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考点57实验:观察电容器的充、放电1.[2022·北京卷]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.利用DIS电流传感器可以测量电容器的电容.让充电后的电容器通过大电阻R放电,电流传感器A与计算机连接,记录放电电流I随时间t变化的图像,图像与坐标轴围成的面积,数值上等于电容器的带电荷量Q(可用D
IS系统软件计算)Q与充电电压U的比值即为电容器的电容C.(1)图1、图2为放电法测量电容的两种电路原理图,开关S先与1端相连,充电结束后,读出电压表的示数.然后把开关掷向2端,记录It图像,测量出电容器的带电荷量Q
.在两图中,实验系统误差较大的是________(选填“图1”或“图2”),原因是________________________________________________________对实验的影响,使电容测量值________(选填“偏大”“偏小”或“
不变”).(2)DIS系统软件记录的放电电流I随时间t变化的图像可能是________.3.用下列器材测量电容器的电容:一块多用电表,一台直流稳压电源,一个待测电容器(额定电压16V),定值电阻R1=100Ω,定值电阻R2=150Ω,电流传感器、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1次①将电阻R1等器材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.②将开关S掷向2端,测得电流随时间变化的it曲线如图乙中的实线a所示.第2次③用电阻R2替换R
1,重复上述实验步骤①②,测得电流随时间变化的it曲线如图乙中的某条虚线所示.说明:两次实验中电源输出的直流电压恒定且相同.请完成下列问题:(1)充电完毕后,该电容器________(选填“上”或“下”)极板带正电荷.若电容器的放电的电荷量为Q,则电容器所带的电荷量为____
____.(2)第2次实验中,电阻R2两端的最大电压与第一次实验中电阻R1两端的最大电压________(选填“相等”“大于”或“小于”),电流随时间变化的it曲线应该是图丙中的虚线________(选填“b”“c”或“d”).4.
在“用传感器观察电容器的充、放电过程”实验中,按图1所示连接电路.电源电动势为8.0V,内阻可以忽略.单刀双掷开关S先跟2相接,某时刻开关改接1,一段时间后,把开关再改接2.实验中使用了电流传感器来采集电流随时间的变化情况.(1)开关S改接2后,电容器进行的是________(选
填“充电”或“放电”)过程.此过程得到的It图像如图2所示,图中用阴影标记的狭长矩形的面积的物理意义是________________________________________________.如果不改变电路
其他参数,只减小电阻R的阻值,则此过程的It曲线与坐标轴所围成的面积将________(选填“减小”“不变”或“增大”).(2)若实验中测得该电容器在整个放电过程中释放的电荷量Q=3.44×10-3C,则该电容器的电容为________
μF.(3)关于电容器在整个充、放电过程中的qt图像和UABt图像的大致形状,可能正确的有________(q为电容器极板所带的电荷量,UAB为A、B两板的电势差).5.某兴趣小组想自制一个电容器.如图所示,他们用两片锡箔纸做电极,在两层锡箔纸中间夹以电容纸(某种绝缘介质),一起卷成圆柱
形,然后接出引线,再密封在塑料瓶当中,电容器便制成了.(1)为增加该电容器的电容,应当________(填正确答案标号).A.增大电容器的充电电压B.减小电容器的充电电压C.锡箔纸面积尽可能大D.锡箔纸卷绕得尽可能
紧(2)为了测量该电容器电容的大小,由于实验室没有电容计,该小组采用了如图所示的电路进行测量.其中电压传感器和电流传感器可以在计算机上显示出电压和电流随时间变化的Ut、It图像.先将开关S置于a端,电压和电流
随时间变化图像分别如图1、2所示,则该电容器充满电后所带的电荷量约为Q=________C;电容大小约为C=________F.(结果均保留两位有效数字)(3)在(2)问基础上,电容器充满电后,t0时刻再把开关S置于b端,则以下电流和电压随时间变化的图像符合实际的是
________(填正确答案标号).