利用如图甲所示电路观察电容器的充、放电现象，连接计算机的电流传感器可以捕捉并记录到电流变化，当电流从上向下流过电流传感器时，电流计为正值，已知直流电源电动势为9V，内阻可忽略，实验过程中显示出电流随时间变化的图像如图乙所示．

1. 利用如图甲所示电路观察电容器的充、放电现象，连接计算机的电流传感器可以捕捉并记录到电流变化，当电流从上向下流过电流传感器时，电流计为正值，已知直流电源电动势为9V，内阻可忽略，实验过程中显示出电流随时间变化的 $\text{[math]}$ 图像如图乙所示．

(1) 在4~7s时间内，开关S接（填“1”或“2”）．

(2) 关于电容器充电过程中两极板所带电荷量Q随时间t变化的图像，下列正确的是（填字母）．

(3) 如果不改变电路其他参数，只减小电阻R ，充电时 $\text{[math]}$ 曲线与横轴所围成的面积将（填“增大”“不变”或“变小”），充电时间将（填“变长”“不变”或“变短”）．

(4) 某同学研究电容器充电后储存的能量E与电容C、电荷量Q及两极板间电压U之间的关系．他从等效的思想出发，认为电容器储存的能量等于把电荷从一个极板搬运到另一个极板过程中克服电场力所做的功．为此他作出电容器两极间的电压U随电荷量Q变化的图像如图丙所示，下列说法正确的是____（填字母）．

A. 对同一电容器，电容器储存的能量E与电荷量Q成正比 B. 搬运 $\text{[math]}$ 的电量，克服电场力所做的功近似等于 $\text{[math]}$ 上方小矩形的面积 C. 若电容器两极板间电压为U时储存的能量为E ，则电压为 $\text{[math]}$ 时储存的能量为 $\text{[math]}$

【考点】

观察电容器的充、放电现象;

【答案】

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实验探究题普通

1. 用图（a）的电路研究电容器的充放电，电源电动势为12V（内阻忽略不计）；R₁、R₂、R₃为定值电阻，其中R₂=160Ω；电流传感器（内阻忽略不计）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。

(1) ①闭合开关K₂ ，开关K₁与1接通，待充电完成后，再与2接通，电容器放电的I-t图像如图（b）中的图线I ，图线I与时间轴围成的“面积”为S₁ ，其物理意义是；

②断开开关K₂ ，开关K₁与1接通，待充电完成后，再与2接通，电容器放电的I-t图像如图（b）中的图线II，图线II与时间轴围成的“面积”为S₂ ，理论上应该有S₁S₂（选填“>”“<”或“=”）；

(2) 测得S₁为2.64mA•s，由此可知电容器的电容C=μF，定值电阻R₃=Ω；开关K₂闭合时，电容器放电过程中通过R₃的电量为C。

实验探究题普通

2. 如图甲所示为利用传感器研究电容器的实验电路。

（1）要求电压表示数能从零开始逐渐增大，请将图甲中的电路连接完整；

（2）闭合开关S和 $\text{[math]}$ ，对电容器C充电，当充电完毕时电压表的示数 $\text{[math]}$ ；

（3）然后断开开关 $\text{[math]}$ ，电容器通过电阻R放电，利用电流传感器得到放电电流I随时间t变化图像如图乙所示，可估算电容器充电完毕时所带电荷量 $\text{[math]}$ C，则该电容 $\text{[math]}$ F；（保留两位有效数字）

（4）保持滑动变阻器的滑片位置不变，如果将电阻R更换为阻值更大的电阻，重做实验，电容器放电时的 $\text{[math]}$ 图像用虚线表示，与原来放电图像进行比较，可能正确的是。

A． B． C． D．

实验探究题普通

3. 电容电池具有无污染、寿命长、充电速度快等诸多优点而广泛应用。某同学想要用电流传感器探究电容电池特性，探究电路如图甲。

(1) 第一次探究中，先将开关接1，待电路稳定后再接2.已知电流从上向下流过电流传感器时，电流为正，则电容器充放电过程中的 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 图像是____。 A.

(2) 第二次探究，该同学先将开关接1给电容器充电，待电路稳定后再接3，探究LC振荡电路的电流变化规律。

①实验小组得到的振荡电路电流波形图像，选取了开关接3之后的LC振荡电流的部分图像，如图乙，根据图像中A、B点坐标可知，振荡电路的周期 $\text{[math]}$ s（结果保留两位有效数字）。

②如果使用电动势更小的电源给电容器充电，则LC振荡电路的频率将（填“增大”“减小”或“不变”）。

③已知电源电动势 $\text{[math]}$ ，测得充电过程 $\text{[math]}$ 图像的面积为 $\text{[math]}$ ，以及振荡电路的周期 $\text{[math]}$ ，可以得到电感线圈的电感表达式 $\text{[math]}$ 。（用测得的已知量表示）

实验探究题普通