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電容分離實驗裝置

發布時間:2023-06-04 03:00:49

A. 請結合所學的電容式感測器原理,設計一個測試物理量的裝置。並說明原理

可以設計一個簡單的電容液位計或容量計,所需實驗器材與如下:
1、普通玻璃量杯一個版
2、電容權表或帶電容檔的萬用表一個
3、鋁箔紙或銅箔紙一張
4、銅質或鋁質單芯(或多芯)絕緣硬導線一段長約15cm
5、硬卡紙或塑料薄板一塊
製作實驗步驟:
根據量杯高度剪裁鋁箔紙,圍繞貼敷量杯外壁,可以留出刻度位置以便觀察讀數,用透明膠帶固定;將卡紙或塑料薄板裁成比量杯口徑略大的圓板;將硬導線一端剝出線芯約1cm,適當牽拉線芯讓另一端線芯縮進絕緣外皮,並封蠟處理讓線芯與外部絕緣;將卡紙或塑料圓板中心開一小孔豎直穿入硬導線,並在圓板邊緣適當位置開一豁口留作注水孔。
上述各部件都製作完畢就可以進行實驗了,將硬導線和外壁鋁箔連接電容表,量杯內注水分別測量並記錄各刻度對應電容值,再繪出液位刻度與對應電容值的變化曲線,這樣只要測出電容值就能查到對應液位值,進而也可以根據圓柱體的體積公式算出液體體積了。

B. 如圖所示,是研究平行板電容器電容的實驗裝置,其中極板A接地,極板B與靜電計相接,靜電計外殼也接地.在

根據C=

?s
4πkd
,增大電容器兩極板間的距離,電容C變小,根據U=
Q
C
,電勢差增大,所以靜電計金屬箔張角會變大.根據E=
U
d
=
Q
Cd
4πkQ
?s
,知電場強度不變.
故本題答案為:變大,不變.

C. 如圖8所示的實驗裝置中,極板A接地,平行板電容器的極板B與一個靈敏的靜電計相接。將A極板向左移動,即增

變小,變大

D. 如圖所示的實驗裝置可用於探究影響平行板電容器電容的因素,電容器的左側極板和靜電計外殼接地,右側極板


A、該電容與抄外電路斷開,電量不變,靜電計測量電容器兩端的電勢差,通過電勢差的變化說明電容的變化.故A正確.
B、靜電計測量電壓,不能用電壓表代替,因為電壓表必須有電流通過,才有示數.故B錯誤.
C、用帶負電的橡膠棒或帶正電的玻璃棒與右側板接觸,可以使右板帶電,通過靜電感應使左板帶等量異種電荷,從而使電容器帶電,故C正確.
D、電容器帶電後向上移動左側板,極板正對面積減小,電容減小,而電容器的電量不變,由定義式C=

Q
U
分析可知,極板間的電勢差增大,靜電計的指針偏角增大.故D錯誤.
故選:AC.

E. 如圖是利用靜電計研究平行板電容器的電容與哪些因素有關的實驗裝置示意圖,下面的敘述符合實驗觀察結果的

A、將b板向右平移,板間距離減小,電容器電容C增大,而電容器的電量Q不變,由C=

Q
U
分析可知,電容器兩板間電勢差減小,則靜電計指針偏角變小.故A正確.
B、將b板向上平移,兩板正對面積減小,電容C減小,而電容器的電量Q不變,由C=
Q
U
分析可知,電容器兩板間電勢差增大,則靜電計指針偏角變大.故B錯誤.
C、在a、b之間插入一塊絕緣介質板,電容增大,而電容器的電量Q不變,由C=
Q
U
分析可知,電容器兩板間電勢差減小,則靜電計指針偏角變小.故C正確.
D、緊靠b板在a,b間插入一塊金屬板,相當於板間距離減小,電容增大,而電容器的電量Q不變,由C=
Q
U
分析可知,電容器兩板間電勢差減小,則靜電計指針偏角變小.故D錯誤.
故選:AC.

F. 在「探究平行板電容器的電容與哪些因素有關」的實驗中,如圖所示的實驗裝置,平行板電容器的極板A與一靈

(1)靜來電計是用來測量已充電自的平行板電容器的電勢差.
(2)當電荷量不變時,使兩極板間距離減小,可觀察到靜電計指針的偏角減小,說明電容器板間電壓減小,由電容的定義式C=

Q
U
分析得知電容增大;可知,
平行板電容器電容與兩極板間距離有關.
故答案為:
(1)電勢差;
(2)增大,有關.

G. 如圖所示實驗裝置可用來探究影響平行板電容器電容的因素,其中,電容器左側極板和靜電計外殼接地,電容器

(1)用摩擦過的玻璃棒或橡膠棒接觸右側極板,可使電容器帶電,因為若與左側極板接觸,由於左側極板接地而使電荷被「中和」,從而不能使電容器帶電.
①電容器充電後兩極板帶電量不變,上移其中一個極板時,發現電容器偏轉角變大.
②電容器充電後兩極板帶電量不變,當極板間距離d減小時,發現靜電計偏轉角變小.
③當兩板間插入電介質時,發現靜電計偏轉角變小.
(2)由上實驗可知:①中由c=

Q
U
可知,Q不變,U變大,所以電容c變小,說明電容c與兩板的正對面積有關且隨正對面積的減小而減小;
②中由c=
Q
U
可知,Q不變,U變小,則電容c變大,說明電容器的電容與電容器兩板間距離有關,隨距離的減小而增大;
③中由c=
Q
U
可知,Q不變U變小,所以電容c變大,說明電容器的電容與電介質有關,且插入電介質後電容變大.
綜上所述,電容器的電容與兩板間的距離、正對面積和是否插入電介質有關,並且隨距離的增大而減小,隨正對面積的增大而增大,隨電介質的插入而增大.
(3)A、因為靜電計的偏轉角大小與電壓成正比,所以使用靜電計的目的是觀察電容器兩端的電壓的變化情況,A正確.
B、使用靜電計無法直接測量電容器電量的變化,B錯誤.
C、靜電計不能用電壓表代替,因為若是電壓表,當電壓表的兩極與電容器的兩極板連接時,兩板的正負電荷會發生中和而失去電量,這樣就無法研究電容與什麼因素有關了,所以C錯誤.
D、靜電計不能用電流表替代,因為若電容器與電流表相連時,電容器會很快放電完畢並且可能由於瞬時電流太大而燒壞電流表.
故答案為:(1)右側,①變大,②變小,③變小
(2)電容器的電容與兩板間的距離、正對面積和是否插入電介質有關,並且隨距離的增大而減小,隨正對面積的增大而增大,隨電介質的插入而增大
(3)A

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