2019學(xué)年高中物理 第一章 第8節(jié)第2課時(shí) 實(shí)驗(yàn)觀察電容器的充、放電學(xué)案 復(fù)習(xí)專(zhuān)用新人教版必用2

第 2 課時(shí)實(shí)驗(yàn)：觀察電容器的充、放電1.實(shí)驗(yàn)原理(1)電容器的充電過(guò)程如圖 1 所示，當(dāng)開(kāi)關(guān) S 接 1 時(shí)，電容器接通電源，在電場(chǎng)力的作用下自由電子從正極板經(jīng)過(guò)電源向負(fù)極板移動(dòng)，正極板因失去電子而帶正電，負(fù)極板因獲得電子而帶負(fù)電.正、負(fù)極板帶等量的正、負(fù)電荷.電荷在移動(dòng)的過(guò)程中形成電流.在充電開(kāi)始時(shí)電流比較大(填“大”或“小”)，以后隨著極板上電荷的增多，電流逐漸減小(填“增大”或“減小”)，當(dāng)電容器兩極板間電壓等于電源電壓時(shí)電荷停止移動(dòng)，電流 I0.圖 1(2)電容器的放電過(guò)程)如圖 2 所示，當(dāng)開(kāi)關(guān) S 接 2 時(shí)，將電容器的兩極板直接用導(dǎo)線連接起來(lái)，電容器正、負(fù)極板上電荷發(fā)生中和.在電子移動(dòng)過(guò)程中，形成電流，放電開(kāi)始電流較大(填“大”或“小”)，隨著兩極板上的電荷量逐漸減小，電路中的電流逐漸減小(填“增大”或“減小” ，兩極板間的電壓也逐漸減小到零.圖 2實(shí)驗(yàn)器材：6V 的直流電源、單刀雙擲開(kāi)關(guān)、平行板電容器、電流表、電壓表、小燈泡2.實(shí)驗(yàn)步驟(1)按圖 3 連接好電路.圖 31(2)把單刀雙擲開(kāi)關(guān) S 打在上面，使觸點(diǎn) 1 和觸點(diǎn) 2 連通，觀察電容器的充電現(xiàn)象，并將結(jié)果記錄在表格中.(3)將單刀雙擲開(kāi)關(guān) S 打在下面，使觸點(diǎn) 3 和觸點(diǎn) 2 連通，觀察電容器的放電現(xiàn)象，并將結(jié)果記錄在表格中.(4)記錄好實(shí)驗(yàn)結(jié)果，關(guān)閉電源.實(shí)驗(yàn)記錄和分析：實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目燈泡電容器充電電流表 1電壓表燈泡電容器放電電流表 2電壓表實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象燈泡的亮度由明到暗最后熄滅(選填“明”“暗”或“熄滅”)電流表 1 的讀數(shù)由大到小最后為零(選填“大” 小”或“零”)電壓表的讀數(shù)由小(選填“大”或“小” 到大(選填“大”或“小”)最后為 6V燈泡的亮度由明到暗最后熄滅(選填“明”“暗”或“熄滅”)電流表 2 的讀數(shù)由大到小最后為零(選填“大” 小”或“零”)電壓表的讀數(shù)由大(選填“大”或“小” 到小(選填“大”或“小”)最后為 0V3.注意事項(xiàng)(1)電流表要選用小量程的靈敏電流計(jì).(2)要選擇大容量的電容器.(3)實(shí)驗(yàn)要在干燥的環(huán)境中進(jìn)行.(4)在做放電實(shí)驗(yàn)時(shí)，在電路中串聯(lián)一個(gè)電阻，以免燒壞電流表.一、電容器充、放電現(xiàn)象的定性分析例 1如圖 4 所示實(shí)驗(yàn)中，關(guān)于平行板電容器的充、放電，下列說(shuō)法正確的是()2圖 4A.開(kāi)關(guān)接 1 時(shí)，平行板電容器充電，且上極板帶正電B.開(kāi)關(guān)接 1 時(shí)，平行板電容器充電，且上極板帶負(fù)電C.開(kāi)關(guān)接 2 時(shí)，平行板電容器充電，且上極板帶正電D.開(kāi)頭接 2 時(shí)，平行板電容器充電，且上極板帶負(fù)電答案A解析開(kāi)關(guān)接 1 時(shí)，平行板電容器充電，上極板與電源正極相連而帶正電，A 對(duì)，B 錯(cuò)；開(kāi)關(guān)接 2 時(shí)，平行板電容器放電，放電結(jié)束后上、下極板均不帶電，C、D 錯(cuò).二、電容器充、放電現(xiàn)象的定量計(jì)算例 2電流傳感器可以像電流表一樣測(cè)量電流，不同的是反應(yīng)比較靈敏，且可以和計(jì)算機(jī)相連，能畫(huà)出電流與時(shí)間的變化圖象.圖 5 甲是用電流傳感器觀察充、放電過(guò)程的實(shí)驗(yàn)電路圖，圖中電源電壓為 6V.圖 5先使開(kāi)關(guān) S 與 1 接通，待充電完成后，把開(kāi)關(guān)S 再與 2 接通，電容器通過(guò)電阻放電，電流傳感器將電流信息傳入計(jì)算機(jī)，顯示出電流隨時(shí)間變化的 It 圖象如圖乙所示.根據(jù)圖象估算出電容器全部放電過(guò)程中釋放的電荷量為 C，該電容器電容為  F.答案3.04×103507電容器的電容 C  可知，C        F5.07×104F507 F.解析根據(jù)題圖乙的含義，因 QIt，可知圖形與時(shí)間軸圍成的面積表示電荷量；根據(jù)橫軸與縱軸的數(shù)據(jù)可知，一個(gè)格子的電荷量為 8×105C，由大于半格算一個(gè)，小于半格舍去，因此圖象所包含的格子個(gè)數(shù)為 38，所以釋放的電荷量為 q8×105C×383.04×103C.根據(jù)Q3.04×103U61.(多選)關(guān)于電容器的充、放電，下列說(shuō)法中正確的是()A.充、放電過(guò)程中外電路有瞬間電流B.充、放電過(guò)程中外電路有恒定電流C.充電過(guò)程中電源提供的電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能3D.放電過(guò)程中電容器中的電場(chǎng)能逐漸減少答案AD解析電容器充、放電過(guò)程中會(huì)有電荷發(fā)生定向移動(dòng)，電路產(chǎn)生變化的瞬間電流，電容器充、放電結(jié)束，電流消失，A 對(duì)，B 錯(cuò)；充電過(guò)程中電源提供的電能部分轉(zhuǎn)化為電容器的電場(chǎng)能，C 錯(cuò)；放電過(guò)程中電容器中的電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為其他形式的能，D 對(duì).2.據(jù)國(guó)外某媒體報(bào)道，科學(xué)家發(fā)明了一種新型超級(jí)電容器，能讓手機(jī)幾分鐘內(nèi)充滿電.某同學(xué)假日登山途中，用該種電容器給手機(jī)電池充電，下列說(shuō)法正確的是()A.該電容器給手機(jī)電池充電時(shí)，電容器的電容變大B.該電容器給手機(jī)電池充電時(shí)，電容器存儲(chǔ)的電能變少C.該電容器給手機(jī)電池充電時(shí)，電容器所帶的電荷量可能不變D.充電結(jié)束后，電容器不帶電，電容器的電容為零答案B解析電容是描述電容器容納電荷的本領(lǐng)大小的物理量，與電容器的電壓及電荷量無(wú)關(guān)，故A、D 錯(cuò)誤；當(dāng)該電容器給手機(jī)電池充電時(shí)，電容器存儲(chǔ)的電荷量減小，則電能變少，故 B正確，C 錯(cuò)誤.3.電流傳感器可以把電容器放電電流隨時(shí)間變化規(guī)律描繪出來(lái) .一個(gè)電容器先把它接到 8V的電源上充電，然后通過(guò)電流傳感器放電，其電流隨時(shí)間變化圖象如圖 6 所示.由圖象和坐標(biāo)軸所圍的面積知道電容器放電前所帶的電荷量，已知如圖所圍的面積約為 40 個(gè)方格，由圖可算出電容器的電容為 F.圖 6答案4×104解析根據(jù) QIt 以及圖象的含義可知，圖象與時(shí)間軸所圍成的面積表示電荷量，則可知：q電荷量 q40×0.2×103×0.4C3.2×103C，電容器的電容 cU4×104F.我愛(ài)我的家1104