题目性质:自编仿真题——题目、材料、选项、数据与情境均为按课程标准与联招常见考点独立编写的原创仿真题,非真题原文,未取自任何题库、教辅或试卷;解析与采分点为教研整理,非官方评分标准。
一、考点定位与做题顺序
冲击电流计测的不是电流而是「一次放电通过的总电量」:只要放电时间远小于摆动周期,首次最大偏转 α 就与 Q 成正比。所以先用一个已知电容标定比例系数,再拿未知电容的偏转反推。
示意标定:C₀=2.00 μF 充至 U₀=1.50 V 后放电,首偏 α₀=30.0 格;未知电容充至 Uₓ=2.40 V 放电,首偏 αₓ=42.0 格。器件参数与读数均为自编示意,非真实仪器指标。
二、逐题精讲
题1
题1 求电荷灵敏度 k(格/μC),并求未知电容 Cₓ。写出由偏转反求电容的完整链条。
解析
标定电量 Q₀ = C₀U₀ = 2.00×1.50 = 3.00 μC;电荷灵敏度 k = α₀/Q₀ = 30.0/3.00 = 10.0 格/μC。
未知放电电量 Qₓ = αₓ/k = 42.0/10.0 = 4.20 μC;故 Cₓ = Qₓ/Uₓ = 4.20/2.40 = 1.75 μF。
回代:用 1.75 μF 在 2.40 V 下应有 Q = 1.75×2.40 = 4.20 μC,对应偏转 10.0×4.20 = 42.0 格,与题给 42.0 格闭合。注意 k 只在同一量程、同一阻尼条件下有效。
答案 k = 10.0 格/μC;Cₓ = 1.75 μF
采分点 Q₀ 计算 1 分;k 定义与数值 2 分;Qₓ 反求 2 分;Cₓ 2 分;回代闭合 1 分
易错点 把 U₀ 与 Uₓ 混用;另需避免把偏转格数直接当电量而不除以 k
题2
题2 (1) 若把同一 Cₓ 改充到 3.00 V,偏转应为多少格?(2) 再并联一个 0.50 μF 电容,偏转又为多少?(3) 若实测因漏电只有理论值的 96.0%,按实测偏转反算的电容是多少、相对偏差多少?应如何处置?
解析
(1) α = kCₓU = 10.0×1.75×3.00 = 52.5 格。
(2) 并联后 C = 1.75+0.50 = 2.25 μF,α′ = 10.0×2.25×3.00 = 67.5 格;增量 15.0 格正好对应 0.50 μF,线性叠加成立。
(3) 实测 α测 = 0.960×52.5 = 50.40 格,若仍按 k 反算得 C测 = 50.40/(10.0×3.00) = 1.6800 μF,相对真值 1.75 μF 偏低 4.0%。这 4.0% 是漏电造成的系统偏小,不是电容真值变小:应在正文注明「实测偏转受漏电影响偏小 4.0%,本组数据不用于定值」,不能改 α 或改 k 去凑回 1.75 μF。
答案 (1) 52.5 格;(2) 67.5 格;(3) C测 = 1.6800 μF,偏低 4.0%,按漏电系统误差登记、不改数
采分点 (1) 2 分;(2) 并联与线性增量 2 分;(3) 反算 2 分;偏差 1 分;「登记不抹平」的处置 2 分
易错点 把漏电偏小说成「电容变小」;另需避免并联时把电压也相加(并联电压不变,是电量相加)
三、规律小结与对照表
| 量 | 关系 | 单位 | 易错 |
|---|---|---|---|
| 标定 | k=α₀/(C₀U₀) | 格/μC | 换量程未重标定 |
| 反求 | Q=α/k | μC | 把格数当电量 |
| 改压 | α=kCU | 格 | 误按 U² 变化 |
| 并联 | C=C₁+C₂ | μF | 误把电压相加 |
| 漏电 | α偏小→C偏小 | — | 改数凑回真值 |
小结:冲击法全靠一条线性关系 α=kQ。k=10.0 格/μC、Cₓ=1.75 μF、改压 52.5 格、并联 67.5 格四处闭合;漏电组偏低 4.0% 单独登记。以上仪器参数均为自编示意。
四、自测清单
- 能说明冲击电流计测的是总电量而非电流
- 能由标定求电荷灵敏度 k
- 能由偏转反求 Q 与 C
- 能处理改压与并联后的偏转
- 能指出漏电造成的是系统偏小
- 能说明偏差 4.0% 应登记而不改数抹平