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实验原理与操作
[实验目的]
1．会根据电路图正确连接实物图．
2．认真观察、并记录电容器充、放电的实验现象．
[实验原理]
1．电容器的充电过程
当S接1时，电容器接通电源，与电源正极相接，电容器极板的自由电子在电场力的作用下将经过电源移到与电源负极相接的下极板，正极由于失去负电荷而带正电，负极由于获得负电荷而带负电，正、负极板所带电荷大小相等，符号相反，如图甲所示．电荷定向移动形成电流，由于同性电荷的排斥作用，所以开始电流最大，以后逐渐减小，在电荷移动过程中，电容器极板储存的电荷不断增加，电容器两极板间电压U等于电源电压E时电荷停止移动，电流I＝0.
2．电容器的放电过程
当S接2时，电容器的两极板用导线连接起来，电容器C正极板正电荷与负极板上的负电荷中和，两极板的电荷量逐渐减少，表现为电流逐渐减小，电压也逐渐减小为零(如图乙所示)．
[实验器材]
电源、单刀双掷开关、平行板电容器、电流表和电压表．
[实验过程]
1．实验步骤
(1)调节直流可调电源，输出为6V，并用多用电表校准．
(2)关闭电源开关，正确连接实物图，电路图如图．
(3)打开电源，把双掷开关S打到上面，使触点1和触点2连通，观察电容器的充电现象，并将结果记录在数据处理的表格中．
(4)把双掷开关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，并将结果记录在数据处理的表格中．
(5)记录好实验结果，关闭电源．
实验数据处理
[数据处理]
实验项目
实验现象
电容器充电
灯泡
亮度由明到暗最后熄灭
安培表1
读数由大到小最后为零
伏特表[来源:学§科§网]
读数由小到大最后为6V
电容器
放电
灯泡
亮度由明到暗最后熄灭
安培表2
读数由大到小最后为零
伏特表
读数由大到小最后为零
◎注意事项
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．实验过程中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．
考点一 电容器的充、放电现象的定性分析
[例1] 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3kΩ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．
(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)当开关接“1”时，是充电还是放电？上极板带什么电？
(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．
考点二 电容器的充、放电现象的定量计算
[例2](多选)电流传感器可以像电流表一样测量电流，可以捕捉到瞬间的电流变化，相当于一个理想电流表．用如图甲所示的电路来研究电容器的放电过程．实验时将开关S拨到1端，用直流电压为8V的电源给电容器充电，待电路稳定后，将电流传感器打开，再将开关S拨到2端，电容器通过电阻R放电．以S拨到2端时为t＝0时刻，电流传感器测得的电流I随时间t的变化图象如图乙所示，根据题意，下列说法正确的是()
A．由I-t图象可知，电容器在全部放电过程中释放的电荷量约为3.2×10－3C
B．由I-t图象可知，电容器在全部放电过程中释放的电荷量约为3.2C
C．此电容器的电容约为4.0×10－4F
D．此电容器的电容约为0.4F
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1．(多选)关于电容器的充、放电，下列说法中正确的是()
A．充、放电过程中外电路有瞬间电流
B．充、放电过程中外电路有恒定电流
C．充电过程中电源提供的电能全部转化为内能
D．放电过程中容器中的电场能逐渐减少
2．电容器是储存电荷和电能的元件，在实际中有广泛的应用．图b为手机充电宝内部的部分简化电路，电路中表示电容器的符号是()
A．甲
B．乙
C．丙
D．丁
3．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8V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象如图所示．由图象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多少？
(五)高考压轴题的解题策略②——“一明、二画＋一选”
物理计算题历来是高考拉分题，试题综合性强，涉及物理过程较多，所给物理情境较复杂，物理模型较模糊甚至很隐蔽，运用的物理规律也较多，对考生的各项能力要求很高，为了得到理想的分值，应做到细心审题、用心析题、规范答题．
1．“一明”明过程，快速建模
物理计算题中研究对象所经历的过程往往比较复杂，在审题获取关键词语、隐含条件后，就要建立相应的物理模型，即对研究对象的各个运动过程进行剖析，建立起清晰的物理情境，确定每一个过程对应的物理模型、规律及各过程间的联系．
2．“二画”画受力图，画情境示意图
认真阅读题目、分析题意、搞清题述物理状态及过程，并用简图(示意图、运动轨迹图、受力分析图、等效图等)将这些状态及过程表示出来，以展示题述物理情境、物理模型，使物理过程更为直观、物理特征更加明显，进而快速简便解题．
3．“一选”准确规范答题
解答物理计算题时，在透彻分析题给物理情境的基础上，要灵活选用规律和方法分析．
[例](20分)如图所示，有一长度L＝1m、质量M＝10kg的平板小车，静止在光滑的水平面上，在小车左端放置一质量m＝4kg的带正电小物块，电荷量为q＝1.6×10－2C(始终保持不变)，小物块与小车间的摩擦因数μ＝0.25，现突然施加一个水平向右的匀强电场，要使物块在2s内能运动到小车的另一端，g取10m/s2.
(1)所施加的匀强电场的电场强度多大？[来源:Zxxk.Com]
(2)若某时刻撤去电场，物块恰好不从小车右端滑下，则电场的作用时间多长？
[审题指导]
规范解答 (1)由图示受力关系可知物块在电场力及摩擦力作用下向右做匀加速运动，小车在摩擦力作用下向右做匀加速运动，由牛顿第二定律知
(2分)
解决带电体的力电综合问题的一般思路
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