Question

6．如图所示，平行板电容器与直流电源、理想二极管（正向电阻为零可以视为短路，反向电阻无穷大可以视为短路）连接，电源负极接地．初始电容器不带电，闭合开关S稳定后，一带电油滴位于电容器极板间的P点且处于静止状态．下列说法正确的是（　　）

• A． 减小极板间的正对面积，带电油滴会向下移动，且P点的电势会降低
• B． 减小极板间的正对面积，带电油滴会向上移动，且P点的电势会降低
• C． 将下极板上移，带电油滴向上运动
• D． 断开开关S，带电油滴将向下运动

Answer 1

分析 根据平行板电容器的电容公式、电容的定义式与匀强电场场强与电势差的关系求出极板间的电场强度，根据题意判断极板间的电场强度如何变化，然后判断P点电势如何变化，判断油滴如何运动．

解答 解：AB、根据$C=\frac{{?}_{r}^{\;}S}{4πkd}$，减小极板的正对面积，电容C减小，由于二极管具有单向导电性，图中电容器只能充电不能放电，在直流电路中，电容器视为断路，电容器两端的电压等于电阻R两端的电压，根据Q=CU可知，电容器电量减少，但由于电路中有二极管，电容器放电时二极管处于截止状态，所以电容器不能放电，$E=\frac{U}{d}$，$C=\frac{Q}{U}$，得$E=\frac{4πkQ}{{?}_{r}^{\;}S}$，电场强度E变大，油滴所受电场力变大，油滴所受合力向上，带电油滴会向上移动，P点与下极板的距离不变，E变大，则P点的电势升高，故A、B错误；
C、当电容器的下极板向上移动时，极板距离减小，电容器的电容变大，电容器所带的电量Q变大，电容器充电，由$E=\frac{U}{d}$知电容器板间场强变大，油滴所受电场力大于重力，带电油滴向上运动，故C正确；
D、断开开关S，由于二极管具有单向导电性，电容器不能放电，电容器带电量Q不变，电容C不变电压也不变，电容器两极板间的场强不变，故油滴仍然处于平衡状态，故D错误；
故选：C

点评 本题分析清楚极板间电场强度如何变化是解题的关键，要掌握与电容有关的两个公式：电容的决定式运用控制变量法进行分析．电容的决定式$C=\frac{{?}_{r}^{\;}S}{4πkd}$和电容的定义式$C=\frac{Q}{U}$，运用控制变量法分析．