2025版高考物理一輪總復(fù)習(xí)考點(diǎn)突破第9章靜電場(chǎng)實(shí)驗(yàn)10觀察電容器的充放電現(xiàn)象考點(diǎn)1教材原型實(shí)驗(yàn)

考點(diǎn)1教材原型實(shí)驗(yàn)(基礎(chǔ)考點(diǎn)·自主探究)【跟蹤訓(xùn)練】(電容器充、放電現(xiàn)象的定性分析)(2022·北京卷)利用如圖所示電路觀察電容器的充、放電現(xiàn)象，其中E為電源，R為定值電阻，C為電容器，A為電流表，V為電壓表。下列說(shuō)法正確的是(B)A．充電過(guò)程中，電流表的示數(shù)逐漸增大后趨于穩(wěn)定B．充電過(guò)程中，電壓表的示數(shù)迅速增大后趨于穩(wěn)定C．放電過(guò)程中，電流表的示數(shù)均勻減小至零D．放電過(guò)程中，電壓表的示數(shù)均勻減小至零[解析]充電過(guò)程中，隨著電容器C兩極板電荷量的積累，電路中的電流逐漸減小，電容器充電結(jié)束后，電流表示數(shù)為零，A錯(cuò)誤；充電過(guò)程中，隨著電容器C兩極板電荷量的積累，電壓表測(cè)量電容器兩端的電壓，電容器兩端的電壓迅速增大，電容器充電結(jié)束后，最后趨于穩(wěn)定，B正確；電容器放電過(guò)程的I－t圖像如圖所示，可知電流表和電壓表的示數(shù)不是均勻減小至0的，C、D錯(cuò)誤。(儀器選取和電容器帶電荷量的計(jì)算)電流傳感器可以像電流表一樣測(cè)量電流，能顯示出電流隨時(shí)間變化的I－t圖像。照?qǐng)D甲連接電路，先使開關(guān)S與1端相連，電源向電容器充電，這個(gè)過(guò)程可在較短時(shí)間內(nèi)完成。然后把開關(guān)S擲向2端，電容器通過(guò)電阻R放電，傳感器將電流信息傳入計(jì)算機(jī)，屏幕上顯示出電流隨時(shí)間變化的I－t圖像如圖乙所示。(1)在圖乙中畫一個(gè)豎立的狹長(zhǎng)矩形(在圖乙的最左邊)，它的面積的物理意義是_電荷量__(填寫面積所代表物理量的名稱)(2)根據(jù)I－t圖像估算電容器在全部放電過(guò)程中釋放的電荷量約為_3×10－3__C(結(jié)果保留1位有效數(shù)字)。(3)若對(duì)應(yīng)開關(guān)S與1端相連的充電過(guò)程，電荷量隨時(shí)間變化的q－t圖像的示意圖是怎樣的？請(qǐng)?jiān)趫D丙中定性畫出。_見解析圖__(4)實(shí)驗(yàn)中，為使能觀察到的放電過(guò)程持續(xù)更長(zhǎng)的時(shí)間，請(qǐng)通過(guò)分析，判斷：在其他條件一定的條件下，電阻R應(yīng)選擇_盡量大一些__(“盡量大一些”或“盡量小一些”)。(5)某實(shí)驗(yàn)小組在完成實(shí)驗(yàn)后，積極展開思考，進(jìn)一步進(jìn)行理論探究“為什么放電過(guò)程中電流的變化率越來(lái)越小”，假如你也是實(shí)驗(yàn)小組的一員，請(qǐng)你對(duì)此做出合理的理論分析：_見解析__。[解析](1)在極短時(shí)間內(nèi)，電容器放電電流I可以認(rèn)為不變，認(rèn)為圖乙中0.1s內(nèi)放電電流不變，則狹長(zhǎng)矩形面積的物理意義為電容器放出的電荷量。(2)根據(jù)電流定義式I＝eq\f(q,t)，可得q＝It。所以在I－t圖像中，圖線與橫軸圍成的面積等于電荷量，所以電容器在全部放電過(guò)程中釋放的電荷量為圖線與橫軸圍成的面積，由圖可知，一小格代表的電荷量為q0＝0.2×10－3×0.4C＝8×10－5C。圖線與橫軸圍成的區(qū)域中大約有41個(gè)小方格，所以總電荷量為Q＝41q0＝41×8×10－5C＝3.28×10－3C≈3×10－3C。(3)若對(duì)應(yīng)開關(guān)S與1端相連的充電過(guò)程，開始時(shí)充電電流較大，則q－t圖像的切線斜率較大，隨著充電電流逐漸減小，則q－t圖像的切線斜率逐漸減小，最后趨于穩(wěn)定，q－t圖像如圖所示。(4)實(shí)驗(yàn)中，為使能觀察到的放電過(guò)程持續(xù)更長(zhǎng)的時(shí)間，電阻R應(yīng)選擇盡量大一些，因?yàn)獒尫诺碾姾闪渴且欢ǖ?，電流越小，放電過(guò)程持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng)。(5)放電過(guò)程中電流的變化率為eq\f(ΔI,Δt)＝eq\f(ΔneSv,Δt)＝neSeq\f(Δv,Δt)＝