题目内容

19.如图所示,一平行板电容器的两极板与一电压恒定的电源相连,极板水平放置且下极板接地,极板间距为d,在下极板上叠放一厚度为l的金属板,其上部空间有一带负电的粒子P静止在电容器中,当把金属板从电容器中快速抽出后,粒子P开始运动,重力加速度为g.则金属板抽出瞬间粒子运动的加速度为$\frac{l}{d}g$,此时粒子的电势能减小(填“增大”、“不变”或“减小”).

分析 金属板内部场强为零,有厚度为l的金属板,相当于平行板电容器的间距减小了l;粒子受重力和电场力,根据平衡条件和牛顿第二定律列式求解加速度

解答 解:粒子受重力和电场力,开始时平衡,有:
mg=q$\frac{U}{d-l}$ ①
当把金属板从电容器中快速抽出后,根据牛顿第二定律,有:
mg-q$\frac{U}{d}$=ma  ②
联立①②解得:
a=$\frac{l}{d}$g
由于极板间的距离增大,故极板间的电场强度减小,P点到上极板的距离不变,故P点到上极板间的电压减小,故P点的电势能减小,
故答案为:$\frac{l}{d}g$,减小

点评 本题要记住平行板电容器内插入金属板,可以等效成极板间距减小了;然后结合共点力平衡条件和牛顿第二定律列式分析,不难

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