第九章　95.实验：观察电容器的充放电现象---高中物理人教版（2019）高三 课后同步加练半小时 练习（解析版）

这是一份第九章　95.实验：观察电容器的充放电现象---高中物理人教版（2019）高三 课后同步加练半小时 练习（解析版），共13页。试卷主要包含了5 s、0等内容，欢迎下载使用。
1.(10分)(2025·宁夏吴忠市二模)用如图(a)所示电路观察电容器的充放电现象，所用器材如下：电源(E=4 V，内阻不计)、电容器C、两个完全相同的电压传感器(内阻无穷大)、计算机、定值电阻R=4 kΩ、单刀双掷开关、导线若干，将实验器材按电路图正确连接。
(1)(2分)将单刀双掷开关连接1，经过足够长的时间，通过电压传感器1传入计算机画出的U-t曲线如图(b)中的曲线①，则通过电压传感器2传入计算机的U-t曲线正确的是 (填曲线对应标号)；
(2)(6分)将单刀双掷开关连接2，通过电压传感器2传入计算机画出的U-t曲线如图(b)中的曲线 (填曲线对应标号)，该过程为电容器 (选填“充电”或“放电”)，根据图像可估算，电容器储存的电荷量为 C(保留2位有效数字)；
(3)(2分)若将电路中的定值电阻换成一阻值更大的电阻，先将单刀双掷开关连接1，经过足够长的时间，然后将单刀双掷开关连接2，通过电压传感器1在图(b)中画出一条新的U-t曲线，新曲线与(2)中通过电压传感器2传入计算机画出的U-t曲线对比，与t坐标轴围成的面积 (选填“更大”“更小”或“相等”)。
答案 (1)② (2) ③ 放电 1.5×10-3 (3)更大
解析 (1)将单刀双掷开关连接1，电容器充电，闭合一瞬间电流最大，定值电阻两端电压等于电源电动势，之后电流减小，定值电阻两端电压也变小。电容器上端为正，下端为负，充电时流过电阻的电流也是由上向下，所以电容器和定值电阻两端电压都是上高下低，故通过电压传感器2传入计算机的U-t曲线是②。
(2)单刀双掷开关连接2，电容器开始放电，初始时电流最大，定值电阻两端的电压也最大，此时通过电阻的电流由下向上，电阻两端电压下高上低，所以通过电压传感器2传入计算机画出的U-t曲线是③。
曲线③与t坐标轴围成的格子总数为29，面积的含义是放电时通过电阻的电荷量与电阻的乘积。每个小格的横、纵坐标分别为0.5 s、0.4 V。所以电容器储存的电荷量为Q=29×0.4×0.54000 C≈1.5×10-3 C
(3)若将电路中的电阻换成一阻值更大的电阻，电容器放电时释放的电荷量不变，I-t曲线与坐标轴围成面积不变，U-t曲线与t坐标轴围成的面积会变大。
2.(10分)(2025·安徽省皖南八校联考)在“用传感器观察电容器的充、放电过程”实验中，按图甲所示连接电路。电源电动势为8.0 V，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)(6分)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I-t图像如图乙所示，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，只增大电阻R的阻值，则此过程的I-t曲线与坐标轴所围成的面积将 (选填“减小”“不变”或“增大”)。
(2)(2分)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=3.44×10-3 C，则该电容器的电容为 μF。
(3)(2分)关于电容器在整个充、放电过程中的q-t图像和UAB-t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)。
答案 (1)放电 0.2 s内电容器放出的电荷量 不变 (2)430 (3)AD
解析 (1)将开关S接通1，电容器与电源相连，所以电容器在充电；再将S接通2，电容器通过电阻R放电。图中横坐标分成许多很小的时间间隔，在这些很小的时间间隔里，放电电流可以视为不变，则IΔt为这段时间内放出的电荷量，所以题图乙中用阴影标记的狭长矩形的面积的物理意义是0.2 s内电容器放出的电荷量。根据Q=CU可知电荷量与电阻R无关，如果不改变电路其他参数，只增大电阻R的阻值，则此过程的I-t曲线与坐标轴所围成的面积将不变。
(2)根据C=QU=3.44×10−38.0 F=430 μF。
(3)电容器在充电过程中，电流由最大逐渐减小，放电过程电流也是由最大逐渐减小，根据q=It，q-t图像的倾斜程度表示电流的大小，A正确，B错误；根据UAB=QC=ICt，电容器的电容不变，UAB-t图像的斜率为IC，故C错误，D正确。