观察电容器的充、放电现象
基础打磨
1.(2019年江西10月联考)如图所示,关于平行板电容器的充、放电,下列说法正确的是()。

A.开关接1时,平行板电容器充电,且上极板带正电
B.开关接1时,平行板电容器充电,且上极板带负电
C.开关接2时,平行板电容器放电,且上极板带正电
D.开关接2时,平行板电容器放电,且上极板带负电
2.(2019年海南11月月考)下列电容器相关知识描述正确的是()。

A.图1为电容器充电示意图,充完电后电容器上极板带正电,两极板间的电压U等于电源的电动势E
B.图2为电容器放电示意图,若电容器上极板带电荷量为+Q,则放电过程中通过电流表的电流方向从右向左,流过的总电荷量为2Q
C.图3为电解电容器的实物图和符号,图4为可变电容器及其符号,两种电容使用时都严格区分正负极
D.图5中的电容器上有“5.5 V1.0 F”字样,说明该电容器只有两端加上5.5 V的电压时电容才为1.0 F
3.(2019年安徽模拟)(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1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8 V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2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3.2×10-3 C
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3.2 C
C.此电容器的电容约为4.0×10-4 F
D.此电容器的电容约为0.4 F
能力提高
4.(2019年河北10月联考)用下列器材测量电容器的电容:一块多用电表,一台直流稳压电源,一个待测电容器(额定电压16 V),定值电阻R1=100 Ω,定值电阻R2=150 Ω,电流传感器、数据采集器和计算机,单刀双掷开关S,导线若干。

实验过程如下:
实验次数实验步骤
第1次①将电阻R1等器材按照图1正确连接电路,将开关S与1端连接,电源向电容器充电
②将开关S掷向2端,测得电流随时间变化的i-t曲线如图2中的实线a所示
第2次③用电阻R2替换R1,重复上述实验步骤①②,测得电流随时间变化的i-t曲线如图3中的某条虚线所示
说明:两次实验中电源输出的直流电压恒定且相同
请完成下列问题:
(1)第1次实验中,电阻R1两端的最大电压U= V。

利用计算机软件测得i-t曲线和两坐标轴所围的面积为90 mA·s,已知电容器放电时其内阻可以忽略不计,则电容器的电容C= F(结果均保留2位有效数字)。

(2)第2次实验中,电流随时间变化的i-t曲线应该是图3中的虚线(选填“b”“c”或“d”),判断依据
是。

思维拓展
5.(原创)如图是用高电阻放电法测电容的实验电路图。

其原理是测出电容器在充电电压为U时所带的电荷量Q,从而求出其电容C。

该实验的操作步骤如下:
①按电路图接好实验电路;
②接通开关S,调节电阻箱R的阻值,使微安表的指针接近满刻度。

记下这时的电压表读数U0=6.2 V和微安表读数I0=490 μA;
③断开开关S并同时开始计时,每隔5 s或10 s读一次微安表的读数i,将读数记录在预先设计的表格中;
④根据表格中的12组数据,以t为横坐标,i为纵坐标,在坐标纸上描点(图中用“×”表示)。

根据以上实验结果和图象,可以估算出当电容器两端电压为U0时该电容器所带的电荷量Q0约为 C,从而算出该电容器的电容约为 F。