专题07 电容器的充电放电现象（解析版）.docx

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1、高二物理寒假作业（章节补弱+自测提高）专题07电容器的充电放电现象1.超级电容器（一般容量可达l5000F）能够在电动汽车启动时快速提供强大的电流（一般可达100-1500A）：物理兴趣小组利用高电阻放电法测一标示模糊的电容器的电容。实验步骤如下:（步骤1）按图甲电路图连接好电路；（步骤2）先使开关5与2端相连，电源向电容器充电，这个过程可在短时间内完成；（步喉3）断开开关，把多用电表调到电压档，调零后测量电容器两端的电压；（步骤4）再把开关S与1端相连，同时开始计时并测量数据，每隔5s或IoS读一次电流/的值，将测得数据填入预先设计的表格中；（步骤5）在如图乙所示的坐标纸上标出测量的数据点，

2、并用平滑的曲线把数据点连接起来。根据实验回答以下问题：（1）以下电子元件中，属于电容器的是（）（2）使用多用电表测量电容器电压时，红表笔应接在点（选填M或M）;（3）若多用电表测得电容器两端的电压为8V,可估算电容器的电容为F（结果保留两位有效数字）；（4）兴趣小组在实验中发现，使用多用电表电压档测量电容器电压，若测量时间过长时，会发现电表指针读数在缓慢减小，请分析产生这种现象的可能原因：【答案】AN9.710-41.010-3多用电表电压档不是理想电表，测量时电容器通过电表内阻放电,电容器两端电压减小【详解】（1）口由电学元件的形状进行识别，A图为电容，B图为电阻，C图为电二极管，D图为电感

3、线圈，故A正确，BCD错误；如图可知N端为高电势，所以红表笔与应接在N点；（3）3图象中每个小方格代表电荷量g=5010-65C=2.5104C共有31个小方格，因此电容器充电完成时储存的电荷量Q=31q=312.5104C=7.75103C电容器电容的测量值c二以等二F=9.7x1（T4F实验中发现，使用多用电表电压档测量电容器电压，若测量时间过长时，会发现电表指针读数在缓慢减小，原因是多用电表电压档不是理想电表，测量时电容器通过电表内阻放电，电容器两端电压减小。2.如图甲所示是观察电容器的充、放电现象的实验装置。电源输出电压恒为20V,S是单刀双掷开关，G为灵敏电流计，C为平行板电容器。（

4、I）当开关S接1时，平行板电容器充电，在充电开始时电路中的电流比较（填“大或小”）；（2）当开关S接2时，平行板电容器放电，流经G表的电流方向为（填响左或“向右）；（3）将G表换成电流传感器，电容器充电完毕后再放电，其放电电流随时间变化图像如图乙所示，电容器的电容值约为F（结果保留两位有效数字）。【答案】大向左1.7x10-3【详解】（1）开关接1时，对电容器充电，由于开始时甩容器两极板不带电，所以开始时充电电流较大；（2）当开关S接2,放电时正电荷从上极板流出，所以流经G表的电流方向是向左；（3）3根据q=t可知放电电流随时间变化曲线与X轴所围面积即为通过的电荷量，图像下共有42格，所以电容

5、器在全部放电过程中释放的电荷最约为Q=42x0.001x0.4C=1.68x1（）2c而所加电压U=E=IOV所以电容C=2=l68l-f=i.7x10-3fU103.电流传感器可以捕捉到瞬间变化的电流，它与计算机相连，可直接显示出电流随时间变化的图像。电容器的充、放电电路如图甲所示，直流电源输出电压恒为7V,定值电阻R阻值较大。先使开关S与1端相连，电源向电容器充电，然后把开关S掷向2端，电容器通过电阻R放电。计算机屏幕上显示的电容器放电时的/T图像如图乙所示。试回答下列问题：（计算结果均保留两位有效数字）(1)电容器放电时流过电阻R的电流方向为(填“从右向左或从左向右)；(2)根据图像估算

6、出电容器在全部放电过程中释放的电荷量为C；(3)根据前面的信息估算出该电容器的电容为Fo【答案】从右向左29xl()T4.1IO-4【详解】(1)1由图可知，充电后电容器上端为正极，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的电流方向从右向左；(2)2根据图象的含义，IllQ=所以竖直狭长矩形的面积表小为：在0.1s内电容器的放电量：根据横轴与纵轴的数据可知，一个格子的电量为夕=02mA0.4s=0.08x10(由大于半个算一个，小于半个舍去，可得图像包含的格子个数为36个，所以释放的电量为Q=36x0.08x1(T3C2.9x(3C网由c代入数据得C=4.1x1(4F4 .

7、电路中电流大小可以用电流传感器测量，用电流传感器和计算机可以方便地测出电路中电流随时间变化的曲线。某兴趣小组要测定一个电容器的电容，选用器材如下：待测电容器(额定电压为16V)；电流传感器和计算机：直流稳压电源；定值电阻Ro=Io0。、单刀双掷开关；导线若干；实验过程如下：按照图甲正确连接电路；将开关S与1端连接，电源向电容器充电;将开关S掷向2端，测得电流随时间变化的-t图线如图乙中的实线所示;利用计算机软件测出i-t曲线和两坐标轴所围的面积。请回答下列问题：（1）已知测出的i-t曲线和两坐标轴所围的面积为42.3mAs,则电容器的电容C=F；（2）若将定值电阻换为R=180,重复上述实验步

8、骤，则电流随时间变化的it图线应该是图丙中的曲线（选填b或C）。【答案】4.7x10【详解】（1）由At图像得到开始时电流为/=9OmA=O.09A故最大电压为U=%=009Al00C=9V故电容为Cq=拦鬻3=4.7x10换用限值为180。的定值电阻，根据n=冬则第2次实验的最大电流小些，故选c。A5 .电流传感器可以像电流表一样测量电流，它可以和计算机相连，能画出电流与时间的变化图象。某同学利用电流传感器设计了甲图所示的电路来观察电容器充、放电过程。当他将开关S接1时，待充电完成后，把开关S再与2接通，电容器通过电阻R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/T图象如图

9、乙所示。请根据以上操作回答：（I）电容器充电完毕后，上极板带（选填“正电荷或负电荷）（2）电容器放电时，通过电阻R的电流方向是（选填由。到b或由b到。”）（3）已知图形与时间轴围成的面积表示电荷量，根据图象估算出电容器全部放电过程中释放的电荷量为C,若该同学使用的电源电动势为6V,该电容器电容为F.（均保留2位有效数字）（4）该同学又利用图2所示的电路，探究电路元件对电容器充电过程的影响。R表示电阻，E表示电源（不计内阻）他改变电路中元件的的参数对同电容器进行两次充电，得到了两条对应的夕T曲线，如图3所示。导致两条曲线不同是（选填E或N）的改变造成的。（5）电容器作为储能器件，在生产生活中有广

10、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。请在图1中画出U图像“类比直线运动中由VT图像求位移的方法，当两极间电压为U时，电容器所储存的电能EP=o【答案】正电荷由b到03.04x10-35.1104RCU2【详解】（1）1由图可知，开关S接1时，电容器上极板与电源正极相连，充电完成后，上极板带正电；（2）电容器放电时，电容器充当电源，由于上极板带正电，通过电阻R的电流方向是由b到Q；(3) 3114根据。=可知图形与时间轴围成的酶弹示电荷量,根据横轴9纵轴的数据可知,一个格子的电荷量为8x1(5c,由大于半格驾个，小于半格舍去

11、,因此图像所包含的格子个数为38,所以释放的电荷量为4=8l(5c38=3.04l(3c电容器的电容c=2=-Fy5.1l(4FU6(4) 5电源电阻不计，当电容器充满电后，电容器两端电压等于电源电动势。由图可知，充电时间不同,而最大电量相等，故说明图象不同的原因是电阻月的改变造成的；根据电容的定义式C吟得U=言可知电压U与电量为正比例关系，故图像如图所示根据图像的性质，图像与g轴围成的面积表示电能，可得=；C(726 .如图所示，在实验：探究影响平行板电容器电容的因素中，给平行板电容器充上一定量的电荷后,将电容器的两极板A、B分别跟静电计的指针和外壳相连(接地)。现请回答下列问题：(1)将B

12、极板向左移动少许，则静电计指针的偏转角将:将B极板向下移动少许，则静电计指针的偏转角将：将一块金属板插入A、B两极板之间，则静电计指针的偏转角将o(均选填“增大”减小或不变)(2)实验中使用静电计目的是观察电容器的变化情况。(选填“电量电容”或电压)(3)该实验采用的方法是oA.理想实验法B.控制变量法C.等效替代法【答案】增大增大减小电压B【详解】（1）静电计指针的偏转角与电容器两极板间的电压成正比，根据电容的决定式。=枭和电容的定义式C=E可知：将B极板向左移动少许，电容器两板间的距离d增加，电容C减小，而电容的电量Q不变，电容器板间电势差U增大，静电计指针的偏转角增大；将B极板向下移动少

13、许，电容器两板间的正对面积S减小，电容C减小，而电容的电量Q不变，电容器板间电势差U增大，静电计指针的偏转角增大；将一块金属板插入48两极板之间，由于静电感应，相当于电容器两板间的距离d减小，电容C增加，而电容的电量Q不变，电容器板间电势差U减小，静电计指针的偏转角减小；（2）静电计就是一个简易电容器，与原电容器并联U相同，故其测的是电压：（3）本实验在比较物理变量时总是要控制另一些物理量不变，故用的是控制变量法。7 .如图甲所示是观察电容器的充，放电现象的实验装置。S是单刀双掷开关，G为灵敏电流计，C为平行板电容器。（1）当开关S接时（选填1或2），平行板电容器充电，在充电开始时电路中的电流

14、比较（选填“大或小电容器放电，流经G表的电流方向与充电时（选填“相同”或“相反）（2）在电容器放电实验中，接不同的电阻放电，图丙中放电电流的图线的。、b、C、三条曲线中对应电阻最大的一条是（选填或U）。【详解】（1）充电要与电源相连，故开关要接1,由于极板上无电荷，刚开始充电时电流较大：3充电时电源正极接电容器上板，放电时正电荷从上极板流出，所以流经G表的电流方向与充电时相反：（2）4j刚开始放电时，电容器极板上的电压与电源电质相同为8V,则放电的最大电流（=看所以最大电流较小对应的电阻较大，故C曲线符合要求。8.某同学利用如图所示电路观察电容器的充、放电现象，电流传感器与计算机相连，可以显示

15、出电流/随时间t变化的图像。（1）在充电过程中，测绘的充电电流/随时间t的图像可能是如图中的.（2）图为传感器中电容器放电时的电流/随时间t的图像，则。到5.5to时间内图像与时间轴所围的面积的物理意义是。【答案】A电容器在这段时间内放出的电量【详解】（1）口电容器充电时，随着电荷的增加，电容器两端电压逐渐升高，所以充电电流逐渐减小且电流减小的越来越慢，充满电荷之后，电流为零，故选A。（2）2根据Q=由微元法可知电容器在05.5，。时间内，图线与坐标轴围成的面积表示电容器在这段时间内放出的电量。令1关注有礼令学科网中小学资源库扫码关注可免费领取180套PPT教学模版令海量教育资源一触即达令新鲜活动资讯即时上线不学箱网