10.4.2 实验：观察电容器的充、放电现象
课后练
1. 一平行板电容器始终与电池相连，现将一块均匀的电介质板插进电容器恰好充满两极板间的空间，与未插电介质时相比（ ）
A. 电容器所带的电荷量增大 B. 电容器的电容增大
C. 两极板间各处电场强度减小 D. 两极板间的电势差减小
2. 下列关于电容器的说法中，正确的是（ ）
A. 电容越大的电容器，带电荷量也一定越多
B. 电容器不带电时，其电容为零
C. 由C＝Q/U可知，C不变时，只要Q不断增加，则U可无限制地增大
D. 电容器的电容跟它是否带电无关
3. 对于某一电容器，下列说法正确的是（ ）
A. 电容器所带的电荷量越多，电容越大
B. 电容器两极板间的电势差越大，电容越大
C. 电容器所带的电荷量增加一倍，两极板间的电势差也增加一倍
D. 电容器两极板间的电势差减小到原来的，它的电容也减小到原来的
4. 一个电容器，带了电量Q后，两极板间电势差为U，若它带的电量减少 ，则（ ）
A. 电容为原来的，两极板间的电压不变 B. 电容为原来2倍，两极板间的电压不变
C. 电容不变，两极板间的电压是原来的 D. 电容不变，两极板间电压为原来的2倍
5. 将一个平行板电容器接上电源后再切断电源．然后使两极板间的距离增大一些，则关于电容器两极的电压U和两极间的场强E的变化，下列说法正确的是（ ）
A. U增大，E增大 B. U增大，E不变
C. U不变，E减小 D. U减小，E减小
6. 如图所示，先接通S使电容器充电，然后断开S。当增大两极板间距离时，电容器所带电荷量Q、电容C、两极板间电势差U、两极板间场强E的变化情况是（ ）
A. Q变小，C不变，U不变，E变小
B. Q变小，C变小，U不变，E不变
C. Q不变，C变小，U变大，E不变
D. Q不变，C变小，U变小，E变小
7. 如图，电源A的电压为6V，电源B的电压为8V，当电键K从A转B时，通过电流计的电量为1.4×10-5C；则电容器的电容为（ ）
A. 2×10-5F B. 1.5×10-6F C. 6×10-6F D. 1×10-6F
8. 对于一给定的电容器，在如下图所示中，描述电容C、带电荷量Q、电压U之间的相互关系的图线中正确的是（ ）
A. B.
C. D.
9. 平行金属板A、B组成的电容器，充电后与静电计相连，如图所示，要使静电计指针张角变大。下列措施中可行的是（ ）
A. A板向上移动 B. B板向右移动
C. A、B板之间插入电介质 D. 使两极板带的电荷量减小
10. 如图所示，平行板电容器两极板与电源两极相连。G为电流表，若将电容器的两极板靠近，则在这一过程中（ ）
A. G中有电流，方向是a→b B. G中有电流，方向是b→a
C. 电容器两极板的带电量都增大 D. 电容器两极板间的场强增大
11. 如图所示，直流电源、滑动变阻器、平行板电容器与理想二极管（正向电阻为0，反向电阻为）连接，电源负极接地．开始时电容器不带电，闭合开关S，稳定后，一带电油滴恰能静止在电容器中P点。在开关S保持接通的状态下，下列说法正确的是（ ）
A. 当滑动变阻器的滑片向上滑动时，带电油滴会向上运动
B. 当电容器的上极板向上移动时，带电油滴会向下运动
C. 当电容器的下极板向下移动时，P点的电势不变
D. 当电容器的下极板向左移动时，P点的电势会升高
12. 一平行板电容器，板间距离为d，电容为C，接在电源电压为U的电源上，充电完成后撤去电源，求：
（1）充电后电容器的带电量；
（2）充电后两极板间的电场强度；
（3）若再拉开两板，使板间距离增大为2d，则电容器的电容变为多少？电量变为多少？电压变为多少？板间电场强度变为多大？
13. 在真空中水平放置平行板电容器，两极板间有一个带电油滴，电容器两板间距为d，当平行板电容器的电压为U0时，油滴保持静止状态，如图所示．当给电容器突然充电使其电压增加ΔU1时，油滴开始向上运动；经时间Δt后，电容器突然放电使其电压减少ΔU2，又经过时间Δt，油滴恰好回到原来位置．假设油滴在运动过程中没有失去电荷，充电和放电的过程均很短暂，这段时间内油滴的位移可忽略不计．重力加速度为g.求：
（1）带电油滴所带电荷量与质量之比；
（2）)第一个Δt与第二个Δt时间内油滴运动的加速度大小之比；
（3）ΔU1与ΔU2之比.
参考答案
1. AB
【详解】AB．在空气平行板电容器两极板间插入电介质，根据电容的决定式
可知电容C增大，而板间电压U一定，由电容的定义式
可知两极板所带电荷量Q增加，故AB正确；
C．电压不变，两板间的距离不变，由
可知电场强度不变，故C错误；
D．由题知，一平行板电容器始终与电池相连，故两极板间的电势差不变，故D错误。
故选AB。
2. D
【详解】A．根据电容的定义可知，其所带电荷量，即除了与电容有关，还与电容器两端所加电压有关，所以选项A错误；
BD．电容是反映电容器容纳电荷本领大小的物理量，是其自身特性，与电容器带不带电无关，所以选项B错误、D正确；
C．如果加在电容两端电压过大，电容器会被击穿，所以选项C错误；
故选D。
3.C
【详解】AB．电容的大小与电容器两端的电压及电容器所带的电量无关．故AB错误；
C．根据公式：Q=CU可得，当电容器带电量增加一倍，两极板间的电势差也增加一倍．故C正确；
D．电容的大小与电容器两端的电压及电容器所带的电量无关，两极板间的电势差减小为原来的，电容器的电容不会发生变化．故D错误．
故选C．
4. C
【详解】电容由电容器自身决定，当电量减少时，电容不变；由可知，当电量变为
时，电压变为原来的；综上分析，C正确．
5. B
【详解】平行板电容器接上电源后再切断电源，电容器所带电量不变． 增大电容器两极板间的距离d时，由
知，电容C变小，Q不变；
根据C=知，U变大，而
则E不变．故B正确。
故选B。
6. C
【详解】电容器充电后再断开S，则电容器所带的电荷量Q不变，由
可知，d增大时，C变小；又
U＝
所以U变大；由于
E＝
U＝＝
所以
E＝
故d增大时，E不变。
故选C。
7. D
【详解】开关S打在A时，稳定时电容器的电压为U1=6V，电量为
开关S打在B时，稳定时电容器的电压为U2=8V，电量为
由图可知通过电流计的电荷量为
解得
故选D。
8. B
【详解】ACD．对于给定的电容器，据电容器电容的决定式知，电容器的电容不变，则ACD三项错误；
B．对于给定的电容器，电容器的电容不变，据电容的定义式知，
由于电容不变，因此电量Q和电压U成正比，故B正确。
9. AB
【详解】电容器两极板电势差越大，静电计指针张角越大，根据
解得
A．A板向上移动，正对面积减小，两板间电势差增大，静电计指针张角变大，A正确；
B．B板向右移动，两板距离增大，两板间电势差增大，静电计指针张角变大，B正确；
C．A、B板之间插入电介质，增大，两板间电势差减小，静电计指针张角变小，C错误；
D．使两极板带的电荷量减小，两板间电势差减小，静电计指针张角变小，D错误。
故选AB。
10. ACD
【详解】ABC．平行板电容器两极板与电源两极相连，则两极板电压保持不变，根据电容的决定式
将电容器的两极板靠近则d减小，C增大，再根据
则两极板所带的电荷量将增大，则电容器处于充电过程，G中有电流，方向是a→b，AC正确；B错误；
D．由公式
分析可知，U不变，d减小，E增大，D正确。
故选ACD。
11. AD
【详解】A．当滑动变阻器的滑片向上滑动时，变阻器有效阻值增大，R的电压增大，则电容器板间电压增大，场强增大，油滴所受的电场力增大，所以带电油滴会向上运动，故A正确；
B．当电容器的上极板向上移动时，由电容的决定式
知电容减小，而电容器的电压不变，由
知Q要减小，电容器要放电，由于二极管的单向导电性，所以电容器不能放电，则电容器的带电量不变，根据推论可知电容器板间场强不变，油滴所受的电场力不变，所以带电油滴仍静止不动，故B错误；
C．当电容器的下极板向下移动时，电容器所带的电量Q不变，由
知电容器板间场强不变，由
U=Ed
知P与下极板间的电势差变大，P点的电势会升高，故C错误；
D．当电容器的下极板向左移动时
电容器的电容减小，由
知Q要减小，电容器要放电，由于二极管的单向导电性，所以电容器不能放电，则电容器的带电量不变，那么只能是极板间U增大，由
知电容器板间场强变大，则P与下极板间的电势差变大，P点的电势升高，故D正确。
故选AD。
12. 【答案】（1）；（2）；（3）；；2U；；
【详解】（1）由电容的定义式
可得充电后电容器的带电量为
（2）充电后两极板间的电场强度为
（3）使板间距离增大为2d，由电容的决定式
可知知电容器的电容变为
电量不变，仍为CU，则由
可知电压变为2U
根据
可知板间电场强度不变，仍为
13. 【答案】（1）；（2）1∶3；（3）1∶4
【详解】（1）油滴静止时，根据平衡条件有：
解得：
（2）设第一个△t内油滴的位移为x1，加速度为a1，第二个△t内油滴的位移为x2，加速度为a2，则
根据题意有：
联立解得：
（3）油滴向上加速运动时，根据牛顿第二定律有：
即：
①
油滴向上减速运动时，根据牛顿第二定律有：
即：
②
联立①②则有：
解得：10.4.2 实验：观察电容器的充、放电现象课中练
一、电容器充、放电现象的定性分析
【课堂引入】
电容器充、放电现象的定性分析
【例题】
1. 在图所示实验中，关于平行板电容器的充、放电，下列说法正确的是（ ）
A. 开关接1时，平行板电容器充电，且上极板带正电
B. 开关接1时，平行板电容器充电，且上极板带负电
C. 开关接2时，平行板电容器充电，且上极板带正电
D. 开关接2时，平行板电容器充电，且上极板带负电
【课堂练习】
2. 关于电容器的充、放电，下列说法中正确的是（ ）
A. 充、放电过程中外电路有瞬间电流
B. 充、放电过程中外电路有恒定电流
C. 充电过程中电源提供的电能全部转化为内能
D. 放电过程中电容器中的电场能逐渐减小
3. 据国外某媒体报道，科学家发明了一种新型超级电容器，能让手机几分钟内充满电．某同学假日登山途中用该种电容器给手机电池充电，下列说法正确的是（ ）
A. 该电容器给手机电池充电时，电容器的电容变大
B. 该电容器给手机电池充电时，电容器存储的电能变少
C. 该电容器给手机电池充电时，电容器所带的电荷量可能不变
D. 充电结束后,电容器不带电,电容器的电容为零
二、电容器充、放电现象的定量计算
【课堂引入】
电容器充、放电现象的定量计算
【例题】
4. 电流传感器可以像电流表一样测量电流，不同的是反应比较灵敏，且可以和计算机相连，能画出电流与时间的变化图像。图甲是用电流传感器观察充、放电过程的实验电路图，图中电源电压为6V。
先使开关S与1接通，待充电完成后，把开关S再与2接通，电容器通过电阻放电，电流传感器将电流信息传入计算机，显示出电流随时间变化的I－t图像如图乙所示。根据图像估算出电容器全部放电过程中释放的电荷量为________C，该电容器电容为________μF。(均保留3位有效数字)
【课堂练习】
5. 电路中电流大小可以用电流传感器测量，用电流传感器和计算机可以方便地测出电路中电流随时间变化的曲线。某兴趣小组要测定一个电容器的电容，选用器材如下：
待测电容器（额定电压为16 V）；电流传感器和计算机；直流稳压电源；定值电阻R0＝100 Ω、单刀双掷开关；导线若干；
实验过程如下：
①按照图甲正确连接电路；
②将开关S与1端连接，电源向电容器充电；
③将开关S掷向2端，测得电流随时间变化的i－t图线如图乙中的实线a所示；
④利用计算机软件测出i－t曲线和两坐标轴所围的面积。
请回答下列问题：
（1）已知测出的i－t曲线和两坐标轴所围的面积为42.3 mA·s，则电容器的电容C＝________F；
（2）若将定值电阻换为R1＝180 Ω，重复上述实验步骤，则电流随时间变化的i－t图线应该是图丙中的曲线________（选填“b”或“c”）。
参考答案
1. A
【详解】试题分析：开关接1时，电源给平行板电容器充电，形成充电电流，方向从电源正极流出，电容器上极板与电源正极相连，带正电，下极板带负电．开关接2时，平行板电容器通过导线放电．
解：A、B开关接1时，电源给平行板电容器充电，形成充电电流，方向从电源正极流出，电容器上极板与电源正极相连，带正电，下极板带负电．故A正确，B错误．
C、D开关接2时，平行板电容器通过导线放电．故CD错误．
故选A
2. AD
【详解】AB．电容器充、放电过程中会有电荷发生定向移动，外电路产生变化的瞬间电流，电容器充、放电结束，电流消失，故A正确，B错误；
C．充电过程中电源提供的电能部分转化为电容器的电场能，故C错误；
D．放电过程中电容器中的电场能逐渐转化为其他能，故D正确。
故选AD。
3. B
【详解】电容是描述电容器的容纳电荷的本领大小的物理量，与电容器的电压及电量无关，故AD错误；当该电容器给手机电池充电时，电容器存储的电荷量减小，则电能变少，故B正确，C错误。
故选B。
4.【答案】3.04×10－3 ；507
【详解】根据题图乙的含义，因Q＝It，可知图形与时间轴围成的面积表示电荷量；根据横轴与纵轴的数据可知，一个格子的电荷量为8×10－5C，由大于半格算一个，小于半格舍去，因此图像所包含的格子个数为38，所以释放的电荷量为
q＝8×10－5C×38＝3.04×10－3C
根据电容器的电容C＝可
C＝F≈5.07×10－4F＝507μF
5.【答案】（1）4.7×10－3；（2） c
【详解】（1）由i－t图像得到开始时电流为
故最大电压为
故电容为
（2）换用阻值为180Ω的定值电阻，根据
则第2次实验的最大电流小些，故选c。10.4.2 实验：观察电容器的充、放电现象
课前预习
（1）实验原理
a.电容器的充电过程
如图所示，当开关S接1时，电容器接通电源，在电场力的作用下自由电子从正极板经过电源向负极板移动，正极板因失去电子而带正电，负极板因得到电子而带___________电。正、负极板带___________的正、负电荷。电荷在移动的过程中形成电流。在充电开始时电流比较___________ （填“大”或“小”），以后随着极板上电荷的增多，电流逐渐___________ （填“增大”或“减小”），当电容器两极板间电压等于电源电压时电荷停止移动，电流I=0 。
b.电容器的放电过程
如图所示，当开关S接2时，相当于将电容器的两极板直接用导线连接起来，电容器正、负极板上电荷发生___________，在电子移动过程中，形成电流，放电开始电流较___________ （填“大”或“小”），随着两极板上的电荷量逐渐减小，电路中的电流逐渐___________ （填“增大”或“减小”），两极板间的电压也逐渐减小到零。
（2）实验器材
6 V的直流电源、 单刀双掷开关 、平行板电容器、电流表、电压表、 小灯泡、导线若干。
（3）实验步骤
a.按图连接好电路。
b.把单刀双掷开关S打在上面，使触点1和触点2连通，观察电容器的充电现象，并将结果记录在表格中。
c.将单刀双掷开关S打在下面，使触点3和触点2连通，观察电容器的放电现象，并将结果记录在表格中。
d.记录好实验结果，关闭电源。
（4）实验记录和分析
实验项目 实验现象
电容器充电 灯泡 灯泡的亮度由___________到___________最后___________ （选填“明”“暗”或“熄灭”）
电流表1 电流表1的读数由___________到___________最后为___________ （选填“大”“小”或“零”）
电压表 电压表的读数由___________ （选填“大”或“小”）到___________ （选填“大”或“小”）最后为___________
电容器放电 灯泡 灯泡的亮度由___________到___________最后___________ （选填“明”“暗”或“熄灭”）
电流表2 电流表2的读数由___________到___________最后为___________ （选填“大”“小”或“零”）
电压表 电压表的读数由___________ （选填“大”或“小”）到___________ （选填“大”或“小”）最后为___________
（5）注意事项
a.电流表要选用小量程的灵敏电流计。
b.要选择大容量的电容器。
c.实验要在干燥的环境中进行。
d.在做放电实验时，在电路中串联一个电阻，以免烧坏电流表。
参考答案
【答案】（1）a 负; 等量 ;大;减小；b中和； 大； 减小 （4） 明 ； 暗 ；熄灭 ；大 ；小 ； 零 ；小 ； 大 ；6V；明 ； 暗 ； 熄灭；大；小 ； 零；大； 小；0V
