Question

【題目】電流傳感器可以像電流表一樣測(cè)量電流。不同的是它的反應(yīng)非常快，可以捕捉到瞬間的電流變化。此外，由于它與計(jì)算機(jī)相連，還能顯示出電流隨時(shí)間變化的I-t圖像。如圖甲所示連接電路。直流電源電動(dòng)勢(shì)8V，內(nèi)阻可忽略，電容器可選幾十微法的電解電容器。先使開關(guān)S與1端相連，電源向電容器充電，這個(gè)過程可在短時(shí)間內(nèi)完成。然后把開關(guān)S擲向2端，電容器通過電阻R放電，傳感器將電流信息傳入計(jì)算機(jī)，屏幕上顯示出電流隨時(shí)間變化的I-t圖像，一位同學(xué)得到的I-t圖像如圖乙所示。

（1）在圖乙I-t圖中用陰影標(biāo)記了一個(gè)豎立的狹長(zhǎng)矩形（在圖的1s附近），這個(gè)陰影面積的物理意義是_______________。

（2）根據(jù)I-t圖像可估算電容器在全部放電過程中釋放的電荷量為 __________________。

（3）如果不改變電路其他參數(shù)，只增大電阻R，充電時(shí)I-t曲線與橫軸所圍成的面積將___________(填“增大、不變、變小”)；充電時(shí)間將_______________(填“變長(zhǎng)、不變、變短”)。

Answer 1

【答案】通電0.2秒充入電容（流過電阻R）的電荷量 （1.4~1.8）10-3 不變 變長(zhǎng)

【解析】

(1)[1]將橫坐標(biāo)分成許多很小的時(shí)間間隔，在這些很小的時(shí)間間隔里，放電電流可以視為不變，則為這段時(shí)間內(nèi)充入電容的電量，即這個(gè)陰影面積的物理意義是通電0.2秒充入電容（流過電阻R）的電荷量；

(2)[2]電容器在全部放電過程中釋放的電荷量在數(shù)值上等于圖象與坐標(biāo)軸所包圍的面積；具體的做法是首先以坐標(biāo)紙上的一個(gè)小正方形作為一個(gè)面積計(jì)量單位，數(shù)出圖象與坐標(biāo)軸有多少個(gè)完整的小正方形，對(duì)于曲線下的部分超過該格一半面積的記為一個(gè)，不足一半的則舍去不計(jì)，這樣既可以得到曲線下包含的小正方形的個(gè)數(shù)為40個(gè)（格數(shù)為38-42都正確）；其次確定每個(gè)小方格所對(duì)應(yīng)的電荷量值，縱坐標(biāo)的每個(gè)小格為0.2mA，橫坐標(biāo)的每個(gè)小格為0.2s，則每個(gè)小格所代表的電荷量數(shù)值為：

最后由曲線下方的方格數(shù)與的乘積即得電容器所帶的電荷量：

(3)[3]如果不改變電路其他參數(shù)，只增大電阻，將開關(guān)擲向1時(shí)，電容器的電壓不變，由于電容器的電容不變，根據(jù)可知充入電容的電荷量不變，即充電時(shí)曲線與橫軸所圍成的面積將不變；[4]只增大電阻，由閉合電路歐姆定律知，將開關(guān)擲向1時(shí)電容器開始充電的電流減小，則曲線與縱軸交點(diǎn)的位置將向下移動(dòng)，而充電時(shí)曲線與橫軸所圍成的面積將不變，所以充電時(shí)間將變長(zhǎng)；