Question

3．如图所示的电路中，电源的电动势为E，内阻为r，平行板电容器C的两金属板水平放置，R₁为定值电阻，P为滑动变阻器R的滑动触头，G为灵敏电流表，A为理想电流表．开关S闭合后，C的两板间恰好有一质量为m、电荷量为q的油滴处于静止状态．在P向下移动的过程中，下列说法正确的是（　　）

• A． 油滴向上加速运动
• B． A表的示数变小
• C． G中有由a→b的电流
• D． 电源的输出功率一定变大

Answer 1

分析 质量为m、电荷量为q的油滴开始处于静止状态，受力平衡．滑动触头移动的过程中，判断出电容器两端电压的变化，从而判断电容器极板所带电荷量变化、通过灵敏电流计的电流以及油滴的运动情况，当外电路电阻等于内阻时，电源输出功率最大．

解答 解：在P向下移动的过程中，R减小，总电阻减小，电动势和内阻不变，可知总电流增大，A表的示数增大，内电压增大，外电压减小，外电压等于R₁上的电压和R的电压之和，而R₁上的电压增大，所以R的电压减小，则电容器两端的电压减小，根据Q=CU，电容器所带的电量减小，上极板带正电，电容器放电，所以流过电流计的电流方向是a→b．电容器两端电压减小，电场强度减小，电场力减小，开始电场力与重力平衡，所以油滴会向下加速，当外电路电阻等于内阻时，电源输出功率最大，由于不知道内阻和外电阻的关系，所以无法判断电源的输出功率的变化情况，故C正确，ABD错误．
故选：C

点评 处理本题的关键是抓住不变量，熟练运用闭合电路的动态分析．注意处理含容电路时，把含有电容的支路看成断路，电容器两端的电压等于和电容器并联支路的电压．