高三电学实验复习—观察电容器的充、放电现象习题选编(包含答案)

实验：观察电容器的充、放电现象习题选编

1、某实验小组做 “观察电容器充、放电现象”的实验。

（1）同学甲用图所示的电路做实验。实验器材有电源、电阻、电容器、电流表、电压表以及单刀双掷开关。关于电源和电流表的选取，下列说法正确的是__________。

A ．交流电源、零刻度线在左侧的电流表

B ．交流电源、零刻度线在中间的电流表

C ．直流电源、零刻度线在左侧的电流表

D ．直流电源、零刻度线在中间的电流表

（2）同学乙将同学甲电路中的电流表和电压表换成电流传感器和电压传感器。

同学乙先使开关S 与1端相连，稳定后得到图甲和图乙所示的图像，然后把开关S 掷向2端，稳定后得到图丙和图丁所示的图像。根据图像，在表格内各空格处填上合理的答案。

（3）同学丙多次测量，获取某电容器实验数据，绘制出的图形如下所示，其中正确的是（__________）

【答案】D 充电减小增大放电减小减小BCD

2、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”）．

【答案】0.016-0.018 0.0016-0.0018 不变

3、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”)。

【答案】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

4、如图所示，利用电流传感器可以在计算机上观察电容器充电、放电过程中电流的变化情况。先使开关S 与1端相连，电源向电容器充电，在充电过程中电容器极板a带__________电（选填“正”或“负”）。充电完毕后，把开关S掷向2端，电容器通过电阻R放电，电流传感器将电流信息传人计算机，描绘出电流随时间变化的关系。下面四个选项中描绘电容器放电过程中电流随时间变化的图像可能正确的是________。

【答案】正 A

5、在测定电容器电容的实验中，将电容器、电压传感器、阻值为3 kΩ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________。

【答案】相反 减小 1.0×

10－2 正确 6、电流传感器可以像电流表一样测量电流，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。照图甲连接电路，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 图像如图乙所示。

（1）在图中画一个竖立的狭长矩形（在图乙的最左边），它的面积的物理意义是__________（填写面积所代表物理量的名称）

（2）根据I -t 图像估算电容器在全部放电过程中释放的电荷量约为__________C （结果保留一位有效数字）。 （3）若对应开关S 与1端相连的充电过程，电荷量随时间变化的q -t 图像的示意图是怎样的？请在图丙中定性画出_______。

【答案】电荷量 3310-⨯ C

7、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 时所带的电荷量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0500I A μ=、电压表的示数0 6.0U V =，0I 和0U 分别是电容器放电的初始电流和初始电压，此时电阻箱R 的阻值为8.5k Ω，则电流表的内阻为________k Ω.

(3)断开开关S ，同时开始计时，每隔5s 或10s 读一次电流I 的值，将测得数据填入预先设计的表格中，根据表格中的数据在坐标纸上标出以时间t 为横坐标、电流I 为纵坐标的点，如图乙中用“×”表示的点.

(4)请在图乙中描绘出电流随时间变化的图线_______，并根据图线估算出该电容器两端电压为0U 时所带的电荷量0Q 约为________C ；(结果保留两位有效数字)

(5)根据公式________来计算电容器的电容.(只要求写出表达式，不要求计算结果)

【答案】3.5 38.010-⨯

00

Q C U = 8、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 ，测得电容器放电的i -t 图像如图乙所示。

（1）若按“四舍五入（大于半格算一个，小于半格舍去）”法， i-t 图线与两坐标轴包围面积表示的物理意义是_______；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）