閘北區高三物理一模的學校有上海市閘北第八中學、上海市北郊學校、上海市久隆模范中學、上海市同濟一附中、上海市風華中學、上海市宜川中學、上海市第三中學等。
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題目:
【高三物理一模試卷】
在某次實驗中,我們有一臺電學儀器,其內部電路由一個電源(電壓恒定),一個電容器,一個電阻R和一個開關組成。當開關斷開時,電容器上帶有的電荷量為Q1;當開關接通后一段時間,電容器上帶有的電荷量為Q2。已知Q1=3C,求:
(1)開關接通后,電容器上的電荷量Q2;
(2)開關接通后,電容器上的電荷量變化了多少?
【分析】
(1)當開關斷開時,電容器上帶有的電荷量為Q1,此時電容器與電阻R并聯;當開關接通后,電容器上帶有的電荷量為Q2,此時電容器與電源組成閉合電路。根據并聯電路規律和閉合電路歐姆定律求解。
(2)電容器上的電荷量變化量等于開關接通后電容器上的電荷量減去開關斷開時電容器上的電荷量。
【解答】
(1)當開關斷開時,電容器上帶有的電荷量為Q1=3C;
(2)當開關接通后,電容器上的電荷量變化量為ΔQ=Q2-Q1=3C-0=3C。
【例題分析】
本題主要考查了并聯電路和閉合電路歐姆定律的應用。在并聯電路中,各支路兩端電壓相等;在閉合電路中,電源內阻和外電阻的阻值之和等于電源的電動勢。本題中電容器與電阻R并聯,因此并聯電路兩端電壓等于電源電壓;開關接通后,電容器與電源組成閉合電路,因此電容器兩端電壓等于電源電壓。根據并聯電路規律和閉合電路歐姆定律求解即可。
【拓展】
本題還可以進一步討論電容器充電時間的影響因素。當開關斷開時,電容器充電時間較短,因此充電后的電荷量較少;當開關接通后,由于電源電壓恒定,因此充電時間越長,電容器上的電荷量越大。因此,本題還可以進一步討論充電時間對電荷量的影響。