Question

如图所示，水平放置的金属板A、B之间有一质量m的带电液滴P处于平衡状态．试分析在下述几种情况下，P的平衡是否会被破坏，若被破坏，将作何种运动？图中电流计上电流方向？

①板间距离d减小；_______________________________________

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②两板相对面积S减小；___________________________________

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③用形状的金属框插入AB之间，并将P罩在其内；_________

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④重复③，但P在金属框内．______________________________

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Answer 1

答案：
解析：

[解题过程] 依Q＝C·U，，且U保持不变，则不难求得： 　　(1)d减小，则E将增大，液滴P的平衡被破坏，将向上加速运动． 　　d减小，则C增大，极板上电量Q增加，电容器被充电，电流方向由b→a． 　　(2)相对面积S减小，并不会影响场强大小，故液滴P依然平衡．而S减小，则C减小，极板上电量Q减小，电容器放电，电流由a→b． 　　(3)当液滴P被金属框罩住后，由于静电屏蔽，框内场强为零，P将向下做自由落体．金属框插入后，相当于将A、B两板距离减小，则电容C增大，电量Q增大，被充电，电流方向由b→a． 　　(4)此时电容C增大，极板电量Q增加，场强E增大．故液滴P加速上升，上电流由b→a． 　　[思路点拨] 本题中A、B两板始终接于电源上，因此考查的是在两板间电压不变条件，板间场强E和板上电量Q将随板间距d、相对面积S等如何变化．液滴P原先处于平衡态，即满足mg＝Eq(分析可知其一定带负电)，显然只要场强改变平衡就会破坏；极板上的电量Q是通过电容器的充、放电来改变的，Q增加即充电，上电流由b→a；反之则由a→b． 　　[小结] 本题所考查知识很多：①电容器的电容量C与d和S的关系．②在极板间电压不变情况下，板上电量Q、板间场强E如何随d、S变化．③电容器充放电现象．④匀强电场中电荷的平衡．⑤静电屏蔽现象．很具典型性，应认真掌握．