《学霸笔记 同步精讲》第10章静电场中的能量 4.第2课时 实验：观察电容器的充、放电现象 练习（教师版）物理人教版必修3

第2课时　实验:观察电容器的充、放电现象
基础巩固
1.观察电容器的充、放电现象的实验电路图如图所示,接通开关S,对电路中的电容器充电。充电后,该电容器　　　　(选填“上”或“下”)极板带正电荷。若电容器的两个极板分别带上了电荷量均为Q的等量异种电荷,此时电容器所带的电荷量为　　　　。
答案:上　Q
解析:题图中电容器充电过程,充完电后电容器上极板与电源的正极相连,则电容器上极板带正电;电容器电荷量是单极板所带电荷量的绝对值,故电荷量为Q。
2.探究电容器充、放电的实验装置示意图如图所示,已知灵敏电流表0刻度在表盘中央位置,经判断:当电流从左接线柱流入时指针左偏;电流从右接线柱流入时指针右偏。请根据所学知识回答下列问题:
(1)电容器充电结束后,将开关S扳到b,在放电的过程中,灵敏电流表指针会　　　　(选填“左”或“右”)偏。
(2)将开关S扳到a,让电源给电容器充电,结束后,保持开关位置不变,若在电容器中间插入一块有机玻璃板,则在插入过程中灵敏电流表指针　　　　(选填“左”或“右”)偏。
答案:(1)左　(2)右
解析:(1)当电流从灵敏电流表左接线柱流入时灵敏电流表指针左偏;电流从灵敏电流表右接线柱流入时灵敏电流表指针右偏。电容器充电结束后,将开关S扳到b放电的过程中,电流自左向右通过灵敏电流表,灵敏电流表指针会左偏。
(2)将开关S扳到a,让电源给电容器充电,结束后,保持开关位置不变,电容器极板间电压恒定,若在电容器中间插入一块有机玻璃板,电容增大,电荷量增大,电流自右向左通过灵敏电流表,灵敏电流表指针会右偏。
能力提升
图甲是一种测量电容的实验电路图,实验通过对高阻值电阻放电的方法测出电容器充电至电压U时所带电荷量Q,从而再求出待测电容器的电容C。某同学在一次实验时进行了如下操作:
①按图甲所示的电路图接好电路;
②接通开关S,调节电阻箱R阻值,使电流表的指针偏转接近满刻度,记下此时电流表的示数I0=49.0 mA,电压表的示数U0=10.0 V,I0、U0分别是电容器放电时的初始电流和电压;
③断开开关S,同时开始计时,每隔5 s读一次电流值,将测得的数据标在图乙所示的坐标纸上(图中小黑点)。
(1)在图乙中画出I-t图线。
(2)图乙中图线与坐标轴所围成面积的物理意义是 　。
(3)该电容器的电容为　　　　 F(结果保留两位有效数字)。
答案:(1)见解析
(2)电容器充电到电压为U0时所带的电荷量
(3)7.5×10-2
解析:(1)用平滑的曲线连接,如图所示。
(2)由ΔQ=I·Δt知,电荷量为I-t图像与坐标轴所包围的面积,即电容器充电到电压为U0时所带的电荷量。
(3)电荷量为总格子数乘以每个格子的“面积”值,即Q=0.75 C,C==7.5×10-2 F。
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