高考物理二轮复习实验题强化训练专题2.9 观察电容器的充放电现象、传感器的应用（2份，原卷版+解析版）

这是一份高考物理二轮复习实验题强化训练专题2.9 观察电容器的充放电现象、传感器的应用（2份，原卷版+解析版），共32页。试卷主要包含了某兴趣小组想自制一个电容器等内容，欢迎下载使用。

（1）首先将开关S打向1，这时观察到灵敏电流计G有短暂的示数，稳定后，旋转旋钮，使电容器正对面积迅速变大，从开始到最终稳定，灵敏电流计示数随时间变化的图像可能是______（填选项中的字母）序号
A． B．
C． D．
（2）充电稳定后，断开单刀双掷开关，用电压表接在电容器两端测量电压，发现读数缓慢减小，原因是__________________。
（3）该同学做完实验，得到电容器的电容后，突然想起他用的是一节旧电池（电动势不变，内阻不可忽略），他想要得到尽量精确的电容值，_______（填“需要”或“不需要”）重新换一节新电池来测量。
2．利用如图甲所示电路观察电容器的充、放电现象，电流传感器可以捕捉到瞬间的电流变化，已知直流电源电动势9V，内阻可忽略，实验过程中显示出电流随时间变化的图像如图乙所示。
（1）关于电容器充电过程中两极板间电压U、所带电荷量Q随时间t变化的图像，下面正确的是______。
A．B．
C．D．
（2）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”或“变小”）；充电时间将______（填“变长”“不变”或“变短”）；
（3）请定性说明如何根据图乙的图像估算电容器的电容______；
（4）某同学研究电容器充电后储存的能量E与电容C、电荷量Q及两极板间电压U之间的关系。他从等效的思想出发，认为电容器储存的能量等于把电荷从一个极板搬运到另一个极板过程中克服电场力所做的功。为此他做出电容器两极间的电压U随电荷量Q变化的图像如图所示。下列说法正确的是______。
A．对同一电容器，电容器储存的能量E与两极间电压U成正比
B．搬运Δq的电量，克服电场力所做的功近似等于Δq上方小矩形的面积
C．若电容器电荷量为Q时储存的能量为E，则电容器电荷量为时储存的能量为
3．小刘同学用传感器做“观察电容器的充放电”实验，采用的实验电路如图甲所示，其中定值电阻。实验过程如下：
（1）将开关先与“1”端闭合，电容器进行____________（填“充电”或“放电”），稍后再将开关掷向“2”端。
（2）在下列四个图像中，表示实验过程中通过传感器的电流随时间变化的图像为___________，电容器两极板间的电压随时间变化的图像为____________。
A． B． C． D．
（3）若图乙中的实线为时充电电流随时间变化的曲线，则用的电阻替换后重新充电，充电电流随时间变化的曲线应该是图乙中的虚线_____________（填“b”“c”或“d”）。
4．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、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___________ C；电容大小约为___________ 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，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）。
5．摄影中常用测光表来测定光的强度以便确定合适的曝光时间。光的强弱可以用照度来计量，光越强，照度越大，照度单位为lx。如图1所示为某光敏电阻RP在不同照度下阻值的变化情况。某同学按照图2所示的电路图连成电路，测出不同照度下对应的电流值，然后将照度值标在电流表表盘对应的刻度线上，这样就将电流表改装成一个简易的测光表。现有的器材及规格如下：
A．光敏电阻RP
B．微安表μA（量程0～500 μA，内阻rA＝500 Ω）
C．电源E（电动势3.0 V，内阻不计）
D．滑动变阻器R
E．开关K
（1）此简易测光表上较大的照度值对应________（选填“较大”或“较小”）的电流值；
（2）若此简易测光表的最大照度值为800 lx，则图2中滑动变阻器阻值应调节到R＝________ Ω；
（3）一段时间后，电源的电动势不变，内阻变大为某一值而不能忽略，调节滑动变阻器使测光表能测的最大照度依然为800 lx。则照度的测量值________真实值。
A．大于 B．等于 C．小于
6．如图甲所示为一利用光敏电阻测量储液罐中液面高度装置的示意图。当罐中装满液体时，液面与出液口高度差为h，罐外有一竖直放置的管，管内一侧有沿竖直线排列的多个光敏电阻，另一侧有一列光强稳定的光源。液面上一浮块与一块遮光板通过定滑轮相连，遮光板可随浮块的升降在管内上下运动，光敏电阻的总长度和遮光板的总长度都为h。当储液罐内装满液体时，遮光板的上沿与最下面的光敏电阻的下边缘等高，管内的光均匀地照射在光敏电阻上，光敏电阻和仪表相连。现要求设计一电路以利用上述装置测量液面的高度。
为将问题简化，假设管内只有3个光敏电阻R1、R2、R3，分别位于管的上端、下端和中央；它们的暗电阻均为R＝10kΩ，被管内光源照亮时电阻均为R′＝1.0kΩ。给定的仪器还有：直流电源E（电动势为9V，电阻不计），3个定值电阻，阻值分别为R4＝2.5kΩ，R5＝1.8kΩ，R6＝1.5kΩ；电压表V（量程为0~3V，内阻可视为无穷大），开关一个，导线若干。
要求：当罐内装满液体时，电压表恰好为满量程。
（1）如图乙所示为某次电压表的示数为________V。
（2）选择合适的定值电阻，在如图丙所示虚线框内画出电路图，并用题中给定的符号标明图中各元件________。
（3）液面与出液口等高时电压表的示数为________V。（结果保留两位有效数字）
（4）若管内的光强变暗，使得光敏电阻被照亮时的阻值变为1.2kΩ，则定值电阻的阻值应变为________kΩ，便可达到题目要求。（结果保留两位有效数字）
7．小明设计了一种“自动限重器”，如图甲所示。该装置由控制电路和工作电路组成，其主要元件有电磁继电器、货物装载机（实质是电动机）、压敏电阻R1和滑动变阻器R2等。压敏电阻R1的阻值随压力F变化的关系如图乙所示。当货架承受的压力达到限定值，电磁继电器会自动控制货物装载机停止向货架上摆放物品。已知控制电路的电源电压U=6 V，电磁继电器线圈的阻值忽略不计。请你解答下列问题：
（1）由图乙的图象可知，随着压力F的增大，压敏电阻R1的阻值将___________。
（2）用笔画线代替导线将图甲的电路连接完整。( )
（3）随着控制电路电流的增大，电磁铁的磁性将___________，当电磁继电器线圈中的电流大小为30 mA时，衔铁被吸下。若货架能承受的最大压力为800 N，则所选滑动变阻器R2的最大阻值至少为___________Ω。
8．为了建设安全校园，某校物理教师带领学生兴趣小组，利用光敏电阻和电磁继电器，为学校教学楼内所有楼梯口的照明灯安装了亮度自动控制装置。如图所示（a）为他们设计的原理图，R0为光敏电阻（阻值随亮度的增加而减小），R1为滑动变阻器，电磁继电器的衔铁由软铁（容易磁化和消磁）制成，R2为电磁铁的线圈电阻，K为单刀双掷开关。
（1）为使楼内亮度降低到一定程度照明灯自动点亮，亮度升高到一定程度照明灯自动熄灭，单刀双掷开关应置于___________（选填“a”或“b"）。
（2）为了提升校园安全系数，使照明灯在不太暗的时候就点亮，滑动变阻器接入电路的电阻应____________（选填“调大”或“调小”）。
（3）已知直流电路中的电流达到10mA时电磁继电器的衔铁正好会被吸下，R0从正午最亮到夜晚最暗的阻值变化范围为50~200Ω，R2约为5Ω，直流电源电动势E＝3V，内阻r约为1Ω，现有三个最大电阻阻值分别为100Ω、300Ω.3000Ω的滑动变阻器，为实现调控目标R1最好应选择最大阻值为_______Ω的滑动变阻器。
（4）兴趣小组同学想要对原设计进行改进，使亮度降低到一定程度触发衔铁吸下，请你在图（b）的虚线框中用笔画线代替导线重新连接直流电路中c、d、e、f、g、h各点，以实现这一改进目标_______。