新高考物理一輪復(fù)習(xí)跟蹤訓(xùn)練第41講 觀察電容器的充、放電現(xiàn)象（原卷版）

觀察電容器的充、放電現(xiàn)象（模擬精練+真題演練）1．（2023·浙江紹興·統(tǒng)考二模）小姚利用圖甲電路觀察電容器在充電和放電過(guò)程中電流表和電壓表示數(shù)的變化。實(shí)驗(yàn)中電源輸出的電壓為8V，圖乙實(shí)物電路中已完成部分連接。

（1）用筆畫線代替導(dǎo)線，完成剩余部分的電路連接。（2）當(dāng)S連接1時(shí)，電流表示數(shù)，電壓表示數(shù)（選填“逐漸增大”、“逐漸減小”、“保持不變”）；S接1足夠長(zhǎng)時(shí)間后，電流表示數(shù)（選填“為0”或“不為0”）。當(dāng)S從1斷開后，電流表示數(shù)（選填“逐漸增大”、“逐漸減小”、“為0”），電壓表示數(shù)（選填“逐漸增大”、“逐漸減小”、“為0”或“保持不變”）。（3）圖丙所示的電路中，K與L間接一智能電源，用以控制電容器C兩端的電壓SKIPIF1<0，如果SKIPIF1<0隨時(shí)間SKIPIF1<0的變化如圖丁所示，則下列描述電阻SKIPIF1<0兩端電壓SKIPIF1<0隨時(shí)間變化的圖像中，正確的是。

B．

C．

D．

2．（2023·湖南長(zhǎng)沙·長(zhǎng)沙一中?？级＃┰凇坝脗鞲衅饔^察電容器的充放電過(guò)程”實(shí)驗(yàn)中，按圖1所示連接電路。電源電動(dòng)勢(shì)為8.0V，內(nèi)阻可以忽略。單刀雙擲開關(guān)S先跟2相接，某時(shí)刻開關(guān)改接1，一段時(shí)間后，把開關(guān)再改接2。實(shí)驗(yàn)中使用了電流傳感器來(lái)采集電流隨時(shí)間的變化情況。

（1）如果用歐姆表直接連接待測(cè)電容器（未充電）兩端，觀察到指針的偏轉(zhuǎn)情況是；A．偏轉(zhuǎn)角度一直很小B．偏轉(zhuǎn)角度一直很大C．偏轉(zhuǎn)角度逐漸增大D．偏轉(zhuǎn)角度先很大，再逐漸減?。?）電容器充電后，開關(guān)S改接2使電容器進(jìn)行放電，此過(guò)程得到的SKIPIF1<0圖像如圖2所示，如果不改變電路其他參數(shù)，只減小電阻R的阻值，則此過(guò)程的SKIPIF1<0曲線與坐標(biāo)軸所圍成的面積將（選填“減小”“不變”或“增大”）。（3）若實(shí)驗(yàn)中測(cè)得該電容器在整個(gè)放電過(guò)程中釋放的電荷量SKIPIF1<0，則該電容器的電容為μF。（4）關(guān)于電容器在整個(gè)充，放電過(guò)程中的SKIPIF1<0圖像和SKIPIF1<0圖像的大致形狀，可能正確的有（q為電容器極板所帶的電荷量，SKIPIF1<0為A，B兩板的電勢(shì)差）。A．

B．

C．

D．

3．（2023·江蘇南通·模擬預(yù)測(cè)）用圖所示電路觀察電容器的充、放電現(xiàn)象，現(xiàn)提供如下實(shí)驗(yàn)器材：電源E（電動(dòng)勢(shì)SKIPIF1<0，內(nèi)阻不計(jì)）、電容器C（標(biāo)稱電容SKIPIF1<0）、電阻箱R（SKIPIF1<0）、微安表G（量程SKIPIF1<0，內(nèi)阻為SKIPIF1<0）、單刀雙擲開關(guān)S和導(dǎo)線若干。（1）根據(jù)圖甲電路在圖中用筆畫線代替導(dǎo)線將實(shí)物電路連接完整；

（2）將開關(guān)S撥至位置1，電容器上極板帶電（選填“正”或“負(fù)”）；（3）充電完畢，將開關(guān)S撥至位置2，根據(jù)測(cè)得數(shù)據(jù)作出電路中的電流i隨時(shí)間t變化的圖像如圖所示，則電阻箱接入電路的阻值為SKIPIF1<0；（4）圖丙中曲線與橫軸圍成的區(qū)域共有148個(gè)小格，則電容器電容的測(cè)量值為SKIPIF1<0（結(jié)果保留3位有效數(shù)字）；

（5）根據(jù)圖丙可作出電容器所帶電荷量q隨時(shí)間t變化的圖像。某小組兩次實(shí)驗(yàn)中電阻箱接入電路的阻值分別為SKIPIF1<0和SKIPIF1<0，SKIPIF1<0，對(duì)應(yīng)的SKIPIF1<0圖像為曲線a和b。則下列圖像中可能正確的是。

4．（2023·江蘇蘇州·統(tǒng)考三模）某同學(xué)用傳感器觀察電容器的放電過(guò)程，實(shí)驗(yàn)操作如下：（1）本實(shí)驗(yàn)的電路如圖甲所示，請(qǐng)?jiān)趫D乙中用筆畫線代替導(dǎo)線連接實(shí)物圖（傳感器正常工作時(shí)電流從紅鱷魚夾流入，從黑鱷魚夾流出）；

（2）為校驗(yàn)電阻箱阻值，在電路斷開的情況下該同學(xué)用歐姆表“×1k”擋測(cè)量了電阻箱的阻值，測(cè)量結(jié)果如圖丁所示，則電表讀數(shù)為Ω；

（3）已知蓄電池的電動(dòng)勢(shì)為6V，內(nèi)阻不計(jì)，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后描繪的電容器放電i-t圖像如圖丙所示，根據(jù)圖像求得該電容器的電容大小約為F（保留二位有效數(shù)字）；（4）實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，電容的測(cè)量值小于標(biāo)識(shí)值，請(qǐng)寫出導(dǎo)致該現(xiàn)象的一個(gè)主要原因；（5）將電容器放電后，該同學(xué)用歐姆表“×10”檔檢測(cè)電容器，當(dāng)紅黑表筆與電容器兩極連接后，發(fā)現(xiàn)指針先大角度向右偏轉(zhuǎn)然后偏角逐漸減小，經(jīng)t1時(shí)間后返回；將該電容器放電后換用“×100”檔再次檢測(cè)，指針經(jīng)t2時(shí)間后返回，則t1t2（選填“大于”、“小于”或“等于”）。5．（2023·四川遂寧·統(tǒng)考三模）某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室發(fā)現(xiàn)一只電壓標(biāo)稱為10V、電容標(biāo)稱模糊的電容器，現(xiàn)他找了以下器材來(lái)測(cè)該電容器的電容值。蓄電池：20V，內(nèi)阻可不計(jì)

電壓表：12V，內(nèi)阻很大

定值電阻有三只：10Ω；50Ω；100Ω

滑動(dòng)變阻器：標(biāo)稱為“30V，50Ω”一只單刀單擲開關(guān)：S1一只單刀雙擲開關(guān)：S2一臺(tái)數(shù)字電流計(jì)，可接電子顯示屏，顯示電流隨時(shí)間的變化過(guò)程實(shí)驗(yàn)操作步驟如下：（1）該同學(xué)按圖1所示電路圖進(jìn)行組裝電路，則定值電阻R1阻值應(yīng)選Ω。（2）他先閉合開關(guān)S1，S2刀片擲于，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R2，穩(wěn)定后讀出電壓表讀數(shù)為4V。然后，他把S2刀片擲于，在電子顯示屏上得到如圖2中的甲曲線。（3）利用單位面積法算得I-t圖中甲曲線和兩坐標(biāo)軸所圍的面積為0.04mA·s，已知電容器放電時(shí)其內(nèi)阻可以忽略不計(jì)，則電容器的電容為C=F。（4）接著，他以同樣的操作步驟，重新調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R2，在電子顯示屏上得到如圖2中的乙曲線，則穩(wěn)定時(shí)電壓表讀數(shù)為V。（保留兩位有效數(shù)字）6．（2023·安徽蕪湖·蕪湖一中?？寄M預(yù)測(cè)）如圖為“觀察電容器的充、放電現(xiàn)象”實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)器材：電源E（電動(dòng)勢(shì)SKIPIF1<0，內(nèi)阻可忽略）、電容器C（標(biāo)稱電容值為SKIPIF1<0，擊穿電壓為SKIPIF1<0）、電阻箱R、微安表G、單刀雙擲開關(guān)S和導(dǎo)線若干。完成下列實(shí)驗(yàn)的相關(guān)內(nèi)容：（1）按照?qǐng)D甲的電路圖，把圖乙中的器材連接成完整的實(shí)驗(yàn)電路。（2）實(shí)驗(yàn)步驟：步驟①將開關(guān)S打到1，給電容器C充電，觀察微安表G的示數(shù)變化直到讀數(shù)穩(wěn)定；步驟②先打開手機(jī)視頻錄制軟件，再將開關(guān)S打到2位置，觀察并用視頻記錄電容器C的放電過(guò)程中微安表G的示數(shù)變化情況；步驟③斷開開關(guān)S，查閱視頻，記錄SKIPIF1<0內(nèi)，微安表G的讀數(shù)隨時(shí)間變化的數(shù)據(jù)；步驟④在坐標(biāo)紙上以時(shí)間t為橫軸，微安表G的讀數(shù)I為縱軸，描點(diǎn)作出SKIPIF1<0圖像，如圖丙。（3）分析圖丙可知：①電容器放電過(guò)程電流的變化規(guī)律為：放電電流逐漸（選填“增大”“減小”或“不變”），放電電流隨時(shí)間的變化率逐漸（選填“增大”“減小”或“不變”）；②丙圖中，圖像與橫軸所包圍的面積為86格，則可求得該電容器的電容值為SKIPIF1<0。（保留2位有效數(shù)字）（4）步驟①中，微安表G的讀數(shù)穩(wěn)定時(shí)，并不為0，始終保持在SKIPIF1<0，出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因是電容器（選填“短路”或“漏電”）。7．（2023·廣東汕頭·統(tǒng)考一模）收音機(jī)中可變電容器作為調(diào)諧電臺(tái)使用。如圖為空氣介質(zhì)單聯(lián)可變電容器的結(jié)構(gòu)，它是利用正對(duì)面積的變化改變電容器的電容大小，某同學(xué)想要研究這種電容器充、放電的特性，于是將之接到如圖所示的實(shí)驗(yàn)電路中，實(shí)驗(yàn)開始時(shí)電容器不帶電。（1）首先將開關(guān)S打向1，這時(shí)觀察到靈敏電流計(jì)G有短暫的示數(shù)，穩(wěn)定后，旋轉(zhuǎn)旋鈕，使電容器正對(duì)面積迅速變大，從開始到最終穩(wěn)定，靈敏電流計(jì)示數(shù)隨時(shí)間變化的圖像可能是（填選項(xiàng)中的字母）序號(hào)A．B．C．D．（2）充電穩(wěn)定后，斷開單刀雙擲開關(guān)，用電壓表接在電容器兩端測(cè)量電壓，發(fā)現(xiàn)讀數(shù)緩慢減小，原因是。（3）該同學(xué)做完實(shí)驗(yàn)，得到電容器的電容后，突然想起他用的是一節(jié)舊電池（電動(dòng)勢(shì)不變，內(nèi)阻不可忽略），他想要得到盡量精確的電容值，（填“需要”或“不需要”）重新?lián)Q一節(jié)新電池來(lái)測(cè)量。8．（2023·廣東茂名·茂名市第一中學(xué)?？既＃╇娙萜魇且环N重要的電學(xué)元件，在電工、電子技術(shù)中應(yīng)用廣泛。某實(shí)驗(yàn)小組用如圖甲所示的電路研究電容器充、放電情況及電容大小，他們用電流傳感器和計(jì)算機(jī)測(cè)出電路中電流隨時(shí)間變化的曲線。實(shí)驗(yàn)時(shí)，根據(jù)圖甲所示的電路原理圖連接好電路，SKIPIF1<0時(shí)刻把開關(guān)K擲向1端，電容器充電完畢后，再把開關(guān)K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SKIPIF1<0圖像如圖乙所示。（1）電容器放電時(shí)，流過(guò)電阻R的電流方向?yàn)?；（選填“由a到b”或“由b到a”）（2）乙圖中，陰影部分的面積SKIPIF1<0SKIPIF1<0；（選填“>”、“<”或“=”）（3）如果不改變電路其他參數(shù)，只減小電阻R，放電時(shí)間將；（填“變長(zhǎng)”、“不變”或“變短”）（4）圖丙為電壓恒為SKIPIF1<0的電源給電容器充電時(shí)作出的電流隨時(shí)間變化的SKIPIF1<0圖像，電容器充電完畢后的電荷量為C，電容器的電容為C=F。（計(jì)算結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字）9．（2023·山西·統(tǒng)考高考真題）在“觀察電容器的充、放電現(xiàn)象”實(shí)驗(yàn)中，所用器材如下：電池、電容器、電阻箱、定值電阻、小燈泡、多用電表、電流表、秒表、單刀雙擲開關(guān)以及導(dǎo)線若干。

（1）用多用電表的電壓擋檢測(cè)電池的電壓。檢測(cè)時(shí)，紅表筆應(yīng)該與電池的（填“正極”或“負(fù)極”）接觸。（2）某同學(xué)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)電路如圖（a）所示。先將電阻箱的阻值調(diào)為SKIPIF1<0，將單刀雙擲開關(guān)S與“1”端相接，記錄電流隨時(shí)間的變化。電容器充電完成后，開關(guān)S再與“2”端相接，相接后小燈泡亮度變化情況可能是