题目内容

如图1所示是一种测量电容的实验电路图,实验通过对高阻值电阻放电的方法测出电容器充电至电压U时所带的电荷量Q,从而再求出待测电容器的电容C.某同学在一次实验时的情况如下:

1.按下图所示的电路图接好电路;

2.接通开关S,调节电阻箱R的阻值,使小量程电流表的指针偏转接近满刻度,记下此时电流表的示数I0=490 μA,电压表的示数U0=8.0 V,I0、U0分别是电容器放电时的初始电流和电压;

3.断开开关S,同时开始计时,每隔5 s或10 s测读一次电流i的值,将测得数据标示在如图2所示的坐标纸上(时间t为横坐标,电流i为纵坐标),结果如图中小黑点所示(提示:处理相关问题时,可以应用公式i=).

(1)在图2中画出i-t图线.

(2)图2中图线与坐标轴所围成面积的物理意义是________.

(3)该电容器的电容为________F.(结果保留两位有效数字)

答案:
解析:

  讲析:(1)用图象法处理数据是实验中常用的一种方法.在画图的过程中要用光滑曲线.

  (2)对于i-t图线与时间轴所围的面积就是表示电荷量,而从实验图线可看出,此电容器放电完毕,说明此电荷量就等于在开始时电容器所带的电荷量.所以图2中图线与坐标轴所围成面积的物理意义是电容器充电完毕时所带的电荷量.

  (3)通过图线所围面积可计算出电容器的带电量约为Q=8×10-3 C,由C=F=1.0×10-3 F.

  点评:本实验很巧妙地把较难测量的物理量变成可测量的物理量,这是实验中常用的方法.关于图象与横轴所围“面积”所表示的物理意义,在复习中要多加总结.


练习册系列答案
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(2009?崇文区一模)(1)①如图所示,用刻度尺测得物体的长度为
3.42
3.42
cm.

②下列实验中需要用刻度尺测量长度的实验是:
ABCD
ABCD
.(填入选择的字母代号)

(2)现有量程Ig=500μA,内阻约为100Ω的微安表G,将其改装成量程为10V的电压表.
①采用如图所示的电路测电流表G的内阻Rg,可选用的器材有:

A.电阻箱:最大阻值为999.9Ω
B.电阻箱:最大阻值为99999.9Ω
C.滑动变阻器:最大阻值为200Ω
D.滑动变阻器,最大阻值为2kΩ
E.电源:电动势约为2V,内阻很小
F.电源:电动势约为6V,内阻很小
G.开关、导线若干
为提高测量精度,在上述可供选择的器材中,可变电阻R1应选择
B
B
;可变电阻R2应选择
A
A
;电源E应选择
F
F
.(填入选用器材的字母代号)
②若测得Rg=105.0Ω,需
联一个
19895
19895
Ω的电阻将它改装成量程10V电压表.
(3)如图甲所示是一种测量电容的实验电路图,实验是通过对高阻值电阻放电的方法测出电容器充电至电压U时所带的电荷量Q,从而再求出待测电容器的电容C.

某同学在一次实验时的情况如下:
a.根据图甲所示的电路图接好实验电路;
b.闭合开关S,调节电阻箱R的阻值,使小量程电流表的指针偏转接近满刻度,记下此时电流表的示数I0=490μA,电压表的示数U0=8.0V(I0、U0分别是电容器放电时的初始电流和电压);
c.断开开关S,同时开始计时,每隔5s或10s测一次电流i值,将测得数据填入表格,并标示在坐标纸上(时间t为横坐标,电流i为纵坐标)如图乙中黑点所示.根据上述实验,回答下列问题:
①在图乙中画出i-t图线;
②在①中,描绘的图线与坐标轴所围成面积的物理意义
电容器充电到电压为U时所带的电荷量
电容器充电到电压为U时所带的电荷量

③该电容器的电容为
1.0×10-3
1.0×10-3
F(结果保留两位有效数字).

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