Question

如图，把一个平行板电容器接在电压U=10 V的电源上，现进行下列四步动作：

（1）合上S；

（2）在两板中央插入厚为的金属板；

（3）打开S；

（4）抽出金属板.

则此时电容器两板间的电势差为（    ）

A.0 V               B.10 V              C.5 V               D.20 V

Answer 1

D

解析：每一步动作造成的影响如下：

（1）合上S，电源对电容器充电，至电压为U，设电容为C，则带电荷量Q₁=CU，板间形成一个匀强电场，场强为E₁=.

（2）插入金属板，板的两侧出现等量异号的感应电荷，上下形成两个匀强电场区域，其宽度均为.由于整个金属板为等势体，则A板与金属板之间、金属板与B板之间的电势差为，因此其场强增为原来的2倍，即E₂=2E₁，如下图.显然，在插入过程中，电源还对A、B两板继续充电，板上电荷量增为原来的2倍，即Q₂=2Q₁.

（3）打开S，A、B两板的电荷量保持不变，即Q₃=Q₂=2Q₁.

（4）抽出金属板，电容器的电容仍为C，而电荷量为2Q₁，所以两板间的电势差为=2U=20 V.所以正确选项为D.