题目内容

19.如图所示,平行板电容器带有等量异种电荷,与静电计相连,静电计金属外壳和电容器下级板都接地.在两极板间有一固定在P点的点电荷,以E表示两极板间的电场强度,EP表示点电荷在P点的电势能,θ表示静电计指针的偏角.若保持下极板不动,将上极板向下移动一小段距离至图中虚线位置,则(  )
A.θ增大,E增大B.θ增大,EP不变C.θ减小,EP增大D.θ减小,E不变

分析 电容器充电后断开电源,极板上的电量不变;根据电容器的定义式可分析电容的变化,再根据决定式分析电压的变化,从而分析静电计指针夹角的变化;根据U=Ed分析电场强度的变化;根据电势与电势差之间的关系可分析P点电势,再由电势分析电势能的变化.

解答 解:电容器与电源断开,故电量不变;上极板向下移动时,两板间的距离减小,根据C=$\frac{?s}{4πkd}$可知,电容C增大,则根据C=$\frac{Q}{U}$可知,电压U减小;故静电计指针偏角减小;
两板间的电场强度为:E=$\frac{U}{d}$=$\frac{Q}{Cd}$=$\frac{4πkQ}{?S}$;因此电场强度与板间距无关,因此电场强度不变;
再根据设P与下极板距离为L,则P点的电势φP=EL,电势能EP=ELq; 因此电荷在P点的电势能保持不变;故D正确,ABC错误;
故选:D.

点评 本题考查电容器的动态分析问题,解题的关键在于正确掌握电容的决定式和定义式;同时注意要掌握相关结论的应用,如本题中可以直接应用结论:当充电后断开电源时,如果只改变两板间距离,则两板间的电场强度不变.

练习册系列答案
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7.如图1所示为利用自由落体“验证机械能守恒定律”的实验装置.
①安装好实验装置,正确进行实验操作,从打出的纸带中选出符合要求的纸带,如图2所示(其中一段纸带图中未画出).图中O点为打出的起始点,且速度为零.选取在纸带上连续打出的点A、B、C、D、E、F、G作为计数点.其中测出D、E、F点距起始点O的距离如图2所示.已知打点计时器打点周期为T=0.02s.由此可计算出物体下落到E点时的瞬时速度vE=3.04 m/s(结果保留三位有效数字).

②若已知当地重力加速度为g,代入图3中所测的数据进行计算,并将$\frac{1}{2}$vE2与gh2进行比较(用题中所给字母表示),即可在误差范围内验证,从O点到E 点的过程中机械能是否守恒.

③某同学进行数据处理时不慎将纸带前半部分损坏,找不到打出的起始点O了,如图3所示.于是他利用剩余的纸带进行如下的测量:以A点为起点,测量各点到A点的距离h,计算出物体下落到各点的速度v,并作出v2-h图象.图4中给出了a、b、c三条直线,他作出的图象应该是直线a;由图象得出,A点到起始点O的距离为10.0cm(结果保留三位有效数字).

④某同学在家里做“验证机械能守恒定律”的实验,他设计的实验装置如图5所示,用细线的一端系住一个较重的小铁锁(可看成质点),另一端缠系在一支笔上,将笔放在水平桌面的边上,用较重的书压住.将铁锁拉至与桌面等高处(细线拉直),然后自由释放.在笔的正下方某合适位置放一小刀,铁锁经过时,细线立即被割断,铁锁继续向前运动,落在水平地面上.测得水平桌面高度为h,笔到铁锁的距离为l,笔到铁锁落地的水平距离为s.若满足s2=4l(h-l)(用l、h表示),即可验证铁锁从释放至运动到笔的正下方的过程中机械能守恒.

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