Question

6．某課外興趣小組設計了一個測定電容器電容的實驗方案，其實驗原理如圖（甲）所示，E為電池組、C為待測電容器、G為檢流計（可測微弱電流）、R′為滑動變阻器、R是定值電阻、V是電壓表、S′、S為電鍵．實驗步驟如下：
按圖連接電路；

A、閉合S′，調節滑動變阻器，使電壓表示數為某確定值；
B、閉合S，給電容器充電，當電容器兩端電壓穩定時，記下此時的電壓表讀數Uc及檢流計示數i_c；
C、斷開S和S′，同時開始計時，每隔5秒讀取并記錄一次電流值，直到電流為零；
D、以放電電流為縱坐標、放電時間為橫坐標，作出i_c-t圖象；
E、改變Uc的值，重復上述步驟（除A）；
F、整理器材．
（1）S′、S 閉合前滑動變阻器滑片應調到a端（填“a”或“b”）
（2）閉合S后電壓表示數變化應該是變�。ㄌ睢白兇蟆被颉白冃　保�
（3）現有本實驗可供選擇的待測電容器C₁（約0.6×10³PF）、C₂（約0.6×10²μF）、C₃（約1×10³μF）和定值電阻R₁（50Ω）、R₂（1000Ω）、R₃（10kΩ），為保證足夠的放電時間，電容器應該選C₃，定值電阻應該選R₃（填代號）
（4）如圖（乙）所示是本次試驗當Uc=2.5V時描出的i_c-t圖象，由圖可求得所測電容器電容C=0.8×10² μF（取一位有效數字）．

Answer 1

分析 滑動變阻器是分壓式接法時，則所測電路的電壓為零時，最為安全；
根據串并電路特征，結合電壓分配原則，即可求解；
依據i_C-t圖象求得兩極板上所帶的電荷量，再由電容器的定義式C=$\frac{Q}{U}$，即可求解．

解答 解：（1）由圖可知，滑動變阻器是分壓式接入電路，
因此當S′、S閉合前滑動變阻器滑片應調到a處，使得所測電路的電壓為零，從而確保安全；
（2）閉合S后，接入電阻與滑動變阻器并聯，導致總電阻減小，則總電流增大，那么電壓表兩端的電壓會變��；
（3）因電容器電容大在相同電壓下儲存電量足夠多，放電回路電阻大放電電流足夠小，有利于保證足夠的放電時間，故選C₃和R₃；
（4）由i_C-t圖象，可知，Q=38×10×10^-6×5=1.9×10^-3C；
根據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；
故答案為：（1）a；（2）變��；（3）C₃、R₃；（4）0.8×10²．

點評 本題考查電容定義式的應用及變形，要注意明確電容單位要用法拉來計算電量，同時學會由i_C-t圖象求解電量，最后掌握滑動變阻器的分壓與限流接法的區別．