2025年《滬科版2020上海高二物理必修第三冊(cè)》9.6 電容 電容器 第2課時(shí)　實(shí)驗(yàn)：觀察電容器的充、放電現(xiàn)象（作業(yè)）（原卷版）

第頁(yè)新版滬科版2020上海高二物理必修第三冊(cè)9.6電容電容器第2課時(shí)實(shí)驗(yàn)：觀察電容器的充、放電現(xiàn)象1．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(kāi)始時(shí)電容器不帶電。（1）首先將開(kāi)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(kāi)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(kāi)單刀雙擲開(kāi)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。2．電容器是一種重要的電學(xué)元件，在電工、電子技術(shù)中應(yīng)用廣泛。使用圖甲所示電路觀察電容器的充、放電過(guò)程。電路中的電流傳感器可以捕捉瞬時(shí)的電流變化，它與計(jì)算機(jī)相連，可顯示電流隨時(shí)間的變化。圖甲直流電源電動(dòng)勢(shì)、內(nèi)阻不計(jì)，充電前電容器帶電量為零。先使S與“1”端相連，電源向電容器充電。充電結(jié)束后，使S與“2”端相連，直至放電完畢。計(jì)算機(jī)記錄的電流隨時(shí)間變化的I–t曲線如圖乙所示。（1）在電容器充電與放電過(guò)程中，通過(guò)電阻的電流方向_______（選填“相同”或“相反”）；（2）圖像陰影為I–t曲線圖像與對(duì)應(yīng)時(shí)間軸所圍成的面積，乙圖中陰影部分的面積_______（選填“>”、“<”或“=”）；（3）已知，則該電容器的電容值為_(kāi)______法拉（保留兩位有效數(shù)字）；（4）由甲、乙兩圖可判斷阻值_______（選填“>”或“<”）。3．電路中電流大小可以用電流傳感器測(cè)量，用電流傳感器和計(jì)算機(jī)可以方便地測(cè)出電路中電流隨時(shí)間變化的曲線。某興趣小組要測(cè)定一個(gè)電容器的電容，選用器材如下：待測(cè)電容器（額定電壓為16V）；電流傳感器和計(jì)算機(jī)；直流穩(wěn)壓電源；定值電阻R0＝100Ω、單刀雙擲開(kāi)關(guān)；導(dǎo)線若干；實(shí)驗(yàn)過(guò)程如下：①按照?qǐng)D甲正確連接電路；②將開(kāi)關(guān)S與1端連接，電源向電容器充電；③將開(kāi)關(guān)S擲向2端，測(cè)得電流隨時(shí)間變化的i－t圖線如圖乙中的實(shí)線a所示；④利用計(jì)算機(jī)軟件測(cè)出i－t曲線和兩坐標(biāo)軸所圍的面積。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：（1）已知測(cè)出的i－t曲線和兩坐標(biāo)軸所圍的面積為42.3mA·s，則電容器的電容C＝________F；（2）若將定值電阻換為R1＝180Ω，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)步驟，則電流隨時(shí)間變化的i－t圖線應(yīng)該是圖丙中的曲線________（選填“b”或“c”）。4．隨著傳感器技術(shù)的不斷進(jìn)步，傳感器開(kāi)始在中學(xué)實(shí)驗(yàn)室逐漸普及。某同學(xué)用電流傳感器和電壓傳感器做“觀察電容器的充、放電現(xiàn)象”實(shí)驗(yàn)，電路如圖甲所示。（1）先使開(kāi)關(guān)K與1端相連，電源向電容器充電，這個(gè)過(guò)程很快完成，充滿電的電容器上極板帶______電；（2）然后把開(kāi)關(guān)K擲向2端，電容器通過(guò)電阻放電，傳感器將電流電壓信息傳入計(jì)算機(jī)，經(jīng)處理后得到電流和電壓隨時(shí)間變化的I–t、U–t曲線，如圖乙所示；（3）由圖乙可知，電容器充滿電的電荷量為_(kāi)_____，電容器的電容為_(kāi)_____；（保留兩位有效數(shù)字）（4）若將電路中的電阻換成一阻值更大的電阻，把開(kāi)關(guān)K擲向2端電容器放電，請(qǐng)?jiān)趫D乙的左圖中定性地畫(huà)出I–t曲線。()5．小劉同學(xué)用傳感器做“觀察電容器的充放電”實(shí)驗(yàn)，采用的實(shí)驗(yàn)電路如圖甲所示，其中定值電阻R1=120Ω。實(shí)驗(yàn)過(guò)程如下：（1）將開(kāi)關(guān)先與“1”端閉合，電容器進(jìn)行____________（填“充電”或“放電”），稍后再將開(kāi)關(guān)擲向“2”端。（2）在下列四個(gè)圖像中，表示實(shí)驗(yàn)過(guò)程中通過(guò)傳感器的電流隨時(shí)間變化的圖像為_(kāi)__________，電容器兩極板間的電壓隨時(shí)間變化的圖像為_(kāi)___________。A．B．C．D．（3）若圖乙中的實(shí)線為R1=120Ω時(shí)充電電流隨時(shí)間變化的曲線，則用R2=80Ω的電阻替換R1后重新充電，充電電流隨時(shí)間變化的曲線應(yīng)該是圖乙中的虛線_____________（填“b”“c”或“d”）。6．某興趣小組想自制一個(gè)電容器。如圖所示，他們用兩片錫箔紙做電極，在兩層錫箔紙中間夾以電容紙（某種絕緣介質(zhì)），一起卷成圓柱形，然后接出引線，再密封在塑料瓶當(dāng)中，電容器便制成了。（1）為增加該電容器的電容，應(yīng)當(dāng)___________（填正確答案標(biāo)號(hào)）。A．增大電容器的充電電壓B．減小電容器的充電電壓C．錫箔紙面積盡可能大D．錫箔紙卷繞得盡可能緊（2）為了測(cè)量該電容器電容的大小，由于實(shí)驗(yàn)室沒(méi)有電容計(jì)，該小組采用了如圖所示的電路進(jìn)行測(cè)量。其中電壓傳感器和電流傳感器可以在計(jì)算機(jī)上顯示出電壓和電流隨時(shí)間變化的、U–t、I–t圖像。先將開(kāi)關(guān)S置于a端，電壓和電流隨時(shí)間變化圖像分別如圖1、2所示，則該電容器充滿電后所帶的電荷量約為_(kāi)__________C；電容大小約為_(kāi)__________F。（結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字）（3）在（2）問(wèn)基礎(chǔ)上，電容器充滿電后，時(shí)刻再把開(kāi)關(guān)S置于b端，則以下電流和電壓隨時(shí)間變化的圖像符合實(shí)際的是___________（填正確答案標(biāo)號(hào)）。7．電流傳感器可以像電流表一樣測(cè)量電流，不同的是反應(yīng)比較靈敏，且可以和計(jì)算機(jī)相連，能畫(huà)出電流與時(shí)間的變化圖像。圖甲是用電流傳感器觀察充、放電過(guò)程的實(shí)驗(yàn)電路圖，圖中電源電壓為6V。先使開(kāi)關(guān)S與1接通，待充電完成后，