实验八 电容器的充放电
第八章 静电场 实验十 观察电容器的充、放电现象
实验十观察电容器的充、放电现象实验原理实验操作注意事项图甲电容器充电图乙电容器放电电容器与电源相连，形成充电电流，随着极板电荷量的增加，充电电流减小。
电容器的正、负电荷中和，形成放电电流，随着极板电荷量的减少，放电电流减小1.连电路，按原理图连接器材。
2.单刀双掷开关S接1，观察充电现象。
3.单刀双掷开关S接2，观察放电现象。
4.关闭电源，整理器材1.电流表要选用小量程的灵敏电流表。
2.要选择大容量的电容器。
3.实验要在干燥的环境中进行。
4.在做放电实验时，在电路中串联一个电阻，避免烧坏电流表数据处理1.观察电流表示数变化，总结电容器充、放电电流的变化规律。
2.可将电流表换成电流传感器，由计算机绘制充、放电的i－t图像，由图像计算充、放电过程通过电流传感器的电荷量。
方法：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)。
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，由电容的定义式C＝QU估算出电容器的电容C 。
考点电容器充、放电过程的分析例1(2023·北京市海淀区高三期末)某同学用电流传感器和电压传感器研究电容器的放电情况，按如图1连接电路，实验时，先将开关S与1端相连，待电路稳定后，将开关掷向2端，传感器将信息传入计算机，屏幕上可以显示出电流、电压随时间变化的i－t图线、u－t图线。
图1(1)由图1可知，传感器2应为________传感器(选填“电流”或“电压”)。
(2)计算机屏幕上显示的i－t图线可能为下图中的______，u－t图线可能为下图中的______。
(3)结合屏幕显示的i－t图线、u－t图线信息，可以估算出________。
A.电容器的电容B.电容器储存的电荷量答案(1)电压(2)B D(3)AB解析(1)传感器2与电阻R并联，应为电压传感器。
维修电工实验和实训课题一览表
维修电工实验和实训课题一览表《电工基础》实验课题《电子技术基础》实验课题《电机与变压器》实验课题《维修电工技能训练》实训课题《电力拖动基本控制线路》实训课题《机床电气控制线路》实训课题《可编程序控制器及其应用》实训课题《变频技术及其应用》实训课题《电工基础》实验课题实验一电位的测量实验二欧姆定律验证实验三基尔霍夫定律验证实验四叠加原理的应用实验五戴维南定理验证实验六电磁感应实验七互感与同名端实验实验八电容器的充放电实验九串联正弦交流电路实验十提高功率因数实验十一三相负载的星形连接实验十二三相负载的三角形连接《电子技术基础》实验课题实验一三极管的特性曲线实验二低频小信号电压放大电路实验三负反馈对放大器性能的影响实验四集成功率放大器的测试实验五运算放大器的测试实验六串联型稳压电源实验七“与非”门电路(分立元件)实验八计数、译码、显示电路实验《电机与变压器》实验课题实验一单相变压器的空载和短路实验实验二三相变压器的极性和连接组的测定实验三三相异步电动机的启动实验四三相异步电动机的反转与启动实验五直流电动机的启动和调速实验六直流电动机的反转与制动《维修电工技能训练》实训课题课题一维修电工安全知识课题二常用电工工具的使用课题三登高技能课题四导线连接与绝缘恢复课题五常见电工材料及其选用课题六常用便携式仪表的使用课题七接地装置的安装与维修课题八塑料护套线配线课题九塑料槽板配线课题十线管配线课题十一照明装置的安装课题十二进户装置及量配电装置的安装《电力拖动基本控制线路》实训课题预备课题：常用低压电器及其拆装与维修课题一手动正转控制线路课题二点动正转控制线路课题三接触器自锁正转控制线路课题四连续与点动混合控制正转控制线路课题五正反转控制线路课题六位置控制与自动往返控制线路课题七顺序控制与多地控制课题八降压启动控制线路课题九制动控制线路课题十多速异步电动机控制线路课题十一并励直流电动机控制线路课题十二串励直流电动机控制线路《机床电气控制》实训课题课题一车床电气控制线路课题二钻床电气控制线路课题三磨床电气控制线路课题四X62W万能铣床电气控制线路课题五T610型卧式镗床电气控制线路PLC实训课题实训一FX系列PLC硬件认识与使用实训二FX系列PLC软元件及其研究实训三FX简易编程器的使用实训四基本指令的应用实训五编程软件及其应用实训六电动机控制实训七主控和多重输出指令的应用实训八顺序启动与停止控制实训九组合机床控制实训十小车运行控制《变频技术及其应用》实训课题实训一F007参数的设置与探究实训二F007功能及输入、输出端子功能实训三多频段运行训练实训四多加减速运行训练实训五通用变频器的拆装训练实训六变频器的安装训练维修电工实训、实验课题设施场地1、《电工基础》实验综合楼518 、5222、《电子技术基础》实验综合楼518 、5203、《电机与变压器》实验教学楼实训一室、实训二室4、《维修电工技能训练》实训教学楼实训一室、实训二室，综合楼—1楼5、《电力拖动基本控制线路》实训综合楼513、507，综合楼—1楼6、《机床电气控制》实训综合楼513，综合楼—1楼，学校实习车间7、PLC实训综合楼501、5068、《变频技术及其应用》实训综合楼501、51811。
第八章 第3讲 电容器 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
第3讲电容器实验：观察电容器的充、放电现象带电粒子在电场中的直线运动目标要求 1.了解电容器的充电、放电过程，会计算电容器充、放电电荷量.2.了解影响平行板电容器电容大小的因素，能利用公式判断平行板电容器电容的变化.3.利用动力学、功能观点分析带电粒子在电场中的直线运动．考点一对接新高考实验：观察电容器的充、放电现象1．实验原理(1)电容器的充电过程如图所示，当开关S接1时，电容器接通电源，在电场力的作用下自由电子从正极板经过电源向负极板移动，正极板因失去电子而带正电，负极板因获得电子而带负电．正、负极板带等量的正、负电荷．电荷在移动的过程中形成电流．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，电荷停止定向移动，电流I ＝0.(2)电容器的放电过程如图所示，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零．2．实验步骤(1)按图连接好电路．(2)把单刀双掷开关S打在上面，使触点1与触点2连通，观察电容器的充电现象，并将结果记录在表格中．(3)将单刀双掷开关S打在下面，使触点3与触点2连通，观察电容器的放电现象，并将结果记录在表格中．(4)记录好实验结果，关闭电源．3．注意事项(1)电流表要选用小量程的灵敏电流计．(2)要选择大容量的电容器．(3)实验要在干燥的环境中进行．考向1电容器充、放电现象的定性分析例1(2022·北京卷·9)利用如图所示电路观察电容器的充、放电现象，其中E为电源，R 为定值电阻，C为电容器，A为电流表，V为电压表．下列说法正确的是()A．充电过程中，电流表的示数逐渐增大后趋于稳定B．充电过程中，电压表的示数迅速增大后趋于稳定C．放电过程中，电流表的示数均匀减小至零D．放电过程中，电压表的示数均匀减小至零答案 B解析充电过程中，随着电容器C两极板电荷量的积累，电路中的电流逐渐减小，电容器充电结束后，电流表示数为零，A错误；充电过程中，随着电容器C两极板电荷量的积累，电压表测量电容器两端的电压，电容器两端的电压迅速增大，电容器充电结束后，最后趋于稳定，B正确；电容器放电过程的I－t图像如图所示，可知电流表和电压表的示数不是均匀减小至0的，C、D错误．考向2 电容器充、放电现象的定量计算例2 (2023·山东省实验中学模拟)电容器是一种重要的电学元件，在电工、电子技术中应用广泛．使用图甲所示电路观察电容器的充、放电过程．电路中的电流传感器与计算机相连，可以显示电路中电流随时间的变化关系．图甲中直流电源电动势E ＝8 V ，实验前电容器不带电．先使S 与“1”端相连给电容器充电，充电结束后，使S 与“2”端相连，直至放电完毕．计算机记录的电流随时间变化的i －t 曲线如图乙所示．(1)乙图中阴影部分的面积S 1________S 2；(选填“>”“<”或“＝”)(2)计算机测得S 1＝1 203 mA·s ，则该电容器的电容为________F ；(保留两位有效数字) (3)由甲、乙两图可判断阻值R 1________R 2.(选填“>”“<”或“＝”) 答案 (1)＝ (2)0.15 (3)<解析 (1)题图乙中阴影面积S 1和S 2分别表示充电和放电中电容器上的总电荷量，所以两者相等．(2)由阴影面积代表电容器上的电荷量得q ＝S 1＝1.203 C ，U ＝E ＝8 V ，则C ＝q U ＝1.2038 F ≈0.15 F .(3)由题图乙可知充电瞬间电流大于放电瞬间电流，且充电瞬间电源电压与放电瞬间电容器两极板电压相等，由E R 0＋R 1＞ER 0＋R 2，解得R 1＜R 2.考点二 电容器及平行板电容器的动态分析1．电容器(1)组成：由两个彼此绝缘又相距很近的导体组成． (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：①充电：使电容器带电的过程，充电后电容器两极板带上等量的异种电荷，电容器中储存电场能．②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与电容器两极板之间的电势差之比． (2)定义式：C ＝QU.(3)单位：法拉(F)、微法(μF )、皮法(pF).1 F ＝106 μF ＝1012 pF. (4)意义：表示电容器容纳电荷本领的高低．(5)决定因素：由电容器本身物理条件(大小、形状、极板相对位置及电介质)决定，与电容器是否带电及电压无关． 3．平行板电容器的电容(1)决定因素：两极板的正对面积、电介质的相对介电常数、两板间的距离． (2)决定式：C ＝εr S4πkd.1．电容器的电荷量等于两个极板所带电荷量绝对值的和．( × ) 2．电容器的电容与电容器所带电荷量成正比，与电压成反比．( × ) 3．放电后电容器的电荷量为零，电容也为零．( × )1．两类典型问题(1)电容器始终与恒压电源相连，电容器两极板间的电势差U 保持不变． (2)电容器充电后与电源断开，电容器两极板所带的电荷量Q 保持不变． 2．两类典型动态分析思路比较考向1 两极板间电势差不变例3 (2022·重庆卷·2)如图为某同学采用平行板电容器测量材料竖直方向尺度随温度变化的装置示意图，电容器上极板固定，下极板可随材料尺度的变化上下移动，两极板间电压不变．若材料温度降低时，极板上所带电荷量变少，则( )A ．材料竖直方向尺度减小B ．极板间电场强度不变C ．极板间电场强度变大D ．电容器电容变大 答案 A解析 根据题意可知极板之间电压U 不变，极板上所带电荷量Q 变少，根据电容定义式C ＝Q U 可知，电容器的电容C 减小，D 错误；根据电容的决定式C ＝εr S 4πkd 可知，极板间距d 增大，极板之间形成匀强电场，根据E ＝Ud 可知，极板间电场强度E 减小，B 、C 错误；极板间距d 增大，材料竖直方向尺度减小，A 正确．考向2 两极板电荷量不变例4 (2023·河北省高三检测)如图所示，一平行板电容器充电后与电源断开，负极板(M 板)接地，在两板间的P 点固定一个带负电的试探电荷．若正极板N 保持不动，将负极板M 缓慢向右平移一小段距离，下列说法正确的是( )A ．P 点电势升高B ．两板间电压增大C ．试探电荷的电势能增大D ．试探电荷受到的电场力增大答案 C解析 由C ＝Q U ，C ＝εr S 4πkd ，E ＝U d ，可得U ＝4πkdQ εr S ，E ＝4πkQεr S ，因为电容器与电源断开，电荷量保持不变，两板间的距离d 减小，所以两板间电压减小，两板间电场强度不变，试探电荷受到的电场力不变，故B 、D 错误；因φ＝Ed ′，d ′为P 到负极板之间的距离，d ′减小，所以P 点电势降低，因沿电场线方向电势降低，M 板电势为零，所以P 点电势为正，P 点固定的试探电荷为负电荷，电势降低，电势能增加，故C 正确，A 错误．考向3 电容器的综合分析例5 (多选)平行板电容器的两极板A 、B 接于电池两极，一个带正电小球悬挂在电容器内部，闭合开关S ，电容器充电，稳定后悬线偏离竖直方向夹角为θ，如图所示．那么( )A ．保持开关S 闭合，带正电的A 板向B 板靠近，则θ增大 B ．保持开关S 闭合，带正电的A 板向B 板靠近，则θ不变C ．开关S 断开，带正电的A 板向B 板靠近，则θ增大D ．开关S 断开，带正电的A 板向B 板靠近，则θ不变 答案 AD解析 保持开关S 闭合，电容器两端的电势差不变，带正电的A 板向B 板靠近，极板间距离减小，电场强度E 增大，小球所受的电场力变大，θ增大，故A 正确，B 错误；断开开关S ，电容器所带的电荷量不变，由C ＝Q U ，C ＝εr S 4πkd ，E ＝U d 得E ＝4πkQεr S ，知d 变化，E 不变，小球所受电场力不变，θ不变，故C 错误，D 正确．考点三 带电粒子(带电体)在电场中的直线运动考向1 带电粒子在电场中的直线运动1．对带电粒子进行受力分析时应注意的问题(1)要掌握电场力的特点．电场力的大小和方向不仅跟电场强度的大小和方向有关，还跟带电粒子的电性和电荷量有关． (2)是否考虑重力依据情况而定．基本粒子：如电子、质子、α粒子、离子等除有特殊说明或明确的暗示外，一般不考虑重力(但不能忽略质量)．带电颗粒：如液滴、油滴、尘埃、小球等，除有特殊说明或明确的暗示外，一般都不能忽略重力．2．做直线运动的条件(1)粒子所受合外力F 合＝0，粒子静止或做匀速直线运动．(2)粒子所受合外力F 合≠0且与初速度共线，带电粒子将做加速直线运动或减速直线运动． 3．用动力学观点分析 a ＝qE m ，E ＝Ud ，v 2－v 02＝2ad .4．用功能观点分析匀强电场中：W ＝Eqd ＝qU ＝12m v 2－12m v 02非匀强电场中：W ＝qU ＝E k2－E k1例6 如图所示，一充电后的平行板电容器的两极板相距l .在正极板附近有一质量为M 、电荷量为q (q >0)的粒子；在负极板有另一质量为m 、电荷量为－q 的粒子．在电场力的作用下，两粒子同时从静止开始运动．已知两粒子同时经过平行于正极板且与其相距25l 的平面．若两粒子间的相互作用可忽略，不计重力，则M ∶m 为( )A ．3∶2B ．2∶1C ．5∶2D ．3∶1 答案 A解析 设电场强度为E ，两粒子的运动时间相同，对电荷量为q 的粒子有a M ＝Eq M ，25l ＝12·EqM t 2；对电荷量为－q 的粒子有a m ＝Eq m ，35l ＝12·Eq m t 2，联立解得M m ＝32，故选A.考向2 带电体在电场力和重力作用下的直线运动例7 (2023·云南昆明市一中高三检测)如图，长度为L 的轻质绝缘细杆两端连接两个质量均为m 的绝缘带电小球A 和B ，两小球均可看作质点，带电荷量为q A ＝＋6q 、q B ＝－2q .将小球从图示位置由静止释放，下落一段时间后B 进入位于下方的匀强电场区域．匀强电场方向竖直向上，场强E ＝mgq，重力加速度为g .求：(1)小球A 刚进入电场时的速度大小；(2)要使小球B 第一次下落时不穿出电场下边界，电场区域的最小高度H . 答案 (1)5gL (2)3.5L解析 (1)设小球A 刚进入电场时的速度大小为v 0，由动能定理可得 2mg (L ＋L 2)＋|q B |EL ＝12×2m v 02－0解得v 0＝5gL (2)由动能定理可得2mg (H ＋L2)＋|q B |EH －q A E (H －L )＝0－0解得H ＝3.5L .考向3 带电粒子在交变电场中的直线运动1．常见的交变电场常见的产生交变电场的电压波形有方形波、锯齿波、正弦波等． 2．常见的题目类型 (1)粒子做单向直线运动． (2)粒子做往返运动． 3．解题技巧(1)按周期性分段研究．(2)将⎭⎪⎬⎪⎫φ－t 图像U －t 图像E －t 图像――→转换a －t 图像――→转化v －t 图像． 例8 如图所示，在两平行金属板中央有一个静止的电子(不计重力)，当两板间的电压分别如图中甲、乙、丙、丁所示时，电子在板间运动(假设不与板相碰)，下列说法正确的是( )A ．电压如甲图所示时，在0～T 时间内，电子的电势能一直减少B ．电压如乙图所示时，在0～T2时间内，电子的电势能先增加后减少C ．电压如丙图所示时，电子在板间做往复运动D ．电压如丁图所示时，电子在板间做往复运动 答案 D解析 若电压如题图甲时，在0～T 时间内，电场力先向左后向右，则电子先向左做匀加速直线运动，后做匀减速直线运动，即电场力先做正功后做负功，电势能先减少后增加，故A 错误；电压如题图乙时，在0～12T 时间内，电子向右先加速后减速，即电场力先做正功后做负功，电势能先减少后增加，故B 错误；电压如题图丙时，电子向左先做加速运动，过了12T后做减速运动，到T 时速度减为0，之后重复前面的运动，故电子一直朝同一方向运动，故C 错误；电压如题图丁时，电子先向左加速，到14T 后向左减速，12T 后向右加速，34T 后向右减速，T 时速度减为零，之后重复前面的运动，则电子做往复运动，故D 正确．例9 (多选)(2023·四川成都市武侯高级中学模拟)某电场的电场强度E 随时间t 变化规律的图像如图所示．当t ＝0时，在该电场中由静止释放一个带电粒子，设带电粒子只受电场力作用，则下列说法中正确的是( )A ．带电粒子将始终向同一个方向运动B ．0～3 s 内电场力对带电粒子的冲量为0C ．2 s 末带电粒子回到原出发点D ．0～2 s 内，电场力做的总功不为零 答案 BD解析 由牛顿第二定律可得带电粒子在第1 s 内的加速度大小为a 1＝qE 1m，第2 s 内加速度大小为a 2＝qE 2m， 因E 2＝2E 1，则a 2＝2a 1，则带电粒子先匀加速运动1 s 再匀减速0.5 s 时速度为零，接下来的0.5 s 将反向匀加速，再反向匀减速，t ＝3 s 时速度为零，v －t 图像如图所示．由图可知，带电粒子在电场中做往复运动，故A 错误；由v －t 图像可知，t ＝3 s 时，v ＝0，根据动量定理可知，0～3 s 内电场力对带电粒子的冲量为0，故B 正确；由v －t 图像面积表示位移可知，t ＝2 s 时，带电粒子位移不为零，没有回到出发原点，故C 错误；由v －t 图像可知，t ＝2 s 时，v ≠0，根据动能定理可知，0～2 s 内电场力做的总功不为零，故D 正确．课时精练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 答案 BC解析 电容是电容器本身的性质，一个确定的电容器的电容是不变的，与所带的电荷量和两板间的电压无关，故A 、D 错误；根据Q ＝CU ，对于确定的电容器，其所带电荷量与两板间的电压成正比，故B正确；根据电容的定义式C＝QU可知，电容器所带的电荷量与电压的比值是电容，故C正确．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答案BC解析根据电容的决定式C＝εr S4πkd可知，指纹的凹点与小极板距离远，即d大，则C小；指纹的凸点与小极板距离近，即d小，则C大，故A错误，B正确．若手指挤压绝缘表面，电容器两极间的距离减小，则C增大，由于电容器的电压保持不变，根据Q＝CU可知小极板带电荷量Q增多，故C正确．若用湿的手指去识别，由于自来水是导电的，则使得同一指纹的凹点和凸点与小极板之间的距离将会发生变化，从而改变了电容器的电容，使得识别功能受到影响，故D错误．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减小答案 C解析 根据C ＝εr S 4πkd 可知，若增大两极板间的距离d ，电容器电容减小，A 错误；由于C ＝QU ，E ＝U d ，联立可得E ＝4πkQεr S ，若增大两极板间的距离d ，电容器电容减小，由于二极管具有单向导电性，电容器带电荷量保持不变，从而电容器内部电场强度保持不变，B 错误；由C ＝εr S 4πkd 可知，若减小两极板间的距离，电容器的电容增大，又由C ＝QU 可知，两极板电压降低，二极管正向导通，继续给电容器充电，最终电容器两极板间的电压仍等于电源电压，因此两极板间的电压保持不变，电容器的带电荷量Q 增大，C 正确，D 错误．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 答案 D解析 由于加速后的离子在中和区与电子中和，所以被加速的离子带正电，则加速区的极板M 电势高，A 错误；由动能定理知qU ＝12m v 2，解得v ＝2qUm，所以进入中和区的离子速度与离子的比荷、加速电压的大小有关，加速电压越大离子速度越大，与极板间的距离无关，故D 正确，B 、C 错误．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15 μF ，充电至9 kV 电压，如果电容器在2 ms 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67.5 AB ．电容器的击穿电压为9 kVC ．电容器充电后的电荷量为135 CD ．电容器充满电的电容是15 μF ，当放电完成后，电容为0 答案 A解析 根据电容的定义式C ＝QU ，解得Q ＝15×10－6×9×103 C ＝0.135 C ，故放电过程的平均电流为I ＝Q t ＝0.1352×10－3 A ＝67.5 A ，故A 正确，C 错误；当电容器的电压达到击穿电压时，电容器将会损坏，所以9 kV 电压不是击穿电压，故B 错误；电容器的电容与电容器的带电荷量无关，所以当电容器放完电后，其电容保持不变，故D 错误．6.(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v 0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 0qE答案 BD解析 粒子从射入到运动至速度为零，由动能定理得－Eqx max ＝0－12m v 02，最大深度x max ＝m v 022qE ，由v 0＝at ，a ＝Eqm 可得t ＝m v 0Eq ，由对称性可得粒子在电场中运动的最长时间为t max ＝2t ＝2m v 0Eq，故选B 、D.7.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g2C ．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 02答案 C解析 小球做匀变速直线运动，合力应与速度在同一直线上，即在ON 直线上，因mg ＝qE ，所以电场力qE 与重力关于ON 对称，根据数学知识可知，电场力qE 与水平方向的夹角应为30°，即电场方向不是竖直向上的，受力情况如图所示．合力沿ON 方向向下，大小为mg ，所以加速度大小为g ，方向沿ON 向下，A 、B 错误；小球做匀减速直线运动，由运动学公式可得最大位移为x ＝v 022g ，则小球上升的最大高度为h ＝x sin 30°＝v 024g ，C 正确；若小球在初始位置的电势能为零，在减速运动至速度为零的过程中，小球克服电场力做功和克服重力做功是相等的，由能量守恒可知，小球的初动能一半转化为电势能，一半转化为重力势能，初动能为12m v 02，则小球的最大电势能为14m v 02，D 错误．8．(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 的电子仅在电场力作用下，在t ＝T4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qU 0T 216mB ．电子在两板间的最大速度为qU 0mC ．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 答案 AB解析 电子在t ＝T4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 ·T4＝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～T2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T2之前就打在B 板上，不会向A 板运动，故D 错误．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A 1和A 2、被测电解电容器C 、滑动变阻器R 、两个开关S 1和S 2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S 2，闭合开关S 1，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S 1.③断开开关S 1后，闭合开关S 2，每间隔5 s 读取并记录一次电流表A 2的电流值I 2，直到电流消失．④以放电电流I 2为纵坐标，放电时间t 为横坐标，在坐标纸上作出I 2－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A 1的示数逐渐____________(选填“增大”或“减小”)．(2)由I 2－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 ＝2.95 V ，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)． 答案 (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 ＝25×10－6×5 C ＝1.25×10－4 C ，可知电容器储存的电荷量为Q ＝26×1.25×10－4 C ≈3.3×10－3 C.(3)电压表的示数U ＝2.95 V ，根据图像可知放电最大电流为300 μA ，可知滑动变阻器接入电路部分的阻值为R ＝UI ≈9.8×103 Ω.(4)电容器所储存的电能E p ＝12QU ＝12CU 2.10.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． 答案 (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－va ′＝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．如图甲所示，一平行板电容器两板间距为d ，在一板内侧附近有一带电荷量为q 、质量为m 的正离子，为使该离子能在两极间来回运动而不撞在两极板上，在两极板间加上如图乙所示交变电压，此交变电压的周期应有( )A ．T ＜4d m qUB ．T >4d m qUC ．T ＜2d m qUD ．T >2dm qU答案 A解析 设周期为T 时，正离子从左极板向右运动，先做T 4的匀加速直线运动，再做T4的匀减速直线运动，到达右极板时，速度恰好减为零．根据图像可知，加速和减速运动的加速度大小相同，位移大小相同，是完全对称的运动．其加速度为a ＝Uqdm，则根据匀加速运动的速度公。
电容器课件完整版课件
电容器课件完整版课件一、教学内容本节课的教学内容选自人教版《物理》八年级下册，第四章第9节“电容器”。
本节课主要内容包括：电容器的概念、电容的定义及其计算公式、电容器的充放电现象以及电容器在实际生活中的应用等。
二、教学目标1. 让学生了解电容器的基本概念，理解电容的定义及其计算公式。
2. 培养学生运用物理知识解决实际问题的能力。
3. 通过对电容器的学习，培养学生对物理学的兴趣和好奇心。
三、教学难点与重点重点：电容器的概念、电容的定义及其计算公式。
难点：电容器充放电现象的理解及其在实际生活中的应用。
四、教具与学具准备教具：多媒体课件、电容器模型、实验器材。
学具：笔记本、笔、课本。
五、教学过程1. 实践情景引入：通过展示手机、相机等电子产品中的电容器，让学生了解电容器在生活中的应用，激发学生的学习兴趣。
2. 概念讲解：讲解电容器的基本概念，引导学生理解电容器的作用。
3. 知识点讲解：讲解电容的定义及其计算公式，让学生掌握电容器的基本性质。
4. 例题讲解：举例讲解电容器的充放电现象，让学生通过实例深入理解电容器的工作原理。
5. 随堂练习：布置随堂练习题，让学生巩固所学知识。
6. 实验演示：进行电容器充放电实验，让学生直观地观察和理解电容器的工作原理。
7. 作业布置：布置课后作业，让学生进一步巩固所学知识。
六、板书设计板书内容主要包括：电容器的基本概念、电容的定义及其计算公式、电容器的充放电现象。
七、作业设计作业题目：1. 解释电容器的基本概念，并写出电容的定义及其计算公式。
2. 描述电容器充放电现象，并解释其原因。
3. 结合生活实例，说明电容器在实际中的应用。
答案：1. 电容器是一种能够储存电荷的装置，其电容等于电容器所储存的电荷量与电压的比值。
电容的计算公式为 C = Q/U，其中 C 表示电容，Q 表示电容器所储存的电荷量，U 表示电容器的电压。
2. 电容器充电时，正极板积累正电荷，负极板积累负电荷，电容器两端产生电压。
电容器的充放电实验步骤与技巧
电容器的充放电实验步骤与技巧电容器是一种存储电荷的电子元件，广泛应用于各种电子设备中。
了解电容器的充放电实验步骤和技巧对于深入理解电容器的工作原理和性能具有重要意义。
本文将探讨电容器的充放电实验步骤与技巧，帮助读者更好地理解和应用电容器。
首先，进行电容器的充电实验，我们需要准备一台电源、一只电压表、一只电流表和一个电容器。
步骤如下：第一步，将电容器的正极与电源的正极相连，负极与电源的负极相连。
这样，电源就可以提供电流来给电容器充电。
第二步，通过电压表测量电容器的电压。
在充电的过程中，电容器的电压会不断上升，直到达到电源的电压。
第三步，使用电流表测量电容器的充电电流。
电容器的充电电流在一开始会很大，随着充电过程的进行，电流逐渐减小，直到最后变为零。
在进行电容器的充电实验时，有一些技巧可以提供帮助。
首先，应在实验开始之前，确保电容器内部没有残存的电荷。
可以使用一个导线将电容器的两极短接一段时间，以排除其中的电荷。
其次，为了减少实验误差，应使用合适的测量仪器来测量电容器的电压和电流。
选择精确度较高的电压表和电流表，可以提高测量的准确性。
另外，在进行电容器的放电实验时，我们也需要注意一些步骤和技巧。
放电是指将电容器内的电荷耗散掉，使其电压降为零。
放电实验的步骤如下：第一步，确保电容器已经充满电。
可以通过电压表来确认电容器的电压已达到电源的电压。
第二步，断开电容器与电源的连接，使电容器与外部电路断开。
这样，电容器内的电荷将无法得到补充，逐渐耗散。
第三步，使用电压表测量电容器的电压。
在放电过程中，电容器的电压会逐渐降低，直到最后降为零。
与充电实验类似，进行电容器放电实验时也要注意一些技巧。
首先，在实验过程中要保持电容器的连接线路简单，以减少电流的损耗和测量误差。
其次，为了安全起见，应选择合适的放电电阻来限制电流的大小，避免产生过大的电焦热效应，保护电容器和测量仪器。
通过电容器的充放电实验，我们可以更好地理解电容器的基本原理和特性。
电容器充放电实验报告
电容器充放电实验报告实验目的：通过电容器充放电实验，探究电容器的特性，并深入理解电容器的充放电过程。
实验原理：电容器是一种存储电荷的装置，能够通过蓄电荷实现电能的存储和释放。
当电容器接入电源电路时，会发生充电过程；当电容器断开电源电路后，会发生放电过程。
充放电过程中，电容器会逐渐储存或释放电荷，产生电压变化。
实验步骤：1. 首先，将电容器与直流电源电路连接，确保电路连接正确。
2. 将电容器的正极接入电源正极，将电容器的负极接入电源负极。
3. 打开电源，开始充电。
此时，电容器开始储存电荷，电压逐渐上升。
4. 记录电容器的电压变化情况，并绘制成电压-时间曲线图。
5. 充电至一定电压后，断开电源电路，开始放电。
此时，电容器开始释放电荷，电压逐渐下降。
6. 同样地，记录电容器的电压变化情况，并绘制成电压-时间曲线图。
实验结果与分析：根据实验操作及记录数据，我们可以观察到以下现象和分析结果：1. 充电过程中，电容器的电压逐渐上升，符合理论预期。
充电时间越长，电容器的电压越高。
2. 放电过程中，电容器的电压逐渐下降，同样符合理论预期。
放电过程较充电过程快速，电容器的电压迅速衰减。
3. 绘制的电压-时间曲线图，呈现充放电曲线的特征，充电曲线为指数衰减函数，放电曲线呈负指数函数。
结论：通过电容器充放电实验，我们了解到电容器具有蓄电荷能力，能够在充电和放电过程中储存和释放电能。
实验结果与理论预期相符，验证了电容器的充放电特性。
此外，通过分析电压-时间曲线图，我们可以推断电容器的充放电过程分别满足指数衰减函数和负指数函数的特点。
实验注意事项：1. 确保电路连接正确，避免短路和电容器过载。
2. 执行实验时注意安全，避免触电和电源过压。
3. 准确记录实验数据，包括充电时间、电压变化情况等。
4. 在实验报告中清晰描述实验原理、步骤、结果与结论，并进行合理分析。
参考文献：（此处列出参考文献，如有使用参考资料）以上是电容器充放电实验报告的正文内容。
电容器的充电和放电实验
电容器的充电和放电实验电容器是一种能够储存电荷的装置，它在电子学中扮演着重要的角色。
为了更好地理解电容器的工作原理，我们可以进行一些简单的充电和放电实验。
1. 实验材料和设备准备在进行电容器的充电和放电实验之前，我们需要准备以下材料和设备：- 一个电容器（可以是电解电容器或电介质电容器）- 一个电源（可以是直流电源或电池）- 一根导线- 一个开关- 一个电阻（用于限制电流）- 一个电压表（用于测量电压）2. 充电实验首先，我们将电容器连接到电源的正极，并用导线将其与电源的负极连接起来。
然后，我们将电压表连接到电容器的两端，以便测量电压。
最后，我们将开关关闭，电源开始为电容器充电。
在开始充电后的一段时间内，电容器的电压会逐渐增加。
这是因为电源不断向电容器输送电荷，使得电容器内的电荷量增加。
当电容器的电压达到电源电压时，充电过程停止，电容器被充满。
在充电过程中，我们可以观察到电容器电压随时间的变化。
一开始，电压增加得很快，但随着时间的推移，电压的增加速度逐渐减慢。
这是因为电容器内部的电荷越来越多，电荷之间的斥力也越来越大，使得电荷更难被电源输送到电容器。
3. 放电实验在充电实验完成后，我们可以进行放电实验。
首先，我们将电源与电容器断开，并将电容器两端的导线连接起来，形成一个闭合回路。
然后，我们将电压表连接到电容器的两端，以便测量电压。
最后，我们将开关关闭，电容器开始放电。
在开始放电后的一段时间内，电容器的电压会逐渐降低。
这是因为电容器内的电荷被释放出来，使得电容器内的电荷量减少。
当电容器的电压降低到零时，放电过程停止，电容器被完全放空。
在放电过程中，我们可以观察到电容器电压随时间的变化。
一开始，电压下降得很快，但随着时间的推移，电压的下降速度逐渐减慢。
这是因为电容器内的电荷越来越少，电荷之间的斥力也越来越小，使得电荷更难从电容器释放出来。
4. 实验结果分析通过充电和放电实验，我们可以得到一些有趣的结果。
《探究电容器的充电、放电作用》 学历案
《探究电容器的充电、放电作用》学历案一、学习目标1、理解电容器充电和放电的基本概念。
2、掌握电容器充电和放电过程中的电流、电压变化规律。
3、能够运用相关知识解释实际生活中的电容器应用现象。
二、学习重难点1、重点（1）电容器充电和放电的过程及特点。
（2）电容器充电和放电过程中电流、电压的变化规律。
2、难点（1）对电容器充电和放电过程中电场能与电能相互转化的理解。
（2）运用电容器充电和放电的知识解决实际问题。
三、知识回顾1、什么是电场？电场是存在于电荷周围，能传递电荷间相互作用的一种特殊物质。
2、什么是电流？电流是电荷的定向移动形成的。
3、什么是电压？电压是使电路中形成电流的原因，它是衡量电场力做功本领大小的物理量。
四、新课导入在我们的日常生活中，电容器有着广泛的应用，比如手机、电脑、照相机等电子设备中都有电容器。
那么，电容器到底是如何工作的呢？它的充电和放电作用又有着怎样的奥秘呢？接下来，让我们一起深入探究电容器的充电、放电作用。
五、电容器的基本概念1、电容器的定义电容器是一种能够储存电荷的电学元件。
2、电容器的构成通常由两个彼此绝缘又相互靠近的导体组成，这两个导体称为电容器的极板，中间的绝缘物质称为电介质。
3、电容器的符号在电路图中，电容器用“ ”表示。
4、电容器的电容（1）定义：电容器所带电荷量 Q 与电容器两极板间的电压 U 的比值，叫做电容器的电容。
（2）公式：C ＝ Q/U 。
（3）单位：法拉（F），常用的单位还有微法（μF）和皮法（pF）。
六、电容器的充电过程1、实验装置准备一个电容器、电源、开关、电流表和电压表。
2、实验步骤（1）连接电路，将电容器与电源、开关、电流表和电压表串联。
（2）闭合开关，开始充电。
3、充电过程的现象（1）电流表指针有短暂的电流通过，电流逐渐减小直至为零。
（2）电压表的示数逐渐增大，最终达到电源的电压。
4、充电过程的原理当电源接通时，电源的正极向电容器的正极板输送正电荷，电源的负极向电容器的负极板输送负电荷。
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电容器的充放电
班级姓名学号同组人
实验任务：
1、根据电路图正确连接实物图，认真观察电容器充放电的实验现象；
2、应用实例：用万用表判别电容器的质量；
实验步骤：
1、调节直流可调电源，输出为6v，并用万
用表校准；
2、关闭电源开关，正确连接实物图，电路
图如图；
3、打开电源，把双联开关S打到上面，使
触电1和触点2连通，观察电容器的充
电现象，并将结果记录在表格1；
4、把双联开关S打到下面，使触电3和触
点2连通，观察电容器的放电现象，并将结果记录在表格1；
5、记录好实验结果，关闭电源；
应用实例：用万用表判别电容器质量的好坏
1、读出电容器的标称容量和额定工作电压；
2、用万用表R×100档位测量，将万用表红表笔接负极，黑表笔接正极，观察万用表指
针的偏转情况，将检测结果记录在表格2；
指针偏转情况：
①万用表指针向右偏转较大角度，逐渐返回起始位置；（好）
②万用表指针向右偏转较大角度，回不到起始位置，停在标度盘的某位置；（漏电）
③万用表指针向右偏转到零欧位置不再回去；（短路）
表格2
2、什么情况下，电路中才有电流通过？。