在"观察电容器的充、放电现象"实验中,所用器材如下:电池、…——2023 高考物理第 9 题答案解析

2023_新课标卷 (2023·物理)

2023 全国 第 9 题 填空题 区分题
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9.在"观察电容器的充、放电现象"实验中,所用器材如下:电池、电容器、电阻箱、定值电阻、小灯泡、多用电表、电流表、秒表、单刀双掷开关以及导线若干。


图(a)


图(b)

(1)用多用电表的电压挡检测电池的电压。检测时,红表笔应该与电池的 $\_\_\_\_$(填"正极"或"负极")接触。
(2)某同学设计的实验电路如图(a)所示。先将电阻箱的阻值调为 $R_{1}$ ,将单刀双掷开关 S 与" 1 "端相接,记录电流随时间的变化。电容器充电完成后,开关 S 再与"2"端相接,相接后小灯泡亮度变化情况可能是 $\_\_\_\_$。(填正确答案标号)
A.迅速变亮,然后亮度趋于稳定
B.亮度逐渐增大,然后趋于稳定
C.迅速变亮,然后亮度逐渐减小至熄灭
(3)将电阻箱的阻值调为 $R_{2}\left(R_{2}>R_{1}\right)$ ,再次将开关 S 与" 1 "端相接,再次记录电流随时间的变化情况。两次得到的电流 $I$ 随时间 $t$ 变化如图(b)中曲线所示,其中实线是电阻箱阻值为 $\_\_\_\_$(填"$R_{1}$"或"$R_{2}$")时的结果,曲线与坐标轴所围面积等于该次充电完成后电容器上的 $\_\_\_\_$(填"电

压"或"电荷量")。

参考答案(1) 正极; (2) C; (3) $R_{2}$; (4) 电荷量

完整解析 · 逐步详解

【答案】(1).正极(2).C(3).$R_{2}$④.电荷量

【解析】
【详解】(1)[1]多用电表红表笔流入电流,黑表笔流出电流,故电流表红表笔应该与电池的正极接触;
(2)[2]电容器充电完成后,开始时两极板电量较多,电势差较大,当闭合"2"接入小灯泡,回路立即形成电流,灯泡的迅速变亮;随着时间的积累,两极板电量变少,电势差变小,流过灯泡的电流减小,直至两极板电荷量为零不带电,则无电流流过小灯泡即熄灭,故选 C。
(3)[3]开始充电时两极板的不带电,两极板电势差为零,设电源内阻为 $r$ ,则开始充电时有

$$ E=I(R+r) $$

由图像可知开始充电时实线的电流较小,故电路中的电阻较大,因此电阻箱阻值为 $R_{2}$ ;
[4]图像的物理意义为充电过程中电流随时间的变化图线,故曲线与坐标轴所围面积等于该次充电完成后电容器上的电荷量。

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