题目内容

14．如图是某实验小组为了定性探究平行板电容器的电容与其结构之间的关系装置图．充电后与电源断开的平行板电容器的A板与静电计相连，B板和静电计金属壳都接地，A板通过绝缘柄固定在铁架台上，人手通过绝缘柄控制B板的移动．请回答下列问题：

（1）本实验采用的科学方法是C
A．理想实验法B．等效替代法C．控制变量法D．建立物理模型法
（2）在该实验中，静电计的作用是B
A．测定该电容器的电荷量B．测定该电容器两极的电势差
C．测定该电容器的电容D．测定A、B两板之间的电场强度
（3）在实验中观察到的现象是A
A．甲图中的手水平向左移动时，静电计指针的张角变大
B．乙图中的手竖直向上移动时，静电计指针的张角变小
C．丙图中的手不动，而向两板间插入陶瓷片时，静电计指针的张角变大
D．丙图中的手不动，而向两板间插入金属板时，静电计指针的张角不变．

分析 明确实验原理，根据电容器的决定式可明确对应的电容变化；明确电电容器带电量不变，根据电容的变化，判断电势差的变化，即静电计指针偏转角度的变化．

解答 解：（1）本实验中要控制一些量不变，然后再得出C的决定因素；故采用的是控制变量法；故选：C；
（2）静电计的作用是测定电容器两极之间的电势差；故选：B；
（3）实验中观察到的现象为：A、手水平向左移动时，板间距离增大时，根据电容的决定式C=$\frac{εS}{4πkd}$，可知电容减小，而电容器带电量不变，由电容的定义式C=$\frac{Q}{U}$知板间电压增大，所以静电计指针的偏转变大．故A正确；
B、当手竖直上移时，正对面积减小；根据电容的决定式C=$\frac{εS}{4πkd}$，可知电容减小，而电容器带电量不变，由电容的定义式C=$\frac{Q}{U}$知板间电压增大，所以静电计指针的偏转变大．故B错误；
C、插入电介质时，根据电容的决定式C=$\frac{εS}{4πkd}$，可知电容增大，而电容器带电量不变，由电容的定义式C=$\frac{Q}{U}$知板间电压减小，所以静电计指针的偏转变小．故C错误；
D、而向两板间插入金属板时，板间距离减小，据电容的决定式C=$\frac{εS}{4πkd}$，可知电容增大，而电容器带电量不变，由电容的定义式C=$\frac{Q}{U}$知板间电压减小，所以静电计指针的偏转变小．故D错误；
故答案为：（1）C；（2）B；（3）A．

点评 处理电容器动态分析时关键抓住不变量．若电容器与电源断开，电量保持不变；若电容器始终与电源相连，电容器两端间的电势差保持不变．再由C=$\frac{Q}{U}$和C=$\frac{εS}{4πkd}$结合进行分析．

练习册系列答案
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②用米尺测量A1与A2之间的距离s，则小车的加速度a=$\frac{2s}{{t}^{2}}$；
③用米尺测量A1相对于A2的高度h．设小车所受重力为mg，则小车所受的合外力F=$\frac{mgh}{s}$；
④改变斜面的高度h，重复上述测量；
⑤以h为横坐标，$\frac{1}{{t}^{2}}$为纵坐标，根据实验数据作图．如能得到一条过原点的直线，则可以验证“当质量一定时，物体运动的加速度与它所受的合外力成正比”这一规律． 
（2）在探究如何消除上述实验中摩擦阻力影响的过程中，某同学设计的方案是：
①调节斜面倾角，使小车在斜面上匀速下滑，测量此时A1点相对于斜面底端A2的高度h0；
②进行（1）中的各项测量；
③计算与作图时用（h-h0）代替h．
对此方案有以下几种评论意见，其中合理的意见是C．
A．方案正确可行
B．方案的理论依据正确，但利用所给的器材无法确定小车在斜面上是否做匀速运动
C．方案的理论依据有问题，小车所受摩擦力与斜面倾角有关．

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