Question

5．某同學(xué)利用圖（a）所示電路測量電容器充電時兩極板間的電壓隨時間的變化．實驗中使用的器材為：電池E（內(nèi)阻很�。�、開關(guān)S₁和S₂、電容器C（約100μF）、電阻R₁（約200kΩ）、電阻R₂（1kΩ）、電壓表（量程6V）、秒表、導(dǎo)線若干．

（1）按圖（a）所示的電路原理圖將圖（b）中實物圖連線．
（2）先閉合開關(guān)S₂，再斷開開關(guān)S₂；閉合開關(guān)S₁，同時按下秒表開始計時，若某時刻電壓表的示數(shù)如圖（c）所示，電壓表的讀數(shù)為3.60V（保留2位小數(shù)）．
（3）該同學(xué)每隔10s記錄一次電壓表的讀數(shù)U，記錄的數(shù)據(jù)如表所示，在圖（d）給出的坐標(biāo)紙上繪出U-t圖線．已知只有一個數(shù)據(jù)點誤差較大，該數(shù)據(jù)點對應(yīng)的表中的時間是40s．

時間t/s	10.0	20.0	30.0	40.0	50.0	60.0
電壓U/V	2.14	3.45	4.23	4.51	5.00	5.18

（4）電路中C、R₂和S₂構(gòu)成的回路的作用是使實驗前電容器兩個極板上的電荷相中和．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)電路的結(jié)構(gòu)，從電源的正極出發(fā)，依次將電路連接即可；
（2）根據(jù)電壓表讀數(shù)的方法，即可正確讀出電壓；
（3）使用描點法畫出各點的位置，然后用平滑的曲線連接，落在曲線外 的點為誤差比較大的點；
（4）電路中C、R₂和S₂構(gòu)成的回路會使電容器放電．

解答 解：（1）根據(jù)電路的結(jié)構(gòu)，從電源的正極出發(fā)，依次將各儀器連接如圖；

（2）根據(jù)電壓表的特點可知，電壓表的量程為6V，分度值為0.1V，所以讀數(shù)為3.60V；
（3）使用描點法畫出各點的位置，然后用平滑的曲線連接如圖，由圖中的數(shù)據(jù)可知，電壓表的讀數(shù)的變化逐漸變慢，在40s時刻的電壓值的點明顯偏離了該曲線，電壓值偏�。�所以可知是40s時刻的數(shù)據(jù)錯誤；

（4）先閉合開關(guān)S₂，再斷開開關(guān)S₂后才接通電路，由電路的結(jié)構(gòu)可知，閉合開關(guān)S₂后電容器C與導(dǎo)線以及R₂、S₂構(gòu)成一個RC回路，該回路能使電容器上的原有的電荷釋放干凈，才能不影響實驗的結(jié)果．
故答案為：（1）如圖；（2）3.60；（3）如圖，40s；（4）使實驗前電容器兩個極板上的電荷相中和

點評 該實驗測量電容器充電時兩極板間的電壓隨時間的變化，屬于課本以外的實驗，都是依據(jù)的實驗的原理以及實驗的方法都是我們常用的原理和方法，通過這樣的實驗，可以考查我們的知識遷移能力，進(jìn)一步培養(yǎng)實驗的能力．