Question

16．如图所示，平行板电容器的两个极板为A、B，B板接地，其电容C=5pF，板间电场中有一固定点P，设电池两端电压恒为U=3V，现按照下列顺序操作，试分析：
（1）将开关S闭合后，A极板带电量为1.5×10^-11C；
（2）保持开关闭合，且B板固定，将A板左移一些，则电容将减小，A极板带电量将减小．（均选填增大、减小或不变）
（3）将A板复原且固定，将开关S断开，在P处放置一负试探电荷，现将B板下移一些，则极板间电场强度将不变，试探电荷的电势能将增大（均选填增大、减小或不变）

Answer 1

分析 （1）根据电容的定义式进行分析，求出电量；
（2）根据电容的决定式进行分析，明确电容的变化，从而分析电量的变化；
（3）根据电容的定义式、平行板电容器的决定式以及U=Ed进行分析，明确当电量不变时，电场强度与板间距无关；再根据电势差与场强间的关系分析电势的变化，从而分析电势能的变化．

解答 解：（1）由Q=UC可知，A极板的带电量q=UC=3×5×10^-12C=1.5×10^-11C；
（2）A板左移时，正对面积减小，由C=$\frac{?S}{4πkd}$可知，电容减小，由电压不变，由Q=UC可知，电量减小；
（3）开关断开时，电量不变，根据C=$\frac{?S}{4πkd}$、U=Ed以及C=$\frac{Q}{U}$可知，E=$\frac{4πkQ}{?S}$，电场强度与板间距离无关，故B板下移时，电场强度不变；因P与下极板间的距离增大，故P与下极板的电势差增大，因下极板带正电，故P点的电势降低，由E=φq可知，因q带负电，故试探电荷的电势能增大．
故答案为：（1）1.5×10^-11；（2）减小；减小；（3）不变；增大．

点评 本题考查电容器的动态分析问题，要注意明确电容、电量以及电势差之间的关系，同时注意在计算电势能、电势以及电势差间的关系时要注意明确各物理量的符号．