Question

1．如图所示，平行板电容器与直流电源连接，下极板接地．一带电油滴位于容器中的P点且恰好处于静止状态．断开开关K，将下极板竖直向下缓慢地移动一小段距离，则（　　）

• A． 油滴将竖直向上运动
• B． 油滴的机械能减小
• C． 油滴的电势能减小
• D． 电容器的电容量增加，板间的电压增加

Answer 1

分析 平行板电容器与直流电源连接，上板带正电．下板带负电，板间电场方向向下，油滴带负电，P点的电势高于下板的电势．断开开关K，电容器带电量不变，将下极板竖直向下移动一小段距离，板间场强不变，油滴所受电场力不变，带电油滴将静止不动．由公式U=Ed分析P与下板间的电势差变化情况，再分析P点的电势变化，根据负电荷在电势高处电势能小，在电势低处电势能大，分析油滴的电势能的变化情况．根据电容的变化及公式C=$\frac{Q}{C}$分析电压U的变化．

解答 解：A、带电油滴原来静止，则受到的电场力和重力平衡，断开开关后，电容器所带的电量不变，场强$E=\frac{U}{d}=\frac{Q}{Cd}=\frac{Q}{\frac{?S}{4πkd}•d}=\frac{4πkQ}{?S}$，将下极板向下缓慢移动一段距离，场强不变，油滴所受电场力不变，仍然和重力平衡，所以油滴静止不动，故A错误；
BC、两板间的场强竖直向下，油滴受到的电场力向上，说明油滴带负电，下极板下移，两板间距离变大，P点与下极板间的电势差U=Ed变大，P点的电势变大，所以P点的电势能减小，根据能量守恒，油滴的机械能增加，故B错误，C正确；
D、断开开关，电容器带电量不变，两板间距离变大，电容变小，电压$U=\frac{Q}{C}$，电压变大，故D错误；
故选：C

点评 本题较难之处是分析电势变化，往往根据电势差和该点与零电势点间电势的高低，分析电势的变化，这是常用的方法，注意断开开关，不论极板如何移动，电容器两板间的场强是不变的