2020届高考物理人教版(天津专用)一轮复习考点规范练：39 观察电容器的充、放电现象 含解析
乙
丙
(1)根据图甲所示的电路,观察图乙可知:充电电流与放电电流方向(选填“相同”或“相反”),大小都随时间(选填“增加”或“减小”);
(2)该电容器的电容值为F;(结果保留两位有效数字)
(3)某同学认为:仍利用上述装置,将电压传感器从电阻两端改接在电容器的两端,也可以测出电容器的电容值。请你分析并说明该同学的说法是否正确。
(2)根据欧姆定律可知,I= ,图像的面积表示Ut,则可知,图像面积与R的比值表示电荷量;
则可知,充电过程最大电荷量q= C=0.060)因为当开关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,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”,仍可应用C= 计算电容值。
2.(20xx·河北衡水期末)电路中电流大小可以用电流传感器测量,用电流传感器和计算机可以方便地测出电路中电流随时间变化的曲线。某兴趣小组要测定一个电容器的电容,选用器材如下:
待测电容器(额定电压为16 V);电流传感器和计算机;直流稳压电源;定值电阻R0=100Ω、单刀双掷开关;导线若干;
实验过程如下:
答案(1)相反减小(2)1.0×10-2(3)正确当开关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,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”,仍可应用C= 计算电容值。
考点规范练
1.解析根据Q=It以及图像的迁移应用可知,图像与时间轴所围成的面积表示电荷量,则可知:
电荷量q=40×0.2×10-3×0.4C=3.2×10-3C;
则由C= F=4×10-4F。
答案4×10-4
2.解析(1)由i-t图像得到开始时电流为I=90mA=0.09A;
故最大电压为U=IR1=0.09A×100Ω=9V;
2020届高考物理人教版（天津专用）一轮复习考点规范练：39 观察电容器的充、放电现象 含解析
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1.电流传感器可以把电容器放电电流随时间变化规律描绘出来。一个电容器先把它接到8 V的电源上充电。然后通过电流传感器放电,其电流随时间变化图像如图所示。由图像和坐标轴所围的面积知道电容器放电前所带的电量。已知如图所围的面积约为40个方格,由图可算出电容器的电容为F。
①按照图甲正确连接电路;
②将开关S与1端连接,电源向电容器充电;
③将开关S掷向2端,测得电流随时间变化的i-t图线如图乙中的实线a所示;
④利用计算机软件测出i-t曲线和两坐标轴所围的面积。
请回答下列问题:
(1)已知测出的i-t曲线和两坐标轴所围的面积为42.3 mA·s,则电容器的电容C=F;
(2)若将定值电阻换为R1=180Ω,重复上述实验步骤,则电流随时间变化的i-t图线应该是图丙中的虚线(选填“b”“c”或“d”)。
故电容为C= =4.7×10-3F
(3)换用180Ω的电阻,则根据im= ,因第2次实验的最大电流小些,故不是b;根据Qm=CUm,因两条曲线分别与坐标轴所围的面积相等,故不是d,是c。
答案(1)4.7×10-3(2)c
3.解析(1)由题图可知,充电和放电时R两端的电势相反,则说明流过的电流方向相反;电压均随时间减小,所以说明电流均在减小;
甲
乙
丙
3.(20xx·北京东××区二模)在测定电容器电容值的实验中,将电容器、电压传感器、阻值为3 kΩ的电阻R、电源、单刀双掷开关按图甲所示电路图进行连接。先使开关S与1端相连,电源向电容器充电,充电完毕后把开关S掷向2端,电容器放电,直至放电完毕。实验得到的与电压传感器相连接的计算机所记录的电压随时间变化的u-t曲线如图乙所示,图丙为由计算机对图乙进行数据处理后记录了“峰值”及曲线与时间轴所围“面积”的图。
2020年高考物理一轮复习专题7.4电容与电容器(精讲)(含解析)
专题7.4 电容与电容器1.常见电容器2.电容器的电压、电荷量和电容的关系知识点一、电容器1．基本构造：彼此绝缘而又相距很近的两个导体，就构成一个电容器。
2．电容器的充放电(1)充电：把电容器的两个极板与电源的正负极相连，就能使两个极板分别带上等量的异种电荷，这个过程叫做充电。
(2)放电：用导线把充电后的电容器的两个极板接通，两个极板上的电荷就会中和，电容器失去了电荷，这个过程叫做放电。
(3)带电荷量：充电后任意一个极板的带电荷量的绝对值叫做电容器的带电荷量。
【特别提醒】(1)充、放电过程中会出现短暂的电流，电流的方向与负电荷定向移动的方向相反。
(2)充电过程由电源获得的电能以电场能的形式贮存到电容器中，放电过程两板之间不再有电场，电场能转化为其他形式的能。
知识点二、电容1．定义：电容器所带电荷量Q 与两极板间电势差U 的比值。
2．公式：C ＝Q U。
3．物理意义：表示电容器容纳电荷本领的物理量。
4．单位：1 F ＝106μF ＝1012pF 。
【特别提醒】(1)电容器是一个仪器，而电容是一个物理量，它表征了电容器容纳电荷的本领。
(2)电容C ＝Q U 是用比值定义法定义的物理量。
电容器的电容C 可以用比值Q U来量度，但电容器的电容C 与Q 、U 的大小无关，即便电容器不带电，其电容C 也不会变为零，不能理解为电容C 与Q 成正比，与U 成反比。
(3)电容的另一个表达式：C ＝ΔQΔU 。
【知识拓展】 1.对电容的理解(1)电容由电容器本身的构造决定。
(2)如图所示，Q U 图象是一条过原点的直线，其中Q 为一个极板上所带电荷量的绝对值，U 为两极板间的电势差，直线的斜率表示电容大小，因而电容器的电容也可以表示为C ＝ΔQΔU ，即电容的大小在数值上等于两极板间的电压增加(或减小)1 V 所增加(或减小)的电荷量。
2．两个公式的比较知识点三、平行板电容器的电容和常用电容器 1．平行板电容器的电容 (1)决定电容大小的因素平行板电容器的电容C 跟相对介电常数εr 成正比，跟极板正对面积S 成正比，跟极板间的距离d 成反比。
观察电容器的充、放电现象(核心考点精讲精练)(原卷版)—备战2025年高考物理一轮复习(新高考通用)
观察电容器的充、放电现象1. 高考真题考点分布题型考点考查考题统计实验题观察电容器充放电现象2024年海南卷2. 命题规律及备考策略【命题规律】各地高考对观察电容器的充放电现象这个实验的考查近几年频度不高，主要考查原型实验的原理。
【备考策略】1.理解和掌握观察电容器的充放电现象实验原理，并会做出必要的误差分析。
2.能够在原型实验基础上，通过对实验的改进或者创新，做出同类探究。
【命题预测】重点利用创新性实验装置或方法对观察电容器充放电现象。
1.实验原理（1）电容器充电:电源使电容器的两极板带上等量异种电荷的过程,如图甲。
（2）电容器放电:用导线将充好电的电容器的两极板相连,使两极板的异种电荷中和的过程,如图乙。
（3）电容器充放电时的能量转化:充电后,电容器储存了电能。
放电时,储存的电能释放出来,转化为其他形式的能。
2.实验操作（1）电容器的充电：开关S合向1,电容器充电。
现象:①白炽灯开始较亮,逐步变暗。
②的读数由大变小。
③的读数变大。
④最后的大小等于0,的大小等于电源电压。
⑤解释:电源正极向极板供给正电荷,负极向极板供给负电荷。
电荷在电路中定向移动形成电流,两极板间有电压。
S刚合上时,电源与电容器之间存在较大的电压,使大量电荷从电源移向电容器极板,产生较大电流,随着极板电荷的增加,极板间电压增大,电流减小。
当电容器两极板间电压等于电源电压时,电荷不再定向移动,电流为0,灯不亮。
（2）电容器的放电：开关S合向2,电容放电。
现象:①开始灯较亮,逐渐变暗,直至熄灭。
②开始较大,逐渐变小,电流方向与充电方向相反,直至指示为0。
③开始指示为电源电压,逐渐减小,直至为0。
④解释:放电过程中,由于电容器两极板间的电压使回路中有电流产生。
开始这个电压较大,因此电流较大,随着电容器极板上的正、负电荷的中和,极板间的电压逐渐减小,电流也减小,最后放电结束,极板间不存在电压,电流为0。
⑤结论:当电容器极板上所储存的电荷量发生变化时,电路中就有电流流过;若电容器极板上所储存的电荷量恒定不变时,则电路中就没有电流流过。
2020届高三高考_人教版_物理一轮复习__静电场课时3 课后练习 (2)
电容器带电粒子在电场中的运动知识排查常见电容器电容器的电压、电荷量和电容的关系1.常见电容器(1)组成：由两个彼此绝缘又相互靠近的导体组成。
(2)带电荷量：一个极板所带电荷量的绝对值。
(3)电容器的充、放电充电：使电容器带电的过程，充电后电容器两板带上等量的异种电荷，电容器中储存电场能。
放电：使充电后的电容器失去电荷的过程，放电过程中电场能转化为其他形式的能。
2．电容(1)定义：电容器所带的电荷量Q与电容器两极板间的电势差U的比值。
(2)定义式：C＝QU。
(3)物理意义：表示电容器容纳电荷本领大小的物理量。
(4)单位：法拉(F)，1 F＝106μF＝1012 pF3．平行板电容器(1)影响因素：平行板电容器的电容与极板的正对面积成正比，与电介质的相对介电常数成正比，与极板间距离成反比。
(2)决定式：C＝εr S4πkd，k为静电力常量。
带电粒子在匀强电场中的运动1.加速(1)在匀强电场中，W＝qEd＝qU＝12m v2－12m v2(2)在非匀强电场中，W＝qU＝12m v2－12m v22．带电粒子在匀强电场中的偏转(1)条件：以速度v0垂直于电场线方向飞入匀强电场，仅受电场力。
(2)运动形式：类平抛运动。
(3)处理方法：运动的合成与分解。
图1①沿初速度方向为匀速直线运动，运动时间t ＝lv 0②沿电场力方向为匀加速直线运动， 加速度a ＝F m ＝qE m ＝qUmd ③离开电场时的偏移量 y ＝12at 2＝ql 2U 2m v 20d④离开电场时的偏转角tan θ＝v ⊥v 0＝qlU m v 20d示波管的构造1.构造(1)电子枪，(2)偏转极板，(3)荧光屏。
(如图2所示)图22．工作原理YY ′上加的是待显示的信号电压，XX ′上是机器自身产生的锯齿形电压，叫作扫描电压。
小题速练1．关于电容器及其电容，下列说法中正确的是( )A ．平行板电容器一板带电＋Q ，另一板带电－Q ，则此电容器不带电B ．由公式C ＝QU 可知，电容器的电容随电荷量Q 的增加而增大 C ．对一个电容器来说，电容器的电荷量与两板间的电势差成正比 D ．如果一个电容器两板间没有电压，就不带电荷，也就没有电容 答案 C2．两平行金属板相距为d ，电势差为U ，一电子质量为m 、电荷量为e ，从O 点沿垂直于极板的方向射入电场，最远到达A 点，然后返回，如图3所示，OA 间距为h ，则此电子的初动能为( )图3A.edh UB.dU ehC.eU dhD.eUh d解析 电子从O 点到达A 点的过程中，仅在电场力作用下速度逐渐减小，根据动能定理可得－eU OA ＝0－E k ，因为U OA ＝U d h ，所以E k ＝eUhd ，选项D 正确。
2020版高考物理复习：实验观察电容器的充、放电现象(共25张) PPT课件 图文
9
命题点一
命题点二
充放电过程中电流和电压的变化规律理解及数据测量
典例2(2015·海南单科)某同学利用图(a)所示电路测量电容器充
电时两极板间的电压随时间的变化。实验中使用的器材为:电池
E(内阻很小)、开关S1和S2、电容器C(约100 μF)、电阻R1(约200
12
命题点一
命题二
(3)该同学每隔10 s记录一次电压表的读数U,记录的数据如下表
所示。在给出的坐标纸上绘出U-t图线。已知只有一个数据点误差
较大,该数据点对应的表中的时间是
s。
时间 t/s
电压 U/V
10.0
2.14
20.0
3.45
30.0
4.23
40.0
4.51
50.0
5.00
60.0
5.18
后来部门有了提拔晋升的名额，这位姑 娘被列 入了第 一人选 ，并且 全票通 过。
她在采访里说：
毕业第一年，许多同学都穿上了好看的 衣服， 走在了 宽敞明 亮的写 字楼里 ，对比 光鲜亮 丽的她 们，我 却穿着 劳保服 ，每日 穿梭在 各种不 同的机 械设备 里。
记得有人笑话我，说我一个姑娘，干一 份这么 不体面 又危险 的活， 丢脸死 了。
年轻时，我特别佩服那些不计较金钱、 权位、 报酬专 心工作 ，认真 学习的 人，因 为不计 较钱多 钱少肯 认真工 作的人 ，往往 觉得只 要是能 从事这 份工作 ，本身 就是对 他的最 大报酬 。
听她说完，我尴尬的笑了笑。
其实每一个人都向往这样的成功，但这 姑娘却 本末倒 置了， 并不是 有了钱 有了权 有了成 就以后 才全力 以赴的 工作， 而是全 力以赴 工作， 投入了 自己的 全部以 后，才 有了地 位名望 钱财。
2020年高考回归复习—电学实验之观察电容器的充电和放电 含答案
高考回归复习—电学实验之观察电容器的充电和放电1．在“用传感器观察电容器的充电和放电”实验中，电路图如图甲．一位同学使用的电源电动势为8.0V，测得放电的I-t图象如图乙所示．（1）若按“四舍五入”法，根据“I-t图线与两坐标轴包围面积”，试计算电容器全部放电过程的放电量为______；（2）根据以上数据估算电容器的电容值为_________．2．如图甲连接电路，选用8V直流电源，470微法的电解电容器。
当单刀双掷开关s掷向1端，电源向电容器充电。
然后把开关掷向2端，电容器通过电阻R放电，传感器将电流信息传入计算机，屏幕上显示出如图乙所示的电流随时间变化曲线。
一位同学对实验进行了一些分析，其中正确的是_______A、开关s掷向2端时，流经电流传感器的电流方向从B到AB、放电过程中电容器的电容C、电荷量Q、电压U都变小C、Ι-t图中曲线与坐标轴围成的面积表示电容器储存的电荷量D、电容器充电完毕时，储存的电能约为0.015J3．在“用传感器观察电容器的充电和放电”实验中，电路图如图．一位同学使用的电源电动势为10.0V，测得放电的I-t图像如图所示．（1）若按“四舍五入（大于半格算一个，小于半格舍去）”法，根据“I-t 图线与两坐标轴包围面积”，电容器在全部放电过程中释放的电荷量约为_________ C．（结果保留两位有效数字）（2）根据以上数据估算电容器的电容值为_________ F．（结果保留两位有效数字）（3）如果将电阻R换一个阻值更大的电阻，则放电过程释放的电荷量___________（选填“变多”、“不变”或“变少”）．4．在测定电容器电容的实验中，将电容器、电压传感器、阻值为3 kΩ的电阻R、电源、单刀双掷开关S按图甲所示电路图进行连接。
先使开关S与1相连，电源给电容器充电，充电完毕后把开关S掷向2，电容器放电，直至放电完毕，实验得到的与电压传感器相连接的计算机所记录的电压随时间变化的图线如图乙所示，图丙为由计算机对图乙进行数据处理后记录了“峰值”及图线与时间轴所围“面积”的图像。
高中物理高考 2020届高考物理一轮复习实验课10观察电容器的充放电现象课件新人教版
Ω =1.6×104
Ω;
(2)根据图像的含义,因 Q=It,所以竖直狭长矩形的面积表示为
在 0.1 s 内电容器的放电量;
根据横轴与纵轴的数据可知,一个格子的电量为 15×10-6 C,由大
于半格算一个,小于半格舍去,因此图像所包含的格子个数为 41,所
以释放的电荷量是 q=15×10-6 C×41≈6.2×10-4 C;
-8-
2.估算电容器充电或放电过程中电荷量的方法是:先算出一个小 方格代表的电荷量,然后数出整个图像与横轴所围的面积中的方格 数(大于半个的按一个方格计算,小于半个的舍弃。则电容器充电 或放电过程中电荷量为一个小方格代表的电荷量乘以方格数。
3.电容器两极板之间的电压等于电源电动势,由电容器定义式 C=QU 估算出电容器的电容C。
考向1
考向2
考向3
-16-
按图连接电路; A.闭合S',调节滑动变阻器,使电压表示数为某确定值; B.闭合S,给电容器充电,当电容器两端电压稳定时,记下此时的电 压表读数UC及检流计示数iC; C.断开S和S',同时开始计时,每隔5 s读取并记录一次电流值,直到 电流为零; D.以放电电流为纵坐标、放电时间为横坐标,作出iC-t图像; E.改变UC的值,重复上述步骤(除A以外); F.整理器材。
实验课10 观察电容器的充、放电现象
-2-
一、实验目的 1.通过传感器结合计算机观察电容器的充、放电现象。 2.掌握应用计算机及传感器采集数据信息。 二、实验原理 电流传感器是采用霍尔元件测量电路中的电流及其变化规律,并 借助于计算将电流及其变化规律显现出来。因此可以将电流传感 器与计算机相连,能在几秒钟时间内画出电流随时间变化的图像。
考向1
高考物理复习---实验：观察电容器的充、放电现象考点PPT课件
先使开关S与1接通，待充电完成后，把开关S再与2接通，电容器通过电 阻放电，电流传感器将电流信息传入计算机，显示出电流随时间变化的 I－t图像如图乙所示.已知图形与时间轴围成的面积表示电荷量，根据图 像估算出电容器全部放电过程中释放的电荷量为_3_.0_4_×__1_0_－_3_ C，该电容 器电容为_5_0_7_ μF.(均保留三位有效数字)
在充电开始时电流比较 大 (填“大”或“小”)，以后随着极板上电荷的 增多，电流逐渐 减小 (填“增大”或“减小”)，当电容器两极板间电压 等于电源电压时电荷停止移动，电流I＝0 .
(2)电容器的放电过程 如图5所示，当开关S接2时，相当于将电容器的两极板直接用导线连接 起来，电容器正、负极板上电荷发生中和 .在电子移动过程中，形成电流. 放电开始电流较 大 (填“大”或“小”)，随着两极板上的电荷量逐渐减 小，电路中的电流逐渐 减小 (填“增大”或“减小”)，两极板间的电压 也逐渐减小到零.
对电容器，Q＝CUC，而 I＝ΔΔQt ＝CΔΔUtC，由 UC－t 图像知：1～2 s 内，电 容器充电，令 I 充＝I； 2～3 s 内，电容器电压不变，则电路中电流为 0；3～5 s 内，电容器放电，则 I 放＝2I，结合 UR＝IR 可知，电阻 R 两端的电压随时间的变化图像与 A 对应.
本课结束
考向1 电容器充、放电现象的定性分析
例3 在如图7所示实验中，关于平行板电容器的充、放电，下列说法正 确的是
√A.开关接1时，平行板电容器充电，
且上极板带正电 B.开关接1时，平行板电容器充电，
且上极板带负电 图7
C.开关接2时，平行板电容器充电，且上极板带正电 D.开关接2时，平行板电容器充电，且上极板带负电
2020年高考物理(人教版)一轮复习知识点同步练习卷：电容器 带电粒子在电场中的运动
电容器 带电粒子在电场中的运动一、选择题(本大题共12小题，每小题5分，共60分。
在每小题给出的四个选项中. 1~8题只有一项符合题目要求； 9~12题有多项符合题目要求。
全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
)1．如图,带电粒子P 所带的电荷量是带电粒子Q 的3倍,它们以相等的速度v 0从同一点出发,沿着跟电场强度垂直的方向射入匀强电场,分别打在M 、N 点,若OM=MN, 则P 和Q 的质量之比为（不计重力）： （ ）A. 3∶4B. 4∶3C. 3∶2D. 2∶3【答案】A2．如图所示，一质量为m 、带电荷量为q 的粒子，以初速度0v 从a 点竖直向上射入水平匀强电场中，粒子通过电场中b 点时的速度为20v ，方向与电场方向一致，则a 、b 两点之间的电势差为： （ ）A 、202mv qB 、203mv qC 、202mv qD 、2032mv q【答案】C3．如图所示，竖直放置的两个平行金属板间由匀强电场，在两极板之间等高处有两个质量相同的带电小球（不计两带电小球之间的电场影响），P 小球从紧靠左极板处由静止开始释放，Q 小球从两极板正中央由静止开始释放，两小球沿直线运动都打到右极板上的同一点，则从开始释放到打到右极板的过程中： （ ）A 、它们的运动时间的关系为p Q t t >B 、它们的电荷量之比为:2:1p Q q q =C 、它们的动能增量之比为:2:1kp kQ E E ∆∆=D 、它们的电势能减少量之比为:2:1p QE E ∆∆=【答案】B4．竖直放置的平行金属板A 、B 连接一恒定电压，两个电荷M 和N 以相同的速率分别从极板A 边缘和两板中间沿竖直方向进入板间电场，恰好从极板B 边缘射出电场，如图所示，不考虑电荷的重力和它们之间的相互作用，下列说法正确的是： （ ）A ．两电荷的电荷量相等B ．两电荷在电场中运动的时间相等C ．两电荷在电场中运动的加速度相等D ．两电荷离开电场时的动能相等【答案】B5．如图所示，喷墨打印机的简化模型如下图所示，重力可忽略的墨汁微滴，经带电室带负电后，以速度v 垂直匀强电场飞入极板间，最终打在纸上，则微滴在极板间电场中：（ ）A ．向负极板偏转B ．电势能逐渐增大C ．运动轨迹是抛物线D ．运动轨迹与带电荷量无关【答案】C 6．如图，两平行金属板水平放置，板长为L ，间距为d ，板间电压为U ，一不计重力电荷量为q 带电粒子以初速度v 0沿两板的中线射入，恰好沿下板的边缘飞出，粒子通 过平行金属板的时间为t ，则： （ ）A.在2t 时间内，电场力对粒子做的功为14UqB.在2t 时间内，电场力对粒子做的功为38Uq C.在粒子下落的前4d 和后4d 过程中，电场力做功之比为1:2[来源:] D.在粒子下落的前4d 和后4d 过程中，电场力做功之比为1:1 【答案】D7．在真空中上、下两个区域均有竖直向下的匀强电场，其电场线分布如图所示．有一带负电的微粒，从上边区域沿平行电场线方向以速度v 0匀速下落，并进入下边区域(该区域的电场足够广)，在如图所示的速度—时间图象中，符合粒子在电场内运动情况的是(以v 0方向为正方向： （ ）【答案】C8．一平行板电容器充电后与电源断开，负极板接地。
高考物理一轮复习考点练习观察电容器的充、放电现象
高考物理一轮复习考点练习观察电容器的充、放电现象考点规范练39观察电容器的充、放电现象1.电流传感器可以把电容器放电电流随时间变化规律描绘出来。
一个电容器先把它接到8 V的电源上充电。
然后通过电流传感器放电,其电流随时间变化图像如图所示。
由图像和坐标轴所围的面积知道电容器放电前所带的电量。
已知如图所围的面积约为40个方格,由图可算出电容器的电容为F。
2.(2018·河北衡水期末)电路中电流大小可以用电流传感器测量,用电流传感器和计算机可以方便地测出电路中电流随时间变化的曲线。
某兴趣小组要测定一个电容器的电容,选用器材如下:待测电容器(额定电压为16 V);电流传感器和计算机;直流稳压电源;定值电阻R0=100 Ω、单刀双掷开关;导线若干;实验过程如下:①按照图甲正确连接电路;②将开关S与1端连接,电源向电容器充电;③将开关S掷向2端,测得电流随时间变化的i-t图线如图乙中的实线a所示;④利用计算机软件测出i-t曲线和两坐标轴所围的面积。
请回答下列问题:(1)已知测出的i-t曲线和两坐标轴所围的面积为42.3 mA·s,则电容器的电容C= F;(2)若将定值电阻换为R1=180 Ω,重复上述实验步骤,则电流随时间变化的i-t图线应该是图丙中的虚线(选填“b”“c”或“d”)。
甲乙丙3.(2018·北京东城区二模)在测定电容器电容值的实验中,将电容器、电压传感器、阻值为3 kΩ的电阻R、电源、单刀双掷开关按图甲所示电路图进行连接。
先使开关S与1端相连,电源向电容器充电,充电完毕后把开关S掷向2端,电容器放电,直至放电完毕。
实验得到的与电压传感器相连接的计算机所记录的电压随时间变化的u-t曲线如图乙所示,图丙为由计算机对图乙进行数据处理后记录了“峰值”及曲线与时间轴所围“面积”的图。
甲乙丙(1)根据图甲所示的电路,观察图乙可知:充电电流与放电电流方向(选填“相同”或“相反”),大小都随时间(选填“增加”或“减小”);(2)该电容器的电容值为 F;(结果保留两位有效数字)(3)某同学认为:仍利用上述装置,将电压传感器从电阻两端改接在电容器的两端,也可以测出电容器的电容值。
高考物理一轮复习专项训练—实验：观察电容器的充、放电现象;带电粒子在电场中的直线运动(含解析)
高考物理一轮复习专项训练—实验：观察电容器的充、放电现象；带电粒子在电场中的直线运动（含解析）1．(多选)关于电容器的电容，下列说法中正确的是()A．根据C＝QU可知，电容器的电容与其所带电荷量成正比，跟两极板间的电压成反比B．对于确定的电容器，其所带电荷量与两板间的电压成正比C．无论电容器电压如何变化(小于击穿电压且不为零)，它所带的电荷量与电压的比值都恒定不变D．电容器所带电荷量增加2倍，则电容增大2倍2.(多选)(2023·福建省模拟)如图为手机指纹识别功能的演示，此功能的一个关键元件为指纹传感器．其部分原理为：在一块半导体基板上集成有上万个相同的小极板，极板外表面绝缘．当手指指纹一面与绝缘表面接触时，指纹的凹点与凸点分别与小极板形成一个个正对面积相同的电容器，若每个电容器的电压保持不变，则下列说法正确的是()A．指纹的凹点与小极板距离远，电容大B．指纹的凸点与小极板距离近，电容大C．若手指挤压绝缘表面，电容器两极间的距离减小，小极板带电荷量增多D．若用湿的手指去识别，识别功能不会受影响3.(2023·四川省成都七中高三检测)如图所示，将一平行板电容器和二极管串联接在直流电源上，二极管具有单向导电性，现将开关闭合等到电路稳定．下列说法正确的是()A．若增大两极板间的距离，则电容器电容增大B．若增大两极板间的距离，则两极板间的电场强度减小C．若减小两极板间的距离，则两极板间的电压不变D．若减小两极板间的距离，则电容器的带电荷量Q减小4．静电火箭的工作过程简化图如图所示，离子源发射的离子经过加速区加速，进入中和区与该区域里面的电子中和，最后形成中性高速射流喷射而产生推力．根据题目信息可知()A．M板电势低于N板电势B．进入中和区的离子速度与离子带电荷量无关C．增大加速区MN极板间的距离，可以增大射流速度而获得更大的推力D．增大MN极板间的电压，可以增大射流速度而获得更大的推力5.(2023·浙江省模拟)据报道，我国每年心源性猝死案例高达55万，而心脏骤停最有效的抢救方式是通过AED自动除颤机给予及时治疗．某型号AED模拟治疗仪器的电容器电容是15μF，充电至9kV电压，如果电容器在2ms时间内完成放电，则下列说法正确的是()A．电容器放电过程的平均电流为67.5AB．电容器的击穿电压为9kVC．电容器充电后的电荷量为135CD．电容器充满电的电容是15μF，当放电完成后，电容为06.(多选)一质量为m、电荷量为q的带正电粒子(重力不计)以速度v0逆着电场线方向射入有左边界的匀强电场，电场强度为E(如图所示)，则()A ．粒子射入的最大深度为m v 02qEB ．粒子射入的最大深度为m v 022qEC ．粒子在电场中运动的最长时间为m v 0qED ．粒子在电场中运动的最长时间为2m v 0qE7.如图所示，一质量为m 、电荷量为q 的小球在电场强度大小为E 、区域足够大的匀强电场中，以初速度v 0沿ON 在竖直面内做匀变速直线运动．ON 与水平面的夹角为30°，重力加速度为g ，且mg ＝qE ，则()A ．电场方向竖直向上B ．小球运动的加速度大小为g 2C ．小球上升的最大高度为v 024gD ．若小球在初始位置的电势能为零，则小球电势能的最大值为12m v 028．(多选)如图甲所示，A 、B 两极板间加上如图乙所示的交变电压，A 板的电势为0，一质量为m 、电荷量大小为q 的电子仅在静电力作用下，在t ＝T 4时刻从A 板的小孔处由静止释放进入两极板间运动，恰好到达B 板，则()A．A、B两板间的距离为qU0T216mB．电子在两板间的最大速度为qU0mC．电子在两板间做匀加速直线运动D．若电子在t＝T8时刻进入两极板间，它将时而向B板运动，时而向A板运动，最终到达B 板9．如图甲所示，实验器材主要有电源、理想电压表V、两个理想电流表A1和A2、被测电解电容器C、滑动变阻器R、两个开关S1和S2以及导线若干．实验主要步骤如下：①按图甲连接好电路．②断开开关S2，闭合开关S1，让电池组给电容器充电，当电容器充满电后，读出并记录电压表的示数U，然后断开开关S1.③断开开关S1后，闭合开关S2，每间隔5s读取并记录一次电流表A2的电流值I2，直到电流消失．④以放电电流I2为纵坐标，放电时间t为横坐标，在坐标纸上作出I2－t图像．(1)在电容器的充电过程中，电容器两极板上的电荷量逐渐____________(选填“增大”或“减小”)，电流表A1的示数逐渐____________(选填“增大”或“减小”)．(2)由I2－t图像可知，充电结束时电容器储存的电荷量Q＝________C．(结果保留2位有效数字)(3)若步骤②中电压表的示数U＝2.95V，则滑动变阻器接入电路部分的阻值R＝________Ω.(结果保留2位有效数字)(4)类比直线运动中由v－t图像求位移的方法，当电容为C的电容器两板间电压为U时，电容器所储存的电能E p＝________(请用带有U、C的表达式表示)．10.在光滑绝缘的水平面上，长为2L的绝缘轻质细杆的两端各连接一个质量均为m的带电小球A和B(均可视为质点)组成一个带电系统，球A所带的电荷量为＋2q，球B所带的电荷量为－3q.现让A处于如图所示的有界匀强电场区域MNQP内，已知虚线MN位于细杆的中垂线，MN和PQ的距离为4L，匀强电场的电场强度大小为E、方向水平向右．释放带电系统，让A、B从静止开始运动，不考虑其他因素的影响．求：(1)释放带电系统的瞬间，两小球加速度的大小；(2)带电系统从开始运动到速度第一次为零所需的时间；(3)带电系统运动过程中，B球电势能增加的最大值．11．如图甲所示，一带正电的小球用绝缘细线悬挂在竖直向上的、范围足够大的匀强电场中，某时刻剪断细线，小球开始向下运动，通过传感器得到小球的加速度随下行速度变化的图像如图乙所示．已知小球质量为m，重力加速度为g，空气阻力不能忽略．下列说法正确的是()A．小球运动的速度一直增大B．小球先做匀加速运动后做匀速运动C．小球刚开始运动时的加速度大小a0＝gD．小球运动过程中受到的空气阻力与速度大小成正比答案及解析1．BC2.BC3.C4.D5.A6.BD7．C8．AB [电子在t ＝T 4时刻由静止释放进入两极板运动，由分析可知，电子先加速后减速，在t ＝34T 时刻到达B 板，设两板的间距为d ，加速度大小为a ＝qU 0md ，则有d ＝2×12a (T 4)2，解得d ＝qU 0T 216m ，故A 正确；由题意可知，经过T 4时间电子速度最大，则最大速度为v m ＝a ·T 4＝qU 0m，故B 正确；电子在两板间先向右做匀加速直线运动，然后向右做匀减速直线运动，故C 错误；若电子在t ＝T 8时刻进入两极板间，在T 8～T 2时间内电子做匀加速直线运动，位移x ＝12·a ·(38T )2＝98d >d ，说明电子会一直向B 板运动并在T 2之前就打在B 板上，不会向A 板运动，故D 错误．]9．(1)增大减小(2)3.3×10－3(3)9.8×103(4)12CU 2解析(1)在电容器的充电过程中，电容器两极板上的电荷量逐渐增大；随着时间的推移充电电流越来越小，即电流表A 1的示数逐渐减小．(2)根据q ＝It 可得图像与横轴所围的面积表示电荷量，每一个小格表示电荷量为q ＝25×10－6×5C ＝1.25×10－4C ，可知电容器储存的电荷量为Q ＝26×1.25×10－4C ≈3.3×10－3C.(3)电压表的示数U ＝2.95V ，根据图像可知放电最大电流为300μA ，可知滑动变阻器接入电路部分的阻值为R ＝U I≈9.8×103Ω.(4)电容器所储存的电能E p ＝12QU ＝12CU 2.10．(1)Eqm (2)32mLEq (3)6EqL解析(1)对整体应用牛顿第二定律有E ·2q ＝2ma ，得出两小球加速度大小为a ＝Eqm (2)系统向右加速运动阶段L ＝12at 12解得t 1＝2mLEq此时B 球刚刚进入MN ，带电系统的速度v ＝at 1假设小球A 不会出电场区域，带电系统向右减速运动阶段有－3Eq ＋2Eq ＝2ma ′，加速度a ′＝－Eq 2m减速运动时间t 2＝0－v a ′＝22mLEq 减速运动的距离L ′＝0－v 22a ′＝2L ，可知小球A 恰好运动到PQ 边界时速度减为零，假设成立．所以带电系统从开始运动到速度第一次为零所需的时间t ＝t 1＋t 2＝32mLEq(3)B 球在电场中向右运动的最大距离x ＝2L ，进而求出B 球电势能增加的最大值ΔE p ＝－W 电＝6EqL .11．D [小球速度增大到v 0后，加速度变为0，速度不再增大，故A 错误；小球在加速过程中，加速度随速度变化，不是匀变速运动，故B 错误；由a －v 图像可得，a ＝k v ＋a 0，由牛顿第二定律可得mg －qE －F f ＝ma ，可解出加速度为a ＝－F f m ＋g －qE m ，联立可知a 0＝g －qE m，还可知－F f m ＝k v ，即F f ＝－km v ，故C 错误，D 正确．]。