Question

1．美国物理学家密立根通过油滴实验测定电子的电荷量，装置如图所示，平行板电容器的两板M，N与电压为U的恒定电源两极相连，两板的间距为d．

（1）闭合开关S，有一质量为m的带电油滴在极板间匀速下落，则下列说法正确的是AD．
A．此时极板间的电场强度E=$\frac{U}{d}$
B．油滴带电荷量为$\frac{mg}{Ud}$
C．滑动变阻器的触头由a向b滑动时，油滴将减速下落
D．将极板N向上移动一小段距离，油滴将向下减速运动．
（2）断开开关S，将M板突然向下平移一段距离，静电计的指针偏角将不变，此时原来静止在M，N两板间某处油滴的电势能将变小．（填“变大”、“变小”或“不变”）

Answer 1

分析 （1）平行金属板板间存在匀强电场，根据公式U=Ed求出两板之间的电场强度．液滴恰好处于平衡状态，电场力与重力平衡，由平衡条件求解．
（2）将M板突然向下平移一段距离，根据静电计的原理分析电势差是否变化，进而电荷电势能如何变化．

解答 解：（1）A、平行金属板板间存在匀强电场，根据电场强度与电势差的关系得：E=$\frac{U}{d}$．故A正确；
B、液滴恰好做匀速直线运动，处于平衡状态，电场力与重力平衡，则有
   mg=qE=$\frac{qU}{d}$
所以油滴带电荷量为q=$\frac{mgd}{U}$．故B错误；
C、由图可知，该电路中没有电流，极板两端的电势差始终等于电源的电动势，滑动变阻器的触头由a向b滑动时，油滴仍然匀速下落．故C错误；
D、将极板N向上移动一小段距离，极板之间的距离减小，根据E=$\frac{U}{d}$可知极板之间的电场强度增大，油滴受到的电场力增大，电场力打野重力，油滴将向下减速运动，故D正确．
故选：AD
（2）断开开关S，将M板突然向下平移一段距离，根据静电计的原理可知，静电计的示数等于电源的电势差，所以静电计的指针偏角将 不变；
将M板突然向下平移一段距离，根据E=$\frac{U}{d}$可知极板之间的电场强度增大，油滴与N板之间的电势差U=qd将增大，可知油滴处的电势升高；
由图可知，极板N接电源的负极，所以N板带负电，电场的方向向下，油滴带负电，电势升高，所以油滴的电势能减小．
故答案为：（1）AD；（2）不变，变小

点评 本题是带电体在电场中平衡问题，掌握电容器中电场强度与电势差的关系公式U=Ed以及共点力平衡的条件，即可正确求解．