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高中 | 观察电容器的充、放电现象题目答案及解析如下,仅供参考!
选修3-1
第一章 静电场
1.8 电容器的电容
观察电容器的充、放电现象
某同学利用如图甲所示电路观察电容器的充、放电现象,电流传感器与计算机相连,可以显示出电流$I$随时间$t$变化的图像。
为使电源向电容器充电,应将开关$\text{S}$与 (填“$1$”或“$2$”)端相连;
充电时必须将电容器接电源,故将单刀双掷开关连接$1$;
在充电过程中,测绘的充电电流$I$随时间$t$的图像可能是图乙中的 ;
电容器充电时,随着电荷的增加,由于电容电压升高,所以电流逐渐减小且电流减小得越来越慢,充满电荷之后,电流为零;
图丙为传感器中电容器放电时的电流$I$随时间$t$的图像,图中每一小方格面积相同。根据图像估算电容器在${{t}_{0}}\sim 2{{t}_{0}}$时间内,释放电荷量的表达式为 (用${{I}_{0}}$、${{t}_{0}}$表示);
从图丙中可以看出放电在${{t}_{0}}\sim 2{{t}_{0}}$完成,$i-t$图像与坐标轴共围有$8$小格,所以电容器总的放电电量为:$Q=8\times \dfrac{1}{2}{{I}_{0}}\times \dfrac{1}{2}{{t}_{0}}=2{{I}_{0}}{{t}_{0}}$;
图丁中实线是实验得到的放电时的$I-t$图像,如果不改变电路的其他参数,只减小阻箱$R$的阻值,则得到的$I-t$图线是图丁中的 (选填“①”、“②”或“③”),理由是 。
若只减小电阻的值,则开始时刻的电流都将增大一点,$I-t$图像的纵截距稍大,但由于总的电荷量一定,则图像与坐标围成的面积相同,故曲线②符合要求。
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