将开关S接通____（选填“1”、“2”），对电容器进行充电，调节可变电阻R的阻值，再将开关S接通另一端，让电容器放电，观察微安表的读数，直到微安表的初始指针接近满刻度；

（3）此时让电容器先充电，记下这时的电压表读数U0=2.9V，再放电，并同时开始计时，每隔5s或10s读一次微安表的读数i，将读数记录在预先设计的表格中。

根据表格中的12组数据，以t为横坐标，i为纵坐标，在乙图所示的坐标纸上描点（图中用“×”表示），请在图上作出电流i与时间t的曲线______;

（4）根据以上实验结果和图象，算出该电容器的电容约为____F（结果保留两位有效数字）．

6．某同学利用电容器放电测电容，实验步骤如下：

（1）按图甲连好电路，变阻器

的滑片先移到最___（填“上端”或“下端”），电阻箱R调至最大值。

（2）闭合

，调节__，使电压表的示数为一个合适的值，然后闭合S，给电容器充电，稳定时，电压表和电流表的示数分别为2.5V、288μA。

（3）同时断开

和S并开始计时，这时电容器通过R放电，每隔一段时间（如5s）记录一次电流值，直到电流消失。

（4）作出放电电流IC随时间t的变化图象如图所示．根据图象算出电容器初始时所带的电量Q＝____C（保留1位有效数字）。

（6）调节

，改变电压表的示数，重复（3）、（4）、（5），求出电容的多个值，再取平均值，即能准确测出电容器的电容C=___。

7．电流传感器可以像电流表一样测量电流。

不同的是它的反应非常快，可以捕捉到瞬间的电流变化。

此外，由于它与计算机相连，还能显示出电流随时间变化的I-t图像。

如图甲所示连接电路。

直流电源电动势8V，内阻可忽略，电容器可选几十微法的电解电容器。

先使开关S与1端相连，电源向电容器充电，这个过程可在短时间内完成。

然后把开关S掷向2端，电容器通过电阻R放电，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图像，一位同学得到的I-t图像如图乙所示。

（1）在图乙I-t图中用阴影标记了一个竖立的狭长矩形（在图的1s附近），这个阴影面积的物理意义是_______________。

（2）根据I-t图像可估算电容器在全部放电过程中释放的电荷量为__________________。

（3）如果不改变电路其他参数，只增大电阻R，充电时I-t曲线与横轴所围成的面积将___________（填“增大、不变、变小”）；充电时间将_______________（填“变长、不变、变短”）。

8．用高电阻放电法测电容的实验，是通过对高阻值电阻放电的方法，测出电容器充电电压为U时，所带的电量为Q，从而再求出待测电容器的电容C．某同学的实验情况如下：

（1）按图甲所示电路连接好实验电路；

（2）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，记下这时电流表的示数I0＝490μA及电压表的示数Uo＝6.2V，I0和U0分别是电容器放电的初始电流和电压；

（3）断开开关S，同时开始计时，每隔5s或10s测一次电流I的值，将测得数据填入预先设计的表格中，根据表格中的数据（10组）表示在以时间t为横坐标、电流I为纵坐标的坐标纸上，如图乙中用“×”表示的点．

试根据上述实验结果，在图乙中作出电容器放电的I-t图象,并估算出该电容器两端的电压为U0时所带的电量Q0约为___________C；该电容器的电容C约为____________F

9．电流传感器可以像电流表一样测量电流，不同的是反应比较灵敏，且可以和计算机相连，能画出电流与时间的变化图像。

图甲是用电流传感器观察充、放电过程的实验电路图，图中电源电压为6V。

先使开关S与1接通，待充电完成后，把开关S再与2接通，电容器通过电阻放电，电流传感器将电流信息传入计算机，显示出电流随时间变化的I－t图像如图乙所示。

根据图像估算出电容器全部放电过程中释放的电荷量为________C，该电容器电容为________μF。

（均保留3位有效数字）

10．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8V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。

（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）根据图象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。

（所有结果均保留两位有效数字）

11．电容器作为储能器件，在生产生活中有广泛的应用．对给定电容值为C的电容器充电，无论采用何种充电方式，其两极间的电势差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，求两极间电压为U时电容器所储存的电能Ep．

（2）在如图2所示的充电电路中，R表示电阻，E表示电源（忽略内阻）．通过改变电路中元件的参数对同一电容器进行两次充电，对应的q–t曲线如图3中①②所示．

a．①②两条曲线不同是______（选填E或R）的改变造成的；

b．电容器有时需要快速充电，有时需要均匀充电．依据a中的结论，说明实现这两种充电方式的途径．

__________________

（3）设想使用理想的“恒流源”替换

（2）中电源对电容器充电，可实现电容器电荷量随时间均匀增加．请思考使用“恒流源”和

（2）中电源对电容器的充电过程，填写下表（选填“增大”、“减小”或“不变”）．

“恒流源”

（2）中电源

电源两端电压

____

____

通过电源的电流

____

____

12．

（1）用单摆测定重力加速度的实验装置如图所示。

①对测量原理的理解正确的是__________。

（选填选项前的字母）

A．由

可知，T一定时，g与l成正比

B．由

可知，l一定时，g与T2成反比

C．单摆的振动周期T和摆长l可用实验测定，由

可算出当地的重力加速度

②若测量结果得到的g值偏大，可能是因为________。

（选填选项前的字母）

A．组装单摆时，选择的摆球质量偏大

B．测量摆长时，将悬线长作为单摆的摆长

C．测量周期时，把n次全振动误认为是（n＋1）次全振动

③下表是某同学记录的实验数据，并做了部分处理。

组次

1

2

3

4

5

6

摆长l/cm

40.00

50.00

60.00

80.00

100.00

120.00

50次全振动时t/s

63.0

74.0

77.5

89.5

100.0

109.5

周期T/s

1.26

1.48

1.55

1.79

2.19

周期的平方T2/s2

1.59

2.01

2.40

3.20

4.80

请计算第5组实验中的T2=____________s2。

④将上表数据输入计算机，可得到右图所示的l－T2图像，图线经过坐标原点，斜率k=0.25m/s2。

由此求得重力加速度g＝________m/s2。

（π2=9.87，此空答案保留3位有效数字）

（2）在测定电容器电容值的实验中，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。

请你分析并说明该同学的说法是否正确。

13．如图甲所示是一种测量电容的实验电路图，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=490μA，电压表的示数U0=6．0V，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5S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）若某同学实验时把电压表接在E、D两端，则电容的测量值比它的真实值____（填“大”、“小”或相等）．

14．如图1所示是一种测量电容的实验电路图，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时所带的电荷量Q，从而再求出待测电容器的电容C．某同学在一次实验时进行了如下操作：

A．按图1所示的电路图接好电路；

B．接通开关S，调节电阻箱R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I0=49.0mA，电压表的示数U0=10.0V，I0、U0分别是电容器放电时的初始电流和电压；

C．断开开关S，同时开始计时，每隔5s读一次电流值，将测得数据标在如图2所示的坐标纸上（图中小黑点）

（1）在图2中画出I-t图线；

（2）图2中图线与坐标轴所围成面积的物理意义是__________________________________；

（3）该电容器的电容为________F．（结果保留两位有效数字）

15．实验小组为测量某电容器的电容（耐压值较大，不存在击穿电容器的可能），从实验室找到了以下实验仪器：

多用电表、直流稳压电源、定值电阻R1（阻值未知）、定值电阻R2=100Ω、电流传感器（相当于理想电流表）、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：

实验次数

实验步骤

第一次

①用多用电表的欧姆“×10”挡测量电阻R1的阻值，指针偏转如图甲所示

②将电阻R1等器材按照图乙连接电路，将开关S掷向1端，电源向电容器充电

③将开关S掷向2端，测得电流随时间变化的

曲线如图丙中的实线a所示

第二次

④在其他条件不变的情况下用电阻R2替换R1，重复实验步骤②③，测得电流随时间变化的

曲线如图丁中的某条虚线所示。

请完成下列问题

（1）由图甲可知，电阻R1的阻值的测量值为__________Ω。

（2）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

曲线和两坐标轴所围的面积为40.8mA

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C=__________F。

（结果均保留两位有效数字）

（3）第2次实验中，电流随时间变化的

曲线可能是图丁中的虚线______（选填“b”、“c”或“d”）。

参考答案

1．

（1）3.36×10-3C到3.52×10-3C；

（2）0.42×10-3F到0.44×10-3F

2．CD

3．0.016-0.0180.0016-0.0018不变

4．相反减小1.0×10－2正确

5．好1

2.6×10-3~3.0×10-3之间

6．下端

4×10－3C1.6×103μF

7．通电0.2秒充入电容（流过电阻R）的电荷量（1.4~1.8）

10-3不变变长

8．

（1）用平滑曲线连接（8.0---9.0）×10-3C

9．3.04×10－3507

10．从右向左2.4×10－3～2.6×10－3C3.0×10－4～3.3×10－4F

11．

R要快速度充电时，只要减小图2中的电阻R；要均匀充电时，只要适当增大图2中的电阻R即可增大不变不变减小

12．CC4.009.87相反，减小1.0×10－2正确

13．

（1）在开始放电时电容器所带的电量；

（2）1．0×10-3（3）小

14．

电容器刚开始放电时所带的电荷量或电容器充电完成时所带的电荷量

~

15．1608.05.1×10-3b