Question

15．如图所示的电路中，开关K闭合．在开关S接a且电路稳定后，电流表A₁、A₂和电压表V的示数分别为I_1a，I_2a和U_a，电源的输出功率为P₁，平行金属板所带电荷量为Q₁；这 时让带电微粒从P点水平射入平行板间，恰能沿图示水平直线射出．若把平行板的上板向上移动少许，且S接b，当电路稳定后，A₁、A₂和V表的示数分别为I_1b，I_2b和U_b，电源的输出功率为P₂，平行板所带电荷量为Q；粒子仍从P点水平射入．则下列判断正确的是（　　）

• A． I_1a=I_1b，I_2a=I_2b≠0，U_a＞U_b
• B． Q₁＜Q₂
• C． P₁＞P₂
• D． 该粒子带负电，且第二次从P射入后，有可能打在下极板上

Answer 1

分析 电容器接在电路中相当于断路，对电路没有影响，所以开关S接在a还是b，电流表A₁的示数不变，电路稳定后，平行金属板既不充电也不放电，电流表A₂的示数为零，平行板所带电荷量Q=CU，由$C=\frac{?S}{4πkd}$判断C的变化，根据电路判断电压变化，从而判断平行板所带电荷量的变化，第二次射入粒子时，极板间的电压减小了，间距变大了，电场强度减小，则粒子受到的电场力减小，根据受力情况判断粒子能否打在下极板上．

解答 解：A、通过电流表A₁的电流${I}_{1}=\frac{E}{2R+r}$，与开关S接在a还是b无关，电路稳定后，平行金属板既不充电也不放电，电流表A₂的示数为零，电压表示数U=I₁R，I₁不变，则U也不变，故A错误；
B、平行板所带电荷量Q=CU，由$C=\frac{?S}{4πkd}$可知，C₁＞C₂，根据电路图可知，S接a时电容器两端的电压大于接b时两端的电压，即U₁＞U₂，所以Q₁＞Q₂，故B错误；
C、开关S接在a还是b对电路没有影响，所以电源的输出功率不变，故C错误；
D、第一次射入粒子，恰能沿水平直线射出，说明粒子受力是平衡的，即电场力向上，而上极板带正电，所以粒子带负电；第二次射入粒子时，极板间的电压减小了，间距变大了，电场强度减小，所以粒子受到的电场力减小，所以有可能打到下极板上，故D正确．
故选：D．

点评 本题考查闭合电路欧姆定律中的含容电路，要明确电容的性质，知道电容器接在电路中相当于断路，电容器两端的电压等于与之并联的电阻两端的电压，难度适中．