第二章 静电场的应用
第一节 电容器与电容
第1课时 电容器与电容 实验:观察电容器的充放电现象
[教材链接] 1.(1)靠近 绝缘 绝缘物质(电介质)
(2)C ┤├ (3)电荷
2.(1)等量异种电荷 中和 (2)电场能 (3)一个
[科学探究] (3)不相同 充电 放电
例1 D [解析] A图为滑动变阻器,故A不符合题意;B图为电灯泡,故B不符合题意;C图为开关,故C不符合题意;D图为调谐电容器,属于电容器.故D符合题意.
例2 B [解析] 开关S接1,相当于给电容器充电,充电后电容器上极板与电源正极相连接,带正电,A错误;开关S接1稳定后,充电完毕,再断开S,电容器两极板间有电场存在,B正确;开关S接1稳定后,再将S掷向2,此时电容器处于放电过程,放电过程上极板相当于电源的正极,流过电流传感器的电流方向向下,流过电阻R的电流方向向左,C、D错误.
变式1 D [解析] 开关S打在a时,电容器被充电,上极板带正电,下极板带负电;开关S从a拨向b后,灵敏电流计指针偏转,这时电容器正在放电,电流方向由上极板流向下极板,即电流的方向为逆时针,故选D.
[教材链接] 1.(1)电量Q 电压U (3)法拉 (5)有关 无关 2.(3)低
例3 D [解析] 电容器的额定电压为100 V,低于100 V时也可以工作,故A、B错误;电容只与电容器本身有关,给电容器加50 V电压时,电容器的电容为220 μF,故C错误;根据C=,代入数据得电容器允许容纳的最大电荷量为0.022 C,故D正确.
例4 (1)1×10-9 F (2)2×103 V/m,方向竖直向下
[解析] (1)依电容定义有C== F=1×10-9 F
(2)两板之间为匀强电场,根据匀强电场中场强与电势差关系有E===2×103 V/m
方向竖直向下
变式2 150 μF 4.5×10-4 C 150 μF
[解析] 电容器两极板间电势差的变化量的绝对值为
|ΔU|=U=×3 V=2 V
故C== F=1.5×10-4 F=150 μF
电容器原来带的电荷量为
Q=CU=1.5×10-4×3 C=4.5×10-4 C
电容器的电容是由其本身决定的,与其所带电荷量无关,所以将电容器极板上的电荷全部放掉后,电容仍然是150 μF
【实验结论】
增大 减小 0 减小 0 减小 增加 减少 增大 减小 电场能
【讨论与交流】
1.(1)0~0.2 s内电路中流过的电荷量.
(2)计算图线与横轴间的面积,约为40格,Q=3.2×10-3 C.
2.电荷量 正比
例5 (1)充电 放电 (2)变大 变小 变小 变小 (3)不变
[解析] (1)由图甲可知,开关K拨至a端,电容器充电,开关K拨至b端,电容器放电.
(2)由图乙和图丙可知,充电过程,电容器两板间的电压逐渐变大,电路中的电流逐渐变小,放电过程,电容器两板间的电压逐渐变小,电路中的电流逐渐变小.
(3)由电流的定义式I=,可知乙中的阴影部分“面积”S表示电容器极板上的电荷量,图丙中的纵坐标值U表示电容器两端电压,则有==C,可知图乙中的阴影部分“面积”S与图丙中的纵坐标值U的比值为电容器的电容,保持不变.
变式3 (1)放电 不变 (2)430 (3)AD
[解析] (1)电容器充电结束后,将电容器的两端与一个闭合的外电路接通时,电容器开始放电,开关改接2后,电容器与左侧形成一个闭合回路,进行的是放电过程,因为总电荷量不会因为电阻R而变化,则曲线与坐标轴所围成的面积不变.
(2)根据C=,代入数据解得C=4.3×10-4 F=430 μF.
(3)电源给电容器充电时,极板上的电荷从没有到有,从少到多,需要一个过程,在开始充电的瞬间,由于极板上没有电荷,电容器极板两端电压为零,此时电容器相当于短路,极板上很容易充上电荷,所以电荷量变化率刚开始比较大,随着电容器极板上电荷数量的增加,电荷量变化率减小,电容放电时,刚开始两极板间电势差较大,电荷量的变化率较大,随着放电进行,两极板间电势差减小,电荷量变化率也减小,故A正确,B错误;根据C=且C不变可知,Q与U的变化情况相同,故C错误,D正确.
随堂巩固
1.D [解析] 根据电容的定义式可得电容为C== F=4×10-6 F,故选D.
2.(1)1 (2)①等于 ②2×10-3 ③小于
[解析] (1)为使电源向电容器充电,应将电容器接在电源两端,故开关S应接1.
(2)①S1表示电容器充电后所带电荷量,S2表示电容器放电的电荷量,所以S1=S2.
②该电容器的电容为C===2×10-3 F.
③由题图乙可知电容器充电瞬间电流比电容器放电瞬间电流大, 且电容器充电瞬间电源电压和放电瞬间电容器两端电压相等,则有>,所以R1第一节 电容器与电容
第1课时 电容器与电容 实验:观察电容器的充放电现象
学习任务一 识别电容器 电容器的充放电
[教材链接] 阅读教材,完成下列填空:
1.识别电容器
(1)电容器的组成:两个互相 、彼此 的导体,导体间可以填充 .
(2)电容器的表示
在电路中,电容器用字母“ ”及电路符号“ ”表示.
(3)电容器的作用:储存 和电能.
(4)常见电容器,如图所示.
(5)电容器的应用
日光灯启辉器、电视机、照相机、电容式键盘、手机触摸屏中都有电容器.
2.电容器的充放电
(1)充电、放电:使电容器两个极板带上 ,这个过程叫充电.使电容器两极板上的电荷 的这个过程叫放电.
(2)从能量的角度区分充电与放电:充电是从电源获得能量储存在电容器中,放电是把电容器中的 转化为其他形式的能量.
(3)电容器的电量:其中 极板所带电量的绝对值.
[科学探究] 把直流电源、电容器、灯泡、单刀双掷开关连接成实验电路,如图所示.
(1)把开关S拨到A时,灯泡会亮,但不会一直亮.
(2)把开关S由A拨到B时,灯泡会亮,但不会一直亮.
(3)两次流过灯泡的电流方向 (选填“相同”或“不相同”),这是因为把开关S拨到A时,电容器 ,流过灯泡的电流自左向右;再把开关S拨到B时,电容器 ,电容器相当于电源,流过灯泡的电流自右向左.
例1 [2024·广州期末] 下列元器件中,属于电容器的是 ( )
A
B
C
D
例2 [2024·河南郑州一中月考] 如图所示为研究电容器的充、放电实验电路图,实验前,开关S是断开的,电容器不带电.下列的操作过程中,正确的说法是 ( )
A.开关S接1,电容器上极板带负电
B.开关S接1稳定后,再断开S,电容器两极板间有电场存在
C.开关S接1稳定后,再将S掷向2,通过电流传感器的电流方向向上
D.开关S接1稳定后,再将S掷向2,通过电阻R的电流方向向右
变式1 [2024·汕头期末] 如图所示的电路中,开关S从a拨向b后,灵敏电流计指针偏转,这时( )
A.电容器正在充电,电流的方向为顺时针
B.电容器正在充电,电流的方向为逆时针
C.电容器正在放电,电流的方向为顺时针
D.电容器正在放电,电流的方向为逆时针
【要点总结】
1.电容器两极板间的电介质是绝缘物质,所以充电结束后的电容器相当于断路.
2.充电过程中电荷在两极板上集聚,形成充电电流,且流向正极板.
3.放电过程中,电荷由极板流向用电器,形成放电电流,且电流由正极板流向用电器.
学习任务二 电容器的电容
[教材链接] 阅读教材,完成下列填空:
1.电容
(1)定义:电容器所带的 与电容器两极板间的 之比.
(2)定义式:C=
(3)单位: ,简称法,符号是F,常用的单位还有微法和皮法,它们的换算关系是:1 F=106 μF=1012 pF.
(4)物理意义:电容器的电容是表示电容器容纳电荷本领的物理量, 在国际单位制中,如果使一个电容器的两极板间的电势差为1 V,电容器上所储存的电量为1 C,则这个电容器的电容就是 1 F.
(5)影响因素:电容是电容器本身的一种属性,其大小与电容器本身的结构 ,与电容器所带的电量Q及两极板间电压U的大小 .
2.击穿电压和额定电压
(1)击穿电压:电介质不被击穿时加在电容器两极板上的极限电压,若电压超过这一限度,电容器就会损坏.
(2)额定电压:电容器外壳上标的电压是工作电压(或称额定电压),也是电容器正常工作时所能承受的最大电压.
(3)额定电压比击穿电压 .
例3 [2024·中山期末] 如图所示是一个电解电容器,由标注的参数可知( )
A.电容器的击穿电压为100 V
B.当电容器的电压低于100 V时,电容器无法工作
C.给电容器加50 V电压时,电容器的电容为110 μF
D.电容器允许容纳的最大电荷量为0.022 C
例4 [2024·广州期中] 如图所示,平行板电容器的两个极板A、B分别接在电压为U=60 V的恒压电源上,两极板间距为d=3 cm,电容器带电荷量为Q=6×10-8 C,A极板接地,求:
(1)平行板电容器的电容C;
(2)平行板电容器两板之间的电场强度E.
变式2 有一充电的平行板电容器,两极板间的电势差为3 V,现使它的电荷量减少3×10-4 C,于是电容器两极板间的电势差降为原来的,则此电容器的电容是多大 电容器原来带的电荷量是多少 若将电容器极板上的电荷全部放掉,则电容器的电容是多大
【要点总结】
1.电容器电容的定义式C=中的Q为电容器所带的电荷量,是其中一个极板上所带电荷量的绝对值,不是两个极板所带的电荷量总和或绝对值总和.
2.电容器的电容也可用公式C=计算,ΔQ表示电荷量的变化,ΔU表示电势差的变化.
学习任务三 实验:观察电容器的充放电现象
【实验目的】
(1)通过观察,了解电容器在充电和放电的过程中,电路中电流的变化;
(2)判断电容器在充电和放电的过程中,两极板储存电荷量的变化;
(3)探究电容器所带电荷量与两极板间电压的关系.
【实验步骤】
1.如图所示为实验原理图,其中R=10 kΩ,电容器C标有“50 μF”,耐压为25 V,电源为1节干电池.采用如图所示的电路观察电容器的充、放电现象.
(1)电容器的充电:把开关接a,此时电源给电容器充电, 将电流传感器和电压传感器采集的数据传输给计算机,计算机通过数据进行分析和处理,得到电容器充电过程中的U-t图像和I-t图像.
(2)电容器的放电:把开关接b,此时电容器对电阻R放电, 将电流传感器和电压传感器采集的数据传输给计算机,计算机通过数据进行分析和处理,得到电容器放电过程中的U-t图像和I-t图像.
(3)电容器充、放电过程中的U-t图像和I-t图像如图所示.
【实验结论】
项目 充电过程 放电过程
电压 电容器两极板间电压迅速 ,随后逐渐稳定在某一数值 电容器两极板间电压迅速 ,随后逐渐减小为
电流 充电电流由电源的正极流向电容器的正极板,同时,电流从电容器的负极板流向电源的负极,充电电流逐渐 ,最后为 放电电流由电容器的正极板经过电阻R流向电容器的负极板,放电电流逐渐 ,最后为0
电荷量 电容器所带电荷量 电容器所带电荷量
电场 强度 电容器两极板间电场强度 电容器两极板间电场强度
能量 转化 电容器从电源获取的能量转化为 ,不断地储存在电容器中 电容器的电场能转化成电路中其他形式的能量
【讨论与交流】
1.一位同学用电流传感器观察电容器放电过程的变化情况得到的I-t图像如图所示,电源电压是8 V.
(1)在图中画一个竖立的狭长矩形(在图的最左边),它的面积的物理意义是什么
(2)怎样根据I-t图像估算电容器在全部放电过程中释放的电荷量 试着算一算.
注意:“面积”的计算:计算格子数,小于半格的舍去,大于半格的算一格.
2.电容器所带电荷量与两极板间电压的关系
在I-t图像中,图像与横坐标轴所围的面积表示电容器所带的 .当电源改用2节、3节、4节、5节干电池时,利用实验测得的数据可得极板所带电量与所加电压U的关系图线如图所示.根据图线可知,电容器所带的电荷量与电容器两极板间的电压成 .
例5 [2024·广州期中] 如图所示,图甲是利用传感器在计算机上观察电容器充放电过程的电路原理图,图乙、丙分别是实验中得到的I-t图像和U-t图像,根据图中信息,回答下列问题:
(1)按图甲正确连接电路后,先将开关K拨至a端,电容器 (选填“充电”或“放电”),然后将开关K拨至b端,电容器 (选填“充电”或“放电”).
(2)根据图乙,可知电容器充电过程中,电容器两板间的电压逐渐 (选填“变大”“不变”或“变小”),电路中的电流逐渐 (选填“变大”“不变”或“变小”);电容器放电的过程中,电容器两板间的电压逐渐 (选填“变大”“不变”或“变小”),电路中的电流逐渐 (选填“变大”“不变”或“变小”).
(3)改变电源电压,重复上述实验,得到多组I-t和U-t图像.根据所学知识判断,图乙中的阴影部分“面积”S与图丙中的纵坐标值U的比值 (选填“变大”“不变”或“变小”).
变式3 [2024·辽宁沈阳期末] 在“观察电容器的充、放电过程”实验中,按图甲所示连接电路.开关未闭合时,电源电压U=8.0 V,实验操作时,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I-t图像如图乙所示,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I-t曲线与坐标轴所围成的面积将 (选填“增大”“减小”或“不变”)
(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为Q=3.44×10-3 C,则该电容器的电容为 μF.(1 μF=10-6 F)
(3)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).
A
B
C
D
1.(电容)[2024·中山期末] 一个经过充电的电容器,极板上所带电荷量为2.0×10-5 C,两极板之间的电压为5 V,则此电容器的电容为 ( )
A.4×10-3 F B.4×10-4 F
C.4×10-5 F D.4×10-6 F
2.(实验:观察电容器的充、放电现象)[2024·福建宁德期末] 在“观察电容器的充、放电现象”实验中,使用图甲所示电路观察电容器的充、放电过程.电路中的电流传感器与计算机相连,可以显示出电流i随时间t变化的图像.
(1)为使电源向电容器充电,应将开关S与 (选填“1”或“2”)端相连;
(2)实验前直流电源电动势为E=6 V,电容器不带电,电容器充、放电过程电流随时间变化的i-t图像如图乙所示.
①图中阴影部分的面积S1 S2(选填“等于”或“不等于”);
②计算机测得S1=12 mA·s(即充电总电荷量为12×10-3 C),则该电容器的电容为 F;
③由甲、乙两图可判断阻值R1 R2(选填“大于”或“小于”). 第二章 静电场的应用
第一节 电容器与电容
第1课时 电容器与电容 实验:观察电容器的充放电现象
1.CD [解析] 电容器的电容根据定义C=可知,这是比值法定义的物理量,电容由电容器自身决定,与电容器电荷量及板间电压无关,电容器不带电时,其电容也不为零,故选C、D.
2.B [解析] 稳定后,电容器上极板带正电,下极板带负电,故两极板带等量异种电荷,故A、C、D错误.
3.C [解析] 根据C=可知,对于给定的电容器来说,电容不随电量Q、电压U的变化而变化,故A、B、D错误;根据C=可知,在给定的电容器条件下,电荷量与电压成正比关系,故C正确.
4.D [解析] 由公式ΔQ=C·ΔU可知,两极间的电压减少10 V,则电荷量减少ΔQ=470×10-6×10 C=4.7×10-3 C,A错误;电容表征电容器容纳电荷的本领大小,与电压U和电量Q无关,给定的电容器电容C一定,B错误;击穿电压为500 V表示能承受的最大电压为500 V,C错误;电容器所带电荷量最多为Q=CU=470×10-6×500 C=0.235 C,D正确.
5.(1)放电 (2)3.4×10-3
[解析] (1)单刀双掷开关S先跟1相接,此时电容器与电源连接,电容器处于充电状态,之后一段时间电路稳定后把开关再改接2,电容器处于放电状态;
(2)I-t的曲线与坐标轴所围成的总面积表示电容器极板所带电荷量,根据图乙可知,电容器极板所带电荷量为Q=42×0.2×10-3×0.4 C=3.36×10-3 C≈3.4×10-3 C.
6.B [解析] 根据C=可知,该电容器所带电荷量在放电过程中逐渐减小,电压也在逐渐减小,所以电流逐渐减小,故A错误;根据C=可知,充电至10 kV时电容器带的电荷量为Q=CU=0.14 C,故这次放电过中有0.14 C的电荷量通过人体组织,故B正确;电容器在充电过程中,电容器的容量C不变,仍然为14 μF,故C错误;人体为导体, 故D错误.
7.(1)充电 (2)①向下 减小 减小 ②3.5×10-3 B
[解析] (1)当开关S接1时,电容器和电源相连,此时电容器处于充电状态.
(2)①当开关S接2时,电容器放电,由于电容器上极板带正电,因此流经电流传感器的电流方向向下,电路中的电流减小,电容器带电荷量减小,根据电容的定义式C=可知,电容器两极板的电压减小,根据E=可知两极板间的场强减小;
②图像与坐标轴围成的面积等于电容器的带电荷量,图中每小格的电荷量为10-3×0.25 C=2.5×10-4 C,若按“四舍五入”(大于等于半格算一格,小于半格舍去)数格法可得格数为14,则电容器所带的电荷量为Q=14×2.5×10-4 C=3.5×10-3 C,所以电容器的电容为C== F=437.5 μF,故选B.
8.(1)1 大 相反 (2)3.28×10-3 C 4.1×10-4 F (3)c
[解析] (1)电容器充电要与电源相连,所以当开关S接1时平行板电容器充电;由于极板上无电荷,在充电开始时电路中的电流比较大;电容器充电时电源正极接电容器上极板,放电时正电荷从上极板流出,所以电容器放电时,流经G表的电流方向与充电时相反.
(2)根据q=It可知放电电流随时间变化曲线与x轴所围面积即为通过的电荷量,每个小格的电荷量为q0=0.4×0.2×10-3 C=8×10-5 C,由此可知Q=41q0=3.28×10-3 C,电容器的电容C为C==4.1×10-4 F.
(3)刚开始放电时,电容器极板上的电压与电源电压相同为8 V,放电的最大电流为Im=,所以最大电流较小对应的电阻较大,故c曲线符合要求.
9.(1)3.6×10-4 C (2)-90 eV (3)120 eV
(4)3×104 N/C
[解析] (1)由Q=UC,得每一极板带的电荷量
Q=120×3×10-6 C=3.6×10-4 C
(2)一个电子在P点具有的电势能
Ep=-eφP=-edPB=-90 eV
(3)由题可知电子从B板由静止出发到A板的过程中,静电力做正功,故电势能减小,动能增加,由动能定理得
eUAB=Ek-0
解得Ek=120 eV
(4)两极板间的电场强度大小E==3×104 N/C第二章 静电场的应用
第一节 电容器与电容
第1课时 电容器与电容 实验:观察电容器的充放电现象
◆ 知识点一 电容器与电容
1.(多选)[2024·揭阳期末] 关于电容器和电容,下列说法正确的是 ( )
A.电容器所带电荷量越多,电容越大
B.电容器两板间电压越低,其电容越大
C.电容器不带电时,其电容也不为零
D.电容器的电容只由它本身的特性决定
2.[2024·广西南宁期中] 在如图所示的电路中,闭合开关,电源给电容器充电.稳定后,电容器 ( )
A.两极板带等量同种电荷
B.两极板带等量异种电荷
C.上极板所带电荷量为零
D.下极板所带电荷量为零
3.[2024·汕头期中] 如图所示,四个图像描述了对给定的电容器充电时电容器电荷量Q、电压U和电容C三者的关系,正确的图像有 ( )
A
B
C
D
4.[2024·中山期末] 如图所示为一电容器,电容器上标有“450 V 470 μF”,已知击穿电压为500 V.则下列说法正确的是 ( )
A.该电容器两极间的电压减少10 V,电荷量减少47 C
B.电容器所带的电荷量为0时,电容器的电容也为0
C.电容器允许施加的最大电压为450 V
D.电容器所带电荷量最多为0.235 C
◆ 知识点二 实验:观察电容器的充、放电现象
5.[2024·重庆九龙坡期末] 某中学高二年级学生在“用传感器在计算机上观察电容器的充、放电过程”实验中,按图甲所示连接电路.单刀双掷开关S先跟1相接,一段时间电路稳定后把开关再改接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,以开关改接2为计时起点得到的I-t图像如图乙所示.
(1)开关S改接2后,电容器进行的是 (选填“充电”或“放电”)过程;
(2)上述过程中,通过电阻R的电荷量约为 C(结果保留两位有效数字).
6.[2024·山东青岛期中] 心脏除颤器的工作原理是向储能电容器充电,使电容器获得一定的储能,对心颤患者皮肤上的两个电极板放电,让一部分电荷通过心脏,刺激心颤患者的心脏,使之恢复正常跳动.如图是一次心脏除颤器的模拟治疗,该心脏除颤器的电容器电容为14 μF,充电至 10 kV 电压,如果电容器在2 ms时间内完成放电,放电结束时电容器两极板间的电势差减为零,下列说法正确的是 ( )
A.这次放电过程中通过人体组织的电流恒为70 A
B.这次放电有0.14 C的电荷量通过人体组织
C.若充电至5 kV,则该电容器的电容为7 μF
D.人体起到绝缘电介质的作用
7.[2024·广州期中] 电荷的定向移动形成电流,电流表示单位时间内通过导体横截面的电荷量,即I=.电流传感器可以像电流表一样测量电流,并且可以和计算机相连.图甲是观察电容器的充、放电现象的实验装置.电源输出电压恒为8 V,S是单刀双掷开关,R为定值电阻,C为平行板电容器.
(1)当开关S接1时,平行板电容器 (选填“充电”或“放电”).
(2)电容器充电完毕后,把开关S接2时,其放电电流随时间变化图像如图乙所示:
①此过程中,流经电流传感器的电流方向 (选填“向上”或“向下”),电路中的电流 (选填“增大”“减小”或“不变”),电容器两极板间的场强 (选填“增大”“减小”或“不变”);
②若按“四舍五入”(大于等于半格算一格,小于半格舍去)数格法,如图乙所围的面积约为14格,由图乙可知电容器所带的电荷量为 C(计算结果保留两位有效数字),根据计算可知,该实验选择的电容器最有可能是下图中的 .(选填“A”“B”或“C”)
A
B
C
8.[2024·东莞期末] 如图甲所示是观察电容器充、放电现象的实验装置电路图.电源输出电压恒为8 V,S是单刀双掷开关,G为灵敏电流计,C为平行板电容器.(已知电流I=)
(1)当开关S接 时(选填“1”或“2”),平行板电容器充电,在充电开始时电路中的电流比较 (选填“大”或“小”).电容器放电时,流经G表的电流方向与充电时 (选填“相同”或“相反”).
(2)将G表换成电流传感器(可显示电流I的大小),电容器充电完毕后,将开关S扳到2,让电容器再放电,其放电电流I随时间t变化的图像如图乙所示,已知图线与横轴所围的面积约为41个方格,则电容器释放的电荷量Q为 ,可算出电容器的电容C为 .
(3)在电容器放电实验中,接不同的电阻放电,图丙中a、b、c三条曲线中对应电阻最大的一条是 (选填“a”“b”或“c”).
9.如图所示,已知平行板电容器两极板间距离d=4 mm,充电后两极板电势差为120 V,A板带正电,B板接地,它的电容为3 μF,且P点到A板距离为1 mm.求:
(1)每一极板带的电荷量;
(2)一个电子在P点具有的电势能;
(3)一个电子从B板由静止出发到A板获得的动能;
(4)两极板间的电场强度大小.(共85张PPT)
第一节 电容器与电容
第1课时 电容器与电容 实验：观察电容器的充放电现象
学习任务一 识别电容器 电容器的充放电
学习任务二 电容器的电容
学习任务三 实验：观察电容器的充放电现象
随堂巩固
◆
练习册
备用习题
学习任务一 识别电容器 电容器的充放电
［教材链接］ 阅读教材,完成下列填空:
1.识别电容器
(1) 电容器的组成：两个互相______、彼此______的导体，导体间可以填充_________________.
(2) 电容器的表示
在电路中，电容器用字母“___”及电路符号“____”表示.
(3) 电容器的作用：储存______和电能.
靠近
绝缘
绝缘物质(电介质)
电荷
(4)常见电容器，如图所示.
(5)电容器的应用
日光灯启辉器、电视机、照相机、电容式键盘、手机触摸屏中都有电容器.
2.电容器的充放电
(1) 充电、放电：使电容器两个极板带上______________，这个过程叫充电.使电容器两极板上的电荷______的这个过程叫放电.
(2) 从能量的角度区分充电与放电：充电是从电源获得能量储存在电容器中，放电是把电容器中的________转化为其他形式的能量.
(3) 电容器的电量：其中______极板所带电量的绝对值.
等量异种电荷
中和
电场能
一个
［科学探究］ 把直流电源、电容器、灯泡、单刀双掷开关连接成实验电路,如图所示.
(1)把开关拨到时,灯泡会亮,但不会一直亮.
(2)把开关由拨到时,灯泡会亮,但不会一直亮.
(3)两次流过灯泡的电流方向________(选填“相同”或“不相同”)，这是因为把开关拨到时,电容器______,流过灯泡的电流自左向右;再把开关拨到时,电容器______,电容器相当于电源,流过灯泡的电流自右向左.
不相同
充电
放电
例1 [2024·广州期末] 下列元器件中，属于电容器的是( )
A.&1& B.&2& C.&3& D.&4&
[解析] A图为滑动变阻器，故A不符合题意；B图为电灯泡，故B不符合题意；C图为开关，故C不符合题意；D图为调谐电容器，属于电容器.故D符合题意.
√
例2 [2024·河南郑州一中月考] 如图所示为研究电容器的充、放电实验电路图，实验前，开关是断开的，电容器不带电.下列的操作过程中，正确的说法是( )
A.开关接1，电容器上极板带负电
B.开关接1稳定后，再断开，电容器两极板间有电场存在
C.开关接1稳定后，再将掷向2，通过电流传感器的电流方向向上
D.开关接1稳定后，再将掷向2，通过电阻的电流方向向右
√
[解析] 开关接1，相当于给电容器充电，充电后电容器上极板与电源正极相连接，带正电，A错误；开关接1稳定后，充电完毕，再断开，电容器两极板间有电场存在，
B正确；开关接1稳定后，再将掷向2，此时电容器处于放电过程，放电过程上极板相当于电源的正极，流过电流传感器的电流方向向下，流过电阻的电流方向向左，C、D错误.
变式1 [2024·汕头期末] 如图所示的电路中，开关从拨向后，灵敏电流计指针偏转，这时( )
A.电容器正在充电，电流的方向为顺时针
B.电容器正在充电，电流的方向为逆时针
C.电容器正在放电，电流的方向为顺时针
D.电容器正在放电，电流的方向为逆时针
[解析] 开关打在时，电容器被充电，上极板带正电，下极板带负电；开关从拨向后，灵敏电流计指针偏转，这时电容器正在放电，电流方向由上极板流向下极板，即电流的方向为逆时针，故选D.
√
【要点总结】
1.电容器两极板间的电介质是绝缘物质，所以充电结束后的电容器相当于断路.
2.充电过程中电荷在两极板上集聚，形成充电电流，且流向正极板.
3.放电过程中，电荷由极板流向用电器，形成放电电流，且电流由正极板流向用电器.
学习任务二 电容器的电容
［教材链接］ 阅读教材,完成下列填空:
1.电容
(1) 定义:电容器所带的_______与电容器两极板间的_______之比.
电量
电压
(2)定义式：
(3) 单位：______，简称法，符号是，常用的单位还有微法和皮法，它们的换算关系是：.
法拉
(4)物理意义:电容器的电容是表示电容器容纳电荷本领的物理量, 在国际单位制中，如果使一个电容器的两极板间的电势差为，电容器上所储存的电量为，则这个电容器的电容就是.
(5) 影响因素:电容是电容器本身的一种属性,其大小与电容器本身的结构______，与电容器所带的电量及两极板间电压的大小______.
有关
无关
2.击穿电压和额定电压
(1)击穿电压：电介质不被击穿时加在电容器两极板上的极限电压，若电压超过这一限度，电容器就会损坏.
(2)额定电压：电容器外壳上标的电压是工作电压(或称额定电压)，也是电容器正常工作时所能承受的最大电压.
(3)额定电压比击穿电压____.
低
例3 [2024·中山期末] 如图所示是一个电解电容器，由标注的参数可知( )
A.电容器的击穿电压为
B.当电容器的电压低于时，电容器无法工作
C.给电容器加电压时，电容器的电容为
D.电容器允许容纳的最大电荷量为
[解析] 电容器的额定电压为，低于时也可以工作，故A、B错误；电容只与电容器本身有关，给电容器加电压时，电容器的电容为，故C错误；根据，代入数据得电容器允许容纳的最大电荷量为，故D正确.
√
例4 [2024·广州期中] 如图所示，平行板电容器的两个极板、分别接在电压为的恒压电源上，两极板间距为，电容器带电荷量为，极板接地，求：
(1) 平行板电容器的电容；
[答案]
[解析] 依电容定义有
(2) 平行板电容器两板之间的电场强度.
[答案] ，方向竖直向下
[解析] 两板之间为匀强电场，根据匀强电场中场强与电势差关系有
方向竖直向下
变式2 有一充电的平行板电容器，两极板间的电势差为，现使它的电荷量减少，于是电容器两极板间的电势差降为原来的，则此电容器的电容是多大？电容器原来带的电荷量是多少？若将电容器极板上的电荷全部放掉，则电容器的电容是多大？
[答案]
[解析] 电容器两极板间电势差的变化量的绝对值为
故
电容器原来带的电荷量为
电容器的电容是由其本身决定的，与其所带电荷量无关，所以将电容器极板上的电荷全部放掉后，电容仍然是
【要点总结】
1.电容器电容的定义式中的为电容器所带的电荷量,是其中一个极板上所带电荷量的绝对值,不是两个极板所带的电荷量总和或绝对值总和.
2.电容器的电容也可用公式计算,表示电荷量的变化,表示电势差的变化.
学习任务三 实验：观察电容器的充放电现象
【实验目的】
(1)通过观察，了解电容器在充电和放电的过程中，电路中电流的变化；
(2)判断电容器在充电和放电的过程中，两极板储存电荷量的变化；
(3)探究电容器所带电荷量与两极板间电压的关系.
【实验步骤】
1.如图所示为实验原理图，其中 ，电容器标有“”，耐压为，电源为1节干电池.采用如图所示的电路观察电容器的充、放电现象.
(1)电容器的充电:把开关接,此时电源给电容器充电, 将电流传感器和电压传感器采集的数据传输给计算机，计算机通过数据进行分析和处理，得到电容器充电过程中的图像和图像.
(2)电容器的放电:把开关接,此时电容器对电阻放电, 将电流传感器和电压传感器采集的数据传输给计算机，计算机通过数据进行分析和处理，得到电容器放电过程中的图像和图像.
(3)电容器充、放电过程中的图像和图像如图所示.
【实验结论】
项目 充电过程 放电过程
电压 电容器两极板间电压迅速____，随后逐渐稳定在某一数值 电容器两极板间电压迅速______，随后逐渐减小为__
电流 充电电流由电源的正极流向电容器的正极板，同时，电流从电容器的负极板流向电源的负极，充电电流逐渐______，最后为___ 放电电流由电容器的正极板经过电阻流向电容器的负极板，放电电流逐渐______，最后为0
电荷量 电容器所带电荷量______ 电容器所带电荷量______
增大
减小
0
减小
0
减小
增加
减少
项目 充电过程 放电过程
电场强度 电容器两极板间电场强度______ 电容器两极板间电场强度______
能量转化 电容器从电源获取的能量转化为________，不断地储存在电容器中 电容器的电场能转化成电路中其他形式的能量
增大
减小
电场能
（续表）
【讨论与交流】
1.一位同学用电流传感器观察电容器放电过程的变化情况得到的图像如图所示，电源电压是.
(1) 在图中画一个竖立的狭长矩形(在图的最左边)，它的面积的物理意义是什么？
_____________________________
内电路中流过的电荷量.
(2) 怎样根据图像估算电容器在全部放电过程中释放的电荷量？试着算一算.
___________________________________________________
注意：“面积”的计算：计算格子数，小于半格的舍去，大于半格的算一格.
计算图线与横轴间的面积，约为40格，.
2.电容器所带电荷量与两极板间电压的关系
在图像中，图像与横坐标轴所围的面积表示电容器所带的________.当电源改用2节、3节、4节、5节干电池时，利用实验测得的数据可得极板所带电量与所加电压的关系图线如图所示.根据图线可知，电容器所带的电荷量与电容器两极板间的电压成______.
电荷量
正比
例5 [2024·广州期中] 如图所示，图甲是利用传感器在计算机上观察电容器充放电过程的电路原理图，图乙、丙分别是实验中得到的图像和图像，根据图中信息，回答下列问题：
(1) 按图甲正确连接电路后，先将开关拨至端，电容器______(选填“充电”或“放电”)，然后将开关拨至端，电容器______(选填“充电”或“放电”).
充电
放电
[解析] 由图甲可知，开关拨至端，电容器充电，开关拨至端，电容器放电.
(2) 根据图乙，可知电容器充电过程中，电容器两板间的电压逐渐______(选填“变大”“不变”或“变小”)，电路中的电流逐渐______(选填“变大”“不变”或“变小”)；电容器放电的过程中，电容器两板间的电压逐渐______(选填“变大”“不变”或“变小”)，电路中的电流逐渐______(选填“变大”“不变”或“变小”).
变大
变小
变小
变小
[解析] 由图乙和图丙可知，充电过程，电容器两板间的电压逐渐变大，电路中的电流逐渐变小，放电过程，电容器两板间的电压逐渐变小，电路中的电流逐渐变小.
(3) 改变电源电压，重复上述实验，得到多组和图像.根据所学知识判断，图乙中的阴影部分“面积”与图丙中的纵坐标值的比值______(选填“变大”“不变”或“变小”).
不变
[解析] 由电流的定义式，可知乙中的阴影部分“面积”表示电容器极板上的电荷量，图丙中的纵坐标值表示电容器两端电压，则有，可知图乙中的阴影部分“面积”与图丙中的纵坐标值的比值为电容器的电容，保持不变.
甲
变式3 [2024·辽宁沈阳期末] 在“观察电容器的充、放电过程”实验中，按图甲所示连接电路.开关未闭合时，电源电压，实验操作时，单刀双掷开关先跟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.
乙
(1) 开关改接2后，电容器进行的是______(选填“充电”或“放电”)过程.此过程得到的图像如图乙所示，如果不改变电路其他参数，只减小电阻的阻值，则此过程的曲线与坐标轴所围成的面积将______(选填“增大”“减小”或“不变”)
放电
不变
甲
[解析] 电容器充电结束后，将电容器的两端与一个闭合的外电路接通时，电容器开始放电，开关改接2后，电容器与左侧形成一个闭合回路，进行的是放电过程，因为总电荷量不会因为电阻而变化，则曲线与坐标轴所围成的面积不变.
(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为，则该电容器的电容为_____.
430
甲
[解析] 根据,代入数据解得.
甲
(3) 关于电容器在整个充、放电过程中的图像和图像的大致形状，可能正确的有_____(为电容器极板所带的电荷量，为、两板的电势差).
A.&5& B.&6& C.&7& D.&8&
√
√
[解析] 电源给电容器充电时，极板上的电荷从没有到有，从少到多，需要一个过程，在开始充电的瞬间，由于极板上没有电荷，电容器极板两端电压为零，此时电容器相当于短路，极板上很容易充上电荷，所
以电荷量变化率刚开始比较大，随着电容器极板上电荷数量的增加，电荷量变化率减小，电容放电时，刚开始两极板间电势差较大，电荷
量的变化率较大，随着放电进行，两极板间电势差减小，电荷量变化率也减小，故A正确，B错误；根据且C不变可知，与的变化情况相同，故C错误，D正确.
1.某研究性学习小组用传感器观察电容器的充电和放电现象,把一个电容器、电流传感器、电阻、电源、单刀双掷开关按图甲所示连接.先将开关S拨至1端,电源向电容器充电,然后将开关S拨至2端,电容器放电,与电流传感器相连接的计算机记录这一过程中电流随时间变化的I-t图线,如图乙所示.
(1)关于电容器的充、放电,下列说法中正确的是 (填选项前的字母).
A.电容器充、放电过程中,电路有变化电流
B.电容器充、放电过程中,电路有恒定电流
C.电容器充电过程中,电源提供的电能全部转化为内能
D.电容器放电过程中,电容器中的电场能逐渐减小
√
√
[解析] 由I-t图像可知,电容器充、放电过程中,电路有变化电流,选项A正确,B错误;电容器充电过程中,电源提供的电能一部分转化为内能,一部分转化为电容器的电场能,选项C错误;电容器放电过程中,电容器中的电场能逐渐减小,选项D正确.
(2)在形成I-t图线中曲线1的过程中,电容器两极板间的电压 ;在形成I-t图线中曲线2的过程中,电容器的电容 .(均选填“逐渐增大”“不变”或“逐渐减小”)
[解析] 逐渐增大在形成曲线1的过程中,电容器充电,则两极板间的电压;在形成曲线2的过程中,电容器的电容不变.
逐渐增大
不变
(3)曲线1与横轴所围面积 (选填“大于”“等于”或“小于”)曲线2与横轴所围面积.
等于
[解析]根据Q=It,可知图像与坐标轴围成的面积表示电容器充电或放电过程中的转移的电荷量,则曲线1与横轴所围面积等于曲线2与横轴所围面积.
2.某同学用电流传感器和电压传感器研究电容器的放电情况,按下图连接电路.实验时,先将开关S掷向1,待电路稳定后,将开关掷向2,传感器将信息传入计算机,屏幕上可以显示出电流、电压随时间变化的图线.
(1)由电路图可知,传感器1应为 传感器,传感器2应为 传感器(选填“电流”或“电压”).
[解析] 由电路图可知,传感器1串联在电路中,应为电流传感器,传感器2和电容器并联,应为电压传感器.
电流
电压
(2)用I表示电路中的电流,UC表示电容器两端的电压,电容器在整个放电过程中,计算机屏幕上显示出的图像正确的有 .
√
√
[解析] 电容器放电过程中,放电电流逐渐减小,电流的变化率逐渐减小,最后趋近于零,故A错误,B正确;电容器放电过程中,电容器两板间电压逐渐减小,电压的变化率逐渐减小,最后趋近于零,C错误,D正确.
(3)若已知电源电动势E,但其内阻和电阻箱阻值均未知,根据已知条件和传感器图像中的数据信息,下列判断正确的是 .
A.可知该电容器的电容
B.可知此时电阻箱阻值大小
C.若只增大电阻箱R的阻值,电容器放电的时间将变短
D.若只减小电容器的电容大小,电容器放电的时间将变短
√
√
[解析] 根据I-t图像可知电容器的放电荷量,即电容器所带的电荷量Q,充电结束时电容器两板间电压等于电源电动势E,则根据Q=CE可知该电容器的电容C,A正确;由题中信息不能求解电阻箱阻值大小,B错误;若只增大电阻箱R的阻值,电容器放电的电流会减小,则放电的时间将变长,C错误;若只减小电容器的电容大小,电容器带电荷量减小,则放电的时间将变短,D正确.
(4)某同学认为:仍利用上述装置,若将电压传感器从电容器两端改接在电阻两端,结合传感器图像中的数据信息,可以测出电容器的电容值.请你分析说明该同学的说法是否正确 .
正确
[解析]当开关S与2连接,电容器放电的过程中,电容器C与电阻R上的电压大小相等,通过数据处理可得U-t图像,根据欧姆定律可知I=,U-t图线与横轴所围的面积S表示Ut,则可知Q=It==,即所围面积S与R的比值表示电荷量;因此通过对放电曲线进行数据处理后记录的“峰值Um”及曲线与时间轴所围“面积S”,仍可用C==计算电容值.该同学说法正确.
3.在“观察电容器的充、放电现象”实验中.
(1)用如图甲所示的电容器做实验,电容器外壳上面标着“2200 μF,10 V”,下列说法正确的是 ;
A.电压为10 V时,电容器才正常工作
B.电容器电压为5 V时,电容是1100 μF
C.电容器电压为5 V时,电容是2200 μF
[解析] 电容器的额定电压为10伏,电容器在10伏及10伏以下电压均可正常工作,A错误;电容器的电容是其本身属性,由电容器的结构和材料所决定,与所加电压无关,这个电容器的电容一直是2200 μF,B错误,C正确.
√
(2)把干电池E、电阻箱R、电容器C、电流表G、单刀双掷开关S按图乙电路图连成实验电路如图丙所示,将电阻箱的阻值R调到合适阻值.
①先使开关S接1,电源给电容器充电,观察到电流表指针偏转情况为 ;
A.逐渐偏转到某一刻度后保持不变
B.逐渐偏转到某一刻度后迅速回到0
C.迅速偏转到某一刻度后保持不变
D.迅速偏转到某一刻度后逐渐减小到0
√
[解析] 开关S接1,刚接通时,电容器两端电压为0,充电电流很大,充电过程中电容器的电荷量越来越大,电容器两端电压越来越高,充电电流逐渐减小,最终电容器两端电压等于电源两端电压,充电电流变为0,故开关S接1后,电流表迅速偏转到某一刻度后逐渐减小到0,D正确.
②电容器充电完毕,断开开关S,此时如图乙所示电路图中电容器上极板 (填“带正电”“带负电”或“不带电”);
[解析] 充电时电容器的上极板与电源正极相连,所以充电完毕时,电容器的上极板带正电.
带正电
③然后将开关S接2,电容器放电.在放电过程中,电路中的电流大小为i,电容器所带电荷量为Q.下面关于i、Q随时间t的变化的图像,正确的是 .
√
[解析] 开关S接2,电容器放电,在放电过程中,电容器的电荷量越来越小,电容器的电压越来越小,所以电路中的电流i越来越小,A、B错误;电路中的电流i越来越小,Q-t图像中,斜率绝对值表示电流大小,C中图像斜率越来越小,D中图像斜率越来越大,C正确,D错误.
1.(电容)[2024·中山期末] 一个经过充电的电容器，极板上所带电荷量为，两极板之间的电压为，则此电容器的电容为( )
A. B. C. D.
[解析] 根据电容的定义式可得电容为,故选D.
√
甲
2.(实验：观察电容器的充、放电现象)[2024·福建宁德期末] 在“观察电容器的充、放电现象”实验中，使用图甲所示电路观察电容器的充、放电过程.电路中的电流传感器与计算机相连，可以显示出电流随时间变化的图像.
(1) 为使电源向电容器充电，应将开关与___(选填“1”或“2”)端相连；
1
[解析] 为使电源向电容器充电，应将电容器接在电源两端，故开关应接1.
乙
(2) 实验前直流电源电动势为，电容器不带电，电容器充、放电过程电流随时间变化的图像如图乙所示.
① 图中阴影部分的面积______(选填“等于”或“不等于”)；
等于
[解析] 表示电容器充电后所带电荷量，表示电容器放电的电荷量，所以.
乙
② 计算机测得(即充电总电荷量为)，则该电容器的电容为_________；
[解析] 该电容器的电容为.
乙
③ 由甲、乙两图可判断阻值______(选填“大于”或“小于”).
小于
[解析] 由题图乙可知电容器充电瞬间电流比电容器放电瞬间电流大，且电容器充电瞬间电源电压和放电瞬间电容器两端电压相等，则有，所以.
练 习 册
知识点一 电容器与电容
1.(多选)[2024·揭阳期末] 关于电容器和电容，下列说法正确的是( )
A.电容器所带电荷量越多，电容越大
B.电容器两板间电压越低，其电容越大
C.电容器不带电时，其电容也不为零
D.电容器的电容只由它本身的特性决定
√
√
[解析] 电容器的电容根据定义可知，这是比值法定义的物理量，电容由电容器自身决定，与电容器电荷量及板间电压无关，电容器不带电时，其电容也不为零，故选C、D.
2.[2024·广西南宁期中] 在如图所示的电路中，闭合开关，电源给电容器充电.稳定后，电容器( )
A.两极板带等量同种电荷 B.两极板带等量异种电荷
C.上极板所带电荷量为零 D.下极板所带电荷量为零
[解析] 稳定后，电容器上极板带正电，下极板带负电，故两极板带等量异种电荷，故A、C、D错误.
√
3.[2024·汕头期中] 如图所示，四个图像描述了对给定的电容器充电时电容器电荷量、电压和电容三者的关系，正确的图像有( )
A.&9& B.&10& C.&11& D.&12&
[解析] 根据可知，对于给定的电容器来说，电容不随电量、电压的变化而变化，故A、B、D错误；根据可知，在给定的电容器条件下，电荷量与电压成正比关系，故C正确.
√
4.[2024·中山期末] 如图所示为一电容器，电容器上标有“”，已知击穿电压为.则下列说法正确的是( )
A.该电容器两极间的电压减少，电荷量减少
B.电容器所带的电荷量为0时，电容器的电容也为0
C.电容器允许施加的最大电压为
D.电容器所带电荷量最多为
√
[解析] 由公式可知，两极间的电压减少，则电荷量减少，A错误；电容表征电容器容纳电荷的本领大小，与电压和电量无关，给定的电容器电容C一定，B错误；击穿电压为
表示能承受的最大电压为，C错误；电容器所带电荷量最多为，D正确.
知识点二 实验：观察电容器的充、放电现象
5.[2024·重庆九龙坡区期末] 某中学高二年级学生在“用传感器在计算机上观察电容器的充、放电过程”实验中，按图甲所示连接电路.单刀双掷开关先跟1相接，一段时间电路稳定后把开关再改接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，以开关改接2为计时起点得到的图像如图乙所示.
(1) 开关改接2后，电容器进行的是______(选填“充电”或“放电”)过程；
放电
[解析] 单刀双掷开关先跟1相接，此时电容器与电源连接，电容器处于充电状态，之后一段时间电路稳定后把开关再改接2，电容器处于放电状态；
(2) 上述过程中，通过电阻的电荷量约为___________C(结果保留两位有效数字).
[解析] 的曲线与坐标轴所围成的总面积表示电容器极板所带电荷量，根据图乙可知，电容器极板所带电荷量为.
6.[2024·山东青岛期中] 心脏除颤器的工作原理是向储能电容器充电，使电容器获得一定的储能，对心颤患者皮肤上的两个电极板放电，让一部分电荷通过心脏，刺激心颤患者的心脏，使之恢复正常跳动.如图是一次心脏除颤器的模拟治疗，该心脏除颤器的电容器电容为，充电至 电压，如果电容器在时间内完成放电，放电结束时电容器两极板间的电势差减为零，下列说法正确的是( )
A.这次放电过程中通过人体组织的电流恒为
B.这次放电有的电荷量通过人体组织
C.若充电至，则该电容器的电容为
D.人体起到绝缘电介质的作用
[解析] 根据可知，该电容器所带电荷量在放电过程中逐渐减小，电压也在逐渐减小，所以电流逐渐减小，故A错误；根据可知，充电至时电容器带的电荷量为，故这次放电过中有的电荷量通过人体组织，故B正确；电容器在充电过程中，电容器的容量C不变，仍然为，故C错误；人体为导体，故D错误.
√
7.[2024·广州期中] 电荷的定向移动形成电流，电流表示单位时间内通过导体横截面的电荷量，即.电流传感器可以像电流表一样测量电流，并且可以和计算机相连.图甲是观察电容器的充、放电现象的实验装置.电源输出
电压恒为，是单刀双掷开关，为定值电阻，为平行板电容器.
(1) 当开关接1时，平行板电容器______(选填“充电”或“放电”).
充电
[解析] 当开关接1时，电容器和电源相连，此时电容器处于充电状态.
(2) 电容器充电完毕后，把开关接2时，其放电电流随时间变化图像如图乙所示：
① 此过程中，流经电流传感器的电流方向______(选填“向上”或“向下”)，电路中的电流______(选填“增大”“减小”或“不变”)，电容
向下
减小
减小
器两极板间的场强______(选填“增大”“减小”或“不变”)；
[解析] 当开关接2时，电容器放电，由于电容器上极板带正电，因此流经电流传感器的电流方向向下，电路中的电流减小，电容器带电荷量减小，根据电容的定义式可知，电容器两极板的电压减小，根据可知两极板间的场强减小；
② 若按“四舍五入”(大于等于半格算一格，小于半格舍去)数格法，如图乙所围的面积约为14格，由图乙可知电容器所带的电荷量为___________C(计算结果保留两位有效数字)，根据计算可知，该实验选择的电容器最有可能是下图中的___.(选填“A”“B”或“C”)
A&13& B&14& C&15&
√
[解析] 图像与坐标轴围成的面积等于电容器的带电荷量，图中每小格的电荷量为，若按“四舍五入”(大于等于半格算一格，小于半格舍去)数格法可得格数为14，则电容器所带的电荷量为，所以电容器的电容为，故选B.
8.[2024·东莞期末] 如图甲所示是观察电容器充、放电现象的实验装置电路图.电源输出电压恒为，是单刀双掷开关，为灵敏电流计，为平行板电容器.(已知电流)
(1) 当开关接___时(选填“1”或“2”)，平行板电容器充电，在充电开始时电路中的电流比较____(选填“大”或“小”).电容器放电时，流经表的电流方向与充电时______(选填“相同”或“相反”).
1
大
相反
[解析] 电容器充电要与电源相连，所以当开关接1时平行板电容器充电；由于极板上无电荷，在充电开始时电路中的电流比较大；电容器充电时电源正极接电容器上极板，放电时正电荷从上极板流出，所以电容器放电时，流经表的电流方向与充电时相反.
(2) 将表换成电流传感器(可显示电流的大小)，电容器充电完毕后，将开关扳到2，让电容器再放电，其放电电流随时间变化的图像如图乙所示，已知图线与横轴所围的面积约为41个方格，则电容器释放的电荷量为_____________，可算出电容器的电容为
____________.
[解析] 根据可知放电电流随时间变化曲线与轴所围面积即为通过的电荷量，每个小格的电荷量为，由此可知，电容器的电容为.
(3) 在电容器放电实验中，接不同的电阻放电，图丙中、、三条曲线中对应电阻最大的一条是__(选填“”“”或“”).
[解析] 刚开始放电时，电容器极板上的电压与电源电压相同为，放电的最大电流为，所以最大电流较小对应的电阻较大，故曲线符合要求.
9.如图所示,已知平行板电容器两极板间距离,充电后两极板电势差为,板带正电,板接地,它的电容为,且点到板距离为.求:
(1) 每一极板带的电荷量;
[答案]
[解析] 由,得每一极板带的电荷量
(2) 一个电子在点具有的电势能;
[答案]
[解析] 一个电子在点具有的电势能
(3) 一个电子从板由静止出发到板获得的动能;
[答案]
[解析] 由题可知电子从板由静止出发到板的过
程中,静电力做正功,故电势能减小,动能增加,由动能定理得
解得
(4) 两极板间的电场强度大小.
[答案]
[解析] 两极板间的电场强度大小
