第73練　觀察電容器的充、放電現(xiàn)象　（時間　15分鐘）1．電容器作為儲能器件，在生產(chǎn)生活中有廣泛的應(yīng)用．對給定電容值為C的電容器充電，無論采用何種充電方式，其兩極間的電勢差u隨電荷量q的變化圖像都相同．(1)請在圖甲中畫出上述u-q圖像．類比直線運動中由v-t圖像求位移的方法，求兩極間電壓為U時電容器所儲存的電能Ep；(2)在如圖乙所示的充電電路中，R表示電阻，E表示電源(忽略內(nèi)阻).通過改變電路中元件的參數(shù)對同一電容器進(jìn)行兩次充電，對應(yīng)的q-t曲線如圖丙中①②所示．a．①②兩條曲線不同是________(選填E或R)的改變造成的；b．電容器有時需要快速充電，有時需要均勻充電．依據(jù)a中的結(jié)論，說明實現(xiàn)這兩種充電方式的途徑；2．[2022·北京西城區(qū)5月模擬]在“用傳感器觀察電容器的充、放電現(xiàn)象”實驗中，按圖甲所示連接電路．電源電動勢為8.0 V，內(nèi)阻可以忽略．單刀雙擲開關(guān)S先跟2相接，某時刻開關(guān)改接1，一段時間后，把開關(guān)再改接2，實驗中使用了電流傳感器來采集電流隨時間的變化情況．(1)開關(guān)S再改接2后，電容器進(jìn)行的是________(選填“充電”或“放電”)過程．此過程得到的I-t圖像如圖乙所示，圖中用陰影標(biāo)記的狹長矩形的面積的物理意義是________．如果不改變電路其他參數(shù)，只減小電阻R的阻值，則此過程的I-t曲線與坐標(biāo)軸所圍成的面積將________(選填“減小”“不變”或“增大”).(2)若實驗中測得該電容器在整個放電過程中釋放的電荷量Q＝3.44×10－3 C，則該電容器的電容為________μF.(3)關(guān)于電容器在整個充、放電過程中的q-t圖像和UAB-t圖像的大致形狀，可能正確的有________(q為電容器所帶的電荷量，UAB為A、B兩板的電勢差).    第73練　觀察電容器的充、放電現(xiàn)象1．答案：（1）u-q圖線如解析圖所示　Ep＝CU2（2）a.R　b．減小電阻R，可以實現(xiàn)對電容器更快速充電；增大電阻R，可以實現(xiàn)更均勻充電．解析：（1）u-q圖線如圖所示電壓為U時，電容器帶電Q，圖線和橫軸圍成的面積表示所儲存的電能EpEp＝QU，又Q＝CU故Ep＝CU2.（2）a.由圖像知，電容器充完電后，①②兩次電荷量相等，說明兩次電源電動勢相等，Q＝CU＝CE.故①②兩條曲線不同不是E的改變造成的，只能是R的改變造成的．b．剛開始充電瞬間，電容器兩端的電壓為零，電路的瞬時電流為I＝.故減小電阻R，剛開始充電瞬間電流I大．曲線上該點切線斜率大，即為曲線①.這樣能在較短時間內(nèi)，使電荷量達(dá)到最大，故可以實現(xiàn)對電容器快速充電．增大電阻R，剛開始充電瞬間電流I小，即為曲線②，該曲線接近線性，可以實現(xiàn)均勻充電．2．答案：（1）放電　0.2 s內(nèi)電容器放出的電荷量　不變　（2）430?。?）AD解析：（1）將開關(guān)S接1，電容器與電源相連，所以電容器充電；再將S接2，電容器放電．將圖中橫軸分成許多很小的時間間隔，在這些很小的時間間隔里，放電電流可以視為不變，則iΔt為這段時間內(nèi)的電荷量，所以圖中用陰影標(biāo)記的狹長矩形的面積其物理意義是電容器在0.2 s內(nèi)放出的電荷量．根據(jù)Q＝CU可知，電荷量與電阻R無關(guān)，如果只減小電阻R的阻值，則此過程的I-t曲線與坐標(biāo)軸所圍成的面積將不變．（2）因為電容器充電后，兩極板之間的電勢差為電源的電動勢，即8.0 V，故電容器的電容C＝＝＝430 μF.（3）電容器在充電過程中，電流由最大逐漸減小，放電過程電流也是由最大逐漸減小，根據(jù)q＝It，可知q-t圖像的傾斜程度表示電流的大小，B錯誤，A正確；根據(jù)U＝＝t可知，因電容器的電容不變，在充、放電過程中，UAB-t圖像的斜率均變小，所以C錯誤，D正確．

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