Question

4．如图所示，一平行板电容器根一电源相接，当S闭合时，平行板电容器极板A、B间的一带电液滴恰好静止．
（1）若将两板间距离增大为原来的两倍，那么液滴的运动状态如何变化？
（2）若先将S断开，再将两板间距离增大为原来的两倍，液滴的运动状态又将如何变化？

Answer 1

分析 带电液滴开始恰好静止，则电场力和重力相等，两板间的距离增大，电场强度减小，根据牛顿第二定律求出液滴的加速度．通过电场力做功判断液滴电势能的变化，将S断开，通过电场强度的变化，判断液滴的加速度变化．

解答 解：（1）液滴开始静止，有：mg=qE．
若将两板间距离增大为原来的两倍，电势差不变，则电场强度变为原来的$\frac{1}{2}$，
根据牛顿第二定律得，a=$\frac{mg-qE′}{m}$=$\frac{\frac{mg}{2}}{m}$=$\frac{1}{2}$g．
因此液滴向下，以加速度大小$\frac{g}{2}$，方向向下，做匀加速直线运动．
（2）将S断开，电荷量不变，电场强度E=$\frac{U}{d}$=$\frac{Q}{Cd}$=$\frac{4πkQ}{?s}$，d变化时，电场强度不变，则电场力和重力仍然平衡，加速度为0．
答：（1）若将两板间距离增大为原来的两倍，那么液滴向下，以加速度大小$\frac{g}{2}$，方向向下，做匀加速直线运动；
（2）若先将S断开，再将两板间距离增大为原来的两倍，液滴的运动状态不变．

点评 解决本题的关键知道电容器与电源相连，电势差不变，电容器与电源断开，电荷量不变，结合电容的定义式和决定式分析求解．