Question

7．某课外兴趣小组设计了一个测定电容器电容的实验方案，其实验原理如图甲所示，E为电池组、C为待测电容器、G为检流计（可测微弱电流）、R'为滑动变阻器、R是定值电阻、V是电压表、S′、S为电键，实验步骤如下：

A．按甲图连接电路；
B．闭合S′，调节滑动变阻器，使电压表示数为某确定值；
C．闭合S，给电容器充电，当电容器两端电压稳定时，记下此时的电压表读数U_C及检流计示数i_C；
D．断开S和S′，同时开始计时．每隔5秒读取并记录一次电流值，直到电流为零；
E．以放电电流为纵坐标、放电时间为横坐标，作出i_C-t图象；
F、改变U_C的值，重复上述步骤（除A）；∫
G．整理器材．
（1）S′、S闭合前滑动变阻器滑片应调到a端（填“a”或“b”）
（2）闭合S后电压表示数变化应该是变小（填“变大”或“变小”）
（3）如图乙所示是本次试验当U_C=2.5V时描出的i_C-t图象，由图可求得所测电容器电容C=0.8×10²μF（取一位有效数字）．

Answer 1

分析 滑动变阻器是分压式接法时，则所测电路的电压为零时，最为安全；
根据串并电路特征，结合电压分配原则，即可求解；
依据i_C-t图象求得两极板上所带的电荷量，再由电容器的定义式C=$\frac{Q}{U}$，即可求解．

解答 解：（1）由图可知，滑动变阻器是分压式接入电路，
因此当S′、S闭合前滑动变阻器滑片应调到a处，使得所测电路的电压为零，从而确保安全；
（2）闭合S后，接入电阻与滑动变阻器并联，导致总电阻减小，则总电流增大，那么电压表两端的电压会减小；
（3）由i_C-t图象，可知，Q=38×10×10^-6×5=1.9×10^-3C；
根据C=$\frac{Q}{U}$可知，
C=$\frac{1.9×1{0}^{-3}}{2.5}$=0.76×10^-4 F=0.76×10² μF≈0.8×10² μF；
故答案为：（1）a；（2）变小；（3）0.8×10²

点评 本题考查电容定义式的应用及变形，要注意明确电容单位要用法拉来计算电量，同时学会由i_C-t图象求解电量，最后掌握滑动变阻器的分压与限流接法的区别．