高三物理一轮复习第九章静电场及其应用静电场中的能量实验十观察电容器的充、放电现象 课件+学案

实验十　观察电容器的充、放电现象 一、实验思路与操作 1．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． 二、现象分析与结论 1．实验现象 项目 电流表现象 电压表现象 电容器充电 读数由大减小到零 读数由零增大到定值 电容器放电 读数由大减小到零 读数由大减小到零 2.实验规律 (1)电容器充电：充电电流由电源的正极流向电容器的正极板，同时，电流从电容器的负极板流向电源的负极，电流表示数逐渐变小，最后为0. (2)电容器放电：放电电流由电容器的正极板经过电流表流向电容器的负极板，放电电流逐渐减小，最后为0. (3)充、放电电流的变化是极短暂的． 3．分析与论证 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．电路中的平均电流为I＝. 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． (4)电容器充电时电流流向正极板，电容器放电时电流从正极板流出，且充、放电电流均逐渐减小至零． (5)电容器充、放电过程，电容器的电容不变，极板上所带电荷量和电压按正比关系变化． (6)电容器充、放电过程，I-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． 关键能力·研教材———考向探究　经典示例　突出一个“准” 考点一　教材原型实验 例1　(2024·海南卷)用如图甲所示的电路观察电容器的充放电现象，实验器材有电源E、电容器C、电压表、电流表、电流传感器、计算机、定值电阻R、单刀双掷开关S1、开关S2、导线若干． (1)闭合开关S2，将S1接1，电压表示数增大，最后稳定在12.3 V．在此过程中，电流表的示数_____(填选项标号)． A．一直稳定在某一数值 B．先增大，后逐渐减小为零 C．先增大，后稳定在某一非零数值 (2)先后断开开关S2、S1，将电流表更换成电流传感器，再将S1接2，此时通过定值电阻R的电流方向为_____(选填“a→b”或“b→a”)，通过传感器将电流信息传入计算机，画出电流随时间变化的I-t图像．图乙中，t＝2 s时I＝1.10 mA，图中M、N区域面积比为8∶7，可求出R＝_____ kΩ(保留两位有效数字)． 练1　(2024·重庆卷)探究电容器充放电规律，实验装置如图甲所示，有电源E，定值电阻R0，电容器C，单刀双掷开关S. (1)为测量电容器充放电过程电压U和电流I变化规律，需在①、②处接入测量仪器，位置②应该接入测_____(选填“电流”或“电压”)仪器． (2)接通电路，当电压表示数最大时，电流表示数为_____． (3)根据测量数据，某过程中电容器两端电压U与电流I的关系图如图乙所示．该过程为_____(选填“充电”或“放电”)过程．放电过程中电容器两端电压U随时间t变化关系如图丙所示．t＝0.2 s时R0消耗的功率为_____ W． 考点二　拓展创新实验 考向1　实验器材的创新 例2　(2024·广西卷)某同学为探究电容器充、放电过程，设计了图甲所示实验电路．所用器材：电容器，电源E(电动势6 V，内阻不计)，电阻R1＝400.0 Ω，电阻R2＝200.0 Ω，电流传感器，开关S1、S2，导线若干．实验步骤如下． (1)断开S1、S2，将电流传感器正极与a节点相连，其数据采样频率为5 000 Hz，则采样周期为_____ s. (2)闭合S1，电容器开始充电，直至充电结束，得到充电过程的I-t曲线如图乙，由图乙可知开关S1闭合瞬间流经电阻R1的电流为_____ mA(保留三位有效数字)． (3)保持S1闭合，再闭合S2，电容器开始放电，直至放电结束，则放电结束后电容器两极板间电压为_____ V. (4)实验得到放电过程的I-t曲线如图丙，I-t曲线与坐标轴所围面积对应电容器释放的电荷量为0.018 8 C，则电容器的电容C为_____ μF.图丙中I-t曲线与横坐标 ... ...