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物理 课件 高三


? 第三讲 电容器的电容 ? 带电粒子在电场中的运动

? 一、静电现象 ? 1.静电感应 ? 把金属导体放在外电场E中,导体内的 自由电子 由于受电场力作用而 的现 重新分布 象叫做静电感应. ? 2.静电平衡 定向移动 ? 发生静电感应的导体在自由电子 停 止时的状态称为静电平衡状态. ? 3.静电屏蔽 电场 ? 在静电屏蔽现象中,金属网罩可以使罩内 接地 不受外界 的影响.如果把金 属罩 还可以使罩内的带电体对外界不

? 二、电容器、电容 ? 1.电容器 ? (1)组成:由两个彼此 又相互 的 绝缘 靠近 导体组成. 绝对值 ? (2)带电荷量:一个极板所带电荷量的 . ? (3)电容器的充、放电 ? 异种电荷 充电:使电容器带电的过程,充电后电容 电场能 器两板带上等量的 ,电容器中储 电场能 存 . ? 放电:使充电后的电容器失去电荷的过程, 放电过程中 转化为其他形式的能.

? 2.电容 ? (1)定义:电容器所带的 电荷量Q 板间的电势差U的比值. ? (2)定义式: Q . C= U ? (3)物理意义:表示电容器 容纳电荷 大小的物理量. ? (4)单位:法拉(F) 106 ? 1 F= μF=1012 pF.

与电容器两极

本 领

? 3.平行板电容器 ? (1)影响因素:平行板电容器的电容与 正对面积 成正比,与介质的 成正比,与 介电常数 两板间的距离 成反比. εrS 4πkd ? (2)决定式:C= ,k为静电力常量.

? 电容器的电容大小是由本身的特性决定的, 与极板间电压以及电容器带电多少,带不 带电荷无关.

三、带电粒子在电场中的运动 1.带电粒子在电场中的加速 带电粒子在电场中加速,若不计粒子的重力,则电场力所做的功 等于带电粒子动能的增量. (1)在匀强电场中:qE=ma,v2-v02=2ax(运动学观点) 1 2 1 (2)在非匀强电场中:W=qU= mv - mv02(功能观点) 2 2

? 2.带电粒子在匀强电场中的偏转 ? (1)研究条件:带电粒子垂直于电场方向进 入匀强电场. 合成与分解 ? (2)处理方法:类似于平抛运动,应用运动 的 的方法. l 匀速直线 v0 ? ①沿初速度方向做 运动,运动时 匀加速直线 间t= ? ②沿电场力方向,做 运动 ?加速度:a= F =qE=Uq
? m m md ? 1 2 Uql2 ?离开电场时的偏移量:y=2at =2mdv02. ? ?离开电场时的偏转角:tan θ=vy= Uql 2 v0 mdv0 ?

电子枪

偏转电极

荧光屏

? 四、示波管的原理 ? 1.示波管的构造:① ③ . ? 2.工作原理(如下图所示)

、②



? (1)如果在偏转电极XX′和YY′之间都没有加 电压,则电子枪射出的电子沿直线传播, 中心 打在荧光屏 ,在那里产生一个亮 信号电压 斑. 扫描 ? (2)YY′上加的是待显示的 .XX′上是机器自身的锯齿形电压,叫 做 电压.若所加扫描电压和信号电压 的周期相同,就可以在荧光屏上得到待测 信号在一个周期内变化的图象.

充电后与电池两极 充电后与电池两 分类 相连 极断开
不变 ? 一、电容器两类问题比较 U

量 d变 C变小U变大E不 C变小Q变小E变小 大 变 S变 C变大U变小E变 C变大Q变大E不变 大 小 εr变 C变大U变小E变 C变大Q变大E不变 大 小

Q

? 二、带电粒子在电场中的运动分析 ? 1.带电粒子在电场中的运动是否考虑重力 ? (1)基本粒子:如电子、质子、α粒子、离子 等除有说明或明确的暗示以外,一般都不 考虑重力(但并不忽略质量). ? (2)带电颗粒:如液滴、油滴、尘埃、小球 等,除有说明或有明确的暗示以外,一般 都不能忽略重力.

? 2.粒子的偏转角问题 ? (1)已知电荷情况及初速度如下图所示,

? 设带电粒子质量为m,带电荷量为q,以速 度v0垂直于电场线方向射入匀强偏转电场, 偏转电压为U1.若粒子飞出电场时偏转角为 θ,则

vy qU1 l tan θ= ,式中vy=at= ·, vx dm v0 vx=v0,代入得tan θ= qU1l .① mv02d

结论:动能一定时tan θ与q成正比,电荷量相同时tan θ与动能成反 比.

(2)已知加速电压U0. 若不同的带电粒子是从静止经过同一加速电压U0.加速后进入偏转 1 电场的,则由动能定理有:qU0= mv02② 2 由①②式得:tan θ= U1l ③ 2U0d

? 结论:粒子的偏转角与粒子的q、m无关, 仅取决于加速电场和偏转电场.即不同的 带电粒子从静止经过同一电场加速后进入 同一偏转电场,它们在电场中的偏转角度 总是相同的.

3.粒子的偏转量问题 1 1 qU1 ? l ? ? (1)y= at2= · ·v ?2④ 2 2 dm ? 0? 作粒子速度的反向延长线,设交于O点,O点与电场边缘的距离为 qU1l2 2dmv02 l y x,则x= = = . tan θ qU1l 2 2 mv0 d 结论:粒子从偏转电场中射出时,就像是从极板间的l/2处沿直线 射出.

(2)若不同的带电粒子是从静止经同一加速电压U0加速后进入偏转 电场的,则由②和④,得: U1l2 y= 4U0d 结论:粒子的偏转距离与粒子的q、m无关,仅取决于加速电场和 偏转电场.即不同的带电粒子从静止经过同一电场加速后进入同一偏 转电场,它们在电场中的偏转距离总是相同的.

? 1.(2011·西安部分学校联考)如右 图所示为一只“极距变化型电容 式传感器”的部分构件示意 图.当动极板和定极板之间的距 离d变化时,电容C便发生变化, 通过测量电容C的变化就可知道 两极板之间距离d的变化情况.在 下列图中能正确反映C与d之间变 化规律的图象是 ? ( )

? 解析: 由平行板电容器电容的决定式C= εrS/(4πkd)可知,电容C与极板之间距离d成 反比,在第一象限反比例函数图象是一条 双曲线,所以A正确. ? 答案: A

? 2.如右图所示,一个平行板电 ? A.电容器两极板间可形成匀强电场,电场 容器,板间距离为d,当对其 强度大小为E=φ/d 加上电压后,A、B两板的电势 ? B.电容器两极板间各点的电势,有的相同, 分别为+φ和-φ,下述结论正 有的不同;有正的,有负的,有的为零 确的是( ) ? C.若只减小两极板间的距离d,该电容器的 电容C要增大,极板上带的电荷量Q也会增 加 ? D.若有一个电子水平射入穿越两极板之间 的电场,则电子的电势能一定会减小

解析:

由题意可知,两板间电压为2φ,电场强度为E=

2φ ,A错 d

误;板间与板平行的中线上电势为零,中线上方为正,下方为负,故B εrS 正确;由C= 知,d减小,C增大,由Q=CU知,极板带电荷量Q增 4πkd 加,C正确;电子水平射入穿越两极板之间的电场时,电场力一定对电 子做正功,电子的电势能一定减小,D正确.

? 答案: BCD

3.一匀强电场,场强方向是水平的(如右图所 示),一个质量为m的带正电的小球,从O点出发, 初速度的大小为v0,在电场力与重力的作用下,恰 能沿与场强的反方向成θ角做直线运动.设小球在O 点的电势能为零,则小球运动到最高点时的电势能为( 1 A. mv02 2 1 C. mv02tan2θ 2 1 B. mv02sin2θ 2 1 D. mv02cos2θ 2 )

解析:

mg 由题意可知,小球所受合力为F= ,设最高点到O点 sin θ

mg 1 距离为x,则由动能定理可得 x= mv02,由能量守恒可得小球在最 sin θ 2 1 1 2 高点的电势能E= mv0 -mgxsin θ,联立两式解得:E= mv02cos2θ,D 2 2 正确.

? 答案: D

? 4.(2011·太原统考)如右图所示,电子在电 势差为U1 的加速电场中由静止开始运动, 然后射入电势差为U2 的两块平行极板间的 电场中,在满足电子能射出平行极板区的 条件下,下述四种情况中,一定能使电子 的偏转角θ变大的是( ) ? A.U1变大,U2变大 ? B.U1变小,U2变大 ? C.U1变大,U2变小 ? D.U1变小,U2变小

解析:

设电子被加速后获得的初速度为v0,则由动能定理得qU1

1 l 2 = mv0 ,再设偏转极板长为l,则电子在电场中偏转所用时间t= .电 2 v0 子在平行极板间受静电力作用产生加速度a,由牛顿第二定律得a= = E2q m

U2q qU2l ,电子射出偏转电场时,平行于电场线的速度vy=at= ,tan md mdv0

vy qU2l U2l θ= = = ,故使偏转角θ变大的条件是使U2变大,U1变小, v0 mdv02 2dU1 B正确.

? 答案: B

? 5.(2011·太原模拟)示波管是示波器的核 心部件,它由电子枪、偏转电极和荧光屏 组成,如下图所示.如果在荧光屏上P点出 现亮斑,那么示波管中的( )

? A.极板X应带正电 B.极板X′应带 正电 ? C.极板Y应带正电 D.极板Y′应带正 电 ? 解析: 由于电子在水平方向偏向X板,故 X板带正电,A对;在竖直方向上偏向Y板, 故Y板带正电,C对. ? 答案: AC

? 平行板电容器的两极板A、 B接于电池两极,一带正 电小球悬挂在电容器内 部.闭合开关S,电容器 充电,这时悬线偏离竖 直方向的夹角为θ,如右 ? A.保持开关S闭合,带正电的A板向B板靠 图所示,则( ) 近,则θ增大 ? B.保持开关S闭合,带正电的A板向B板靠 近,则θ不变 ? C.开关S断开,带正电的A板向B板靠近, 则θ增大

解析:

悬线偏离竖直方向的夹角θ的大小由带电小球受的电场力

和重力两因素决定.因重力不变,故电场力增大时θ就增大.在保持开 关S闭合,即保持电容器两极板间电压U不变.由于A、B板靠近,d变 U U 小,极板间电场强度E= 就增大,因而带电小球受电场力F=qE=q d d 增大,则θ增大;若断开开关S,即表明电容器极板上的电荷量Q不 εS Q 变.当A、B板靠近后,电容器的电容C= 将增大,根据U= ,电 4πkd C 容器两板间电压U减小.电容器两板间的场强E= 述各关系代入,得E= U 有无变化呢?把上 d

U Q 4πkQ = = .由此可知场强不变,带电小球受 d Cd εS

电场力不变,则θ不变.

? 答案: AD

运用电容的定义式和决定式分析电容器相关量变化的思路. (1)确定不变量,分析是电压不变还是所带电荷量不变. (2)用决定式C= εrS 分析平行板电容器电容的变化. 4πkd

Q (3)用定义式C= 分析电容器所带电荷量或两极板间电压的变化. U U (4)用E= 分析电容器极板间场强的变化. d

? 1-1:(2010·北京理综)用控制变量法,可 以研究影响平行板电容器电容的因素 (如 图).设两极板正对面积为S,极板间的距 离为d,静电计指针偏角为θ.实验中,极板 所带电荷量不变,若( ) ? A.保持S不变,增大d,则θ变大 ? B.保持S不变,增大d,则θ变小 ? C.保持d不变,减小S,则θ变小 ? D.保持d不变,减小S,则θ不变

解析:

静电计指针偏角体现电容器两板间电压大小.在做 选项

Q εrS 所示的操作中,电容器电荷量Q保持不变,C= = .保持S不变,增 U 4πkd 大d,则C减小,U增大,偏角θ增大,选项A正确B错误;保持d不变, 减小S,则C减小,偏角θ也增大,故选项C、D均错.

? 答案: A

? (16分)如图所示为示波管的结构图,其中电
极YY′长L1=5 cm,间距d1=2.5 cm,其到 荧光屏的距离x1=32.5 cm;电极XX′长L2= 10 cm,间距d2=2.5 cm,其到荧光屏的距 离为x2=25 cm.如果在电子枪上加1 000 V

加速电压,偏转电极XX′、YY′上都没有加
电压,电子束从金属板小孔射出后,将沿 直线运动,打在荧光屏中心O点,在那里产

? (1)在YY′电极上加100 V电压,Y接正,XX′ 电极不加电压.在图中荧光屏上标出亮斑 的大体位置A.计算出OA的距离. ? (2)在YY′电极上加100 V电压,Y接正;XX′ 电极上加100 V电压,X接正.在图中苂光 屏上标出亮斑的大体位置B.计算出OB的距 离. ? 【思路点拨】

【规范解答】

解:(1)如题图所示,电子经过加速电压U0后获得

1 速度为v0,由动能定理得U0e= mv02(3分) 2 电子以v0速度进入偏转电压为U1的偏转电场,将做类平抛运动,设 加速度为a1,则有a1= U1e (2分) d1m

vy1 a1t U1eL1 U1L1 设偏转角度为θ1,tan θ1= = = = (2分) v0 v0 d1mv02 2d1U0 L1 U1L1 电子总偏移Y=(x1- ) 2 2d1U0

100×0.05 =(0.325-0.025)× cm=3 cm(3分) 2×0.025×1 000 即OA=3 cm(1分) (2)电子在竖直方向总偏转量不变,仍为Y,但在水平方向有偏转 量,设总偏移为X,同理有 L 2 U2 L 2 X=(x2- ) 2 2d2U0 100×0.10 =(0.25-0.05) cm=4 cm(4分) 2×0.025×1 000 故OB= X2+Y2=5 cm(1分)

? 答案: (1)3 cm (2)5 cm

? 分析此类问题的基本方法: ? (1)用力和运动的观点分析带电粒子和带电 体在电场中的运动. ? (2)用功能观点分析带电粒子和带电体在电 场中的运动.

解析:

要使电子轨迹不变,则应使电子进入偏转电场后任一水

平位移x所对应的偏距y保持不变.由 1 2 1 qU2 ? x ?2 qU2x2 ? y= at = · · ? = 和 2 2 md ?v0 ? 2mv02d 1 U2x2 2 qU1= mv0 得y= .可见在x、y一定时,U2∝U1,故应使U2加 2 4U1d 倍,A选项正确.

? 答案: A

足够长的粗糙绝缘板A上放一个质量为m、电荷量为+q的小滑块B.用 手托住A置于方向水平向左、场强大小为E的匀强电场中,此时A、B均能 静止,如右图所示.现将绝缘板A从图中位置P垂直电场线移至位置Q,发 现小滑块B相对A发生了运动.为研究方便可以将绝缘板A的运动简化成先 匀加速接着匀减速到静止的过程.测量发现竖直方向加速的时间为0.8 s, 减速的时间为0.2 s.P、Q位置高度差为0.5 m.已知匀强电场的场强E= 0.3mg ,A、B之间动摩擦因数μ=0.4g取10 m/s2.求: q (1)绝缘板A加速和减速的加速度分别为多大? (2)滑块B最后停在离出发点水平距离多大处?

解析:

(1)设绝缘板A匀加速和匀减速的加速度大小分别为a1和

a2,其时间分别为t1和t2,P、Q高度差为h,则有 a1t1=a2t2 1 2 1 2 h= a1t1 + a2t2 2 2 求得a1=1.25 m/s2,a2=5 m/s2. (2)研究滑块B,在绝缘板A上匀减速的过程中,由牛顿第二定律可 得 竖直方向上mg-FN=ma2 水平方向上Eq-μFN=ma3

求得a3=0.1g=1 m/s2. 在这个过程中滑块B的水平位移大小为 1 x3= a3t22=0.02 m. 2 在绝缘板A静止后,滑块B将沿水平方向做匀减速运动,设加速度 大小为a4,有 μmg-Eq=ma4,得a4=0.1g=1 m/s2 该过程中滑块B的水平位移大小为x4=x3=0.02 m 最后滑块B静止时离出发点的水平距离 x=x4+x3=0.04 m.

? 答案: (1)1.25 m/s2 5 m/s2 (2)0.04 m

? 解决这类问题的常用方法 ? (1)利用力和运动的关系——牛顿运动定律和 匀变速直线运动规律的结合.即:受力和 初速决定运动,运动反映受力.一切力学 问题的分析基础,特适于恒力作用下的匀 变速运动. ? (2)利用功、能关系——动能定理及其他力的 功能关系(如重力、电场力、摩擦力等)及能 的转化守恒,即:做功引起并量度了能的 改变;无论恒力作用、变力作用、直线运 动、曲线运动皆可.

? 3-1:如下图所示,光滑的水平轨道AB,与半径为R的光滑的 半圆形轨道BCD相切于B点,AB水平轨道部分存在水平向右的 匀强电场,半圆形轨道在竖直平面内,B为最低点,D为最高 点.一质量为m带正电的小球从距B点x的位置在电场力的作用 下由静止开始沿AB向右运动,恰能通过最高点,则( )

? A.R越大,x越大 ? B.R越大,小球经过B点后瞬间对轨道的压力越大 ? C.m越大,x越大

? D.m与R同时增大,电场力做功增大

解析:

vD2 小球在BCD部分做圆周运动,在D点mg=m ,小球由B R

1 1 到D的过程中有:-2mgR= mvD2- mvB2,vB= 5gR ,R越大,B点 2 2 vB2 速度越大,则x越大,A正确;在 B点有:FN-mg=m ,FN=6mg, R 1 B错;由Eqx= mvB2,知m越大,B点的动能越大,x越大,电场力做功 2 越多,C、D正确.

? 答案: ACD

? 1.某电容器上标有“25 μF 450 V”字样, 下列对该电容器的说法正确的是( ) ? A.要使该电容器两极板之间电压增加1 V, 所需电荷量为2.5×10-5 C ? B.要使该电容器带电荷量1 C,两极板之间 需加电压2.5×10-5 V ? C.该电容器能够容纳的电荷量最多为 2.5×10-5 C ? D.该电容器能够承受的最大电压为450 V

? 解析: 由电容器电容的定义C=Q/U可得, C=ΔQ/ΔU,ΔQ=CΔU,要使该电容器两 极板之间电压增加ΔU=1 V,所需电荷量为 ΔQ=2.5×10-5 C,A正确,B错误;该电 容 器 能 够 容 纳 的 电 荷 量 最 多 为 Q = CU = 2.5×10-5×450=1.125×10-2 C,C错误; 电容器上所标的450 V是电容器的额定电压, 是电容器长期工作时所能承受的电压,低 于击穿电压,该电容器能够承受的最大电 压大于450 V,D错误. ? 答案: A

? 2.如右图所示,电子由静止开始从A板向B 板运动,当到达B极板时速度为v,保持两 板间电压不变,则( ) ? A.当增大两板间距离时,v也增大 ? B.当减小两极间距离时,v增大 ? C.当改变两板间距离时,v不变 ? D.当增大两极间距离时,电子在两板间运 动的时间也增大 ? 解析: 电子从静止开始运动,根据动能 定理,从A运动到B动能的变化量等于电场 力做的功.因为保持两个极板间的电势差 不变,所以末速度不变,平均速度不变,

? 3.(2011·盐城中学第一学期期中)静电计 是在验电器的基础上制成的,用其指针张 角的大小来定性显示其金属球与外壳之间 的电势差大小.如下图所示,A、B是平行 板电容器的两个金属板,G为静电计.开始 时开关S闭合,静电计指针张开一定角度, 为了使指针张开的角度增大些,下列采取 的措施可行的是( )

? 解析: 要使静电计的指针张开角度增大 些,必须使静电计金属球和外壳之间的电 势差增大,断开开关S后,将A、B分开些, 电容器的带电量不变,电容减小,电势差 增大,A正确;保持开关S闭合,将A、B两 极板分开或靠近些,静电计金属球和外壳 之间的电势差不变,B、C错误;保持开关 S闭合,将滑动变阻器滑动触头向右或向左 移动,静电计金属球和外壳之间的电势差 不变,D错误. ? 答案: A

? 4.在空间中水平面MN的下方存在竖直向下 的匀强电场,质量为m的带电小球由MN上 方的A点以一定初速度水平抛出,从B点进 入电场,到达C点时速度方向恰好水平,A、 B、C三点在同一直线上,且AB=2BC,如 右图所示.由此可见( ) ? A.电场力为3mg ? B.小球带正电 ? C.小球从A到B与从B到C的运动时间相等 ? D.小球从A到B与从B到C的速度变化量相 等

解析:

小球在沿MN方向上做匀速直线运动,速度为v0,在AB段

做平抛运动,在BC段做类平抛运动且加速度向上,设直线AC与MN成α 1 2 1 2 gt at y 2 1 2 2 角,则tan α= = = ,由AB=2BC可得t1=2t2,代入得小球在 x v0t1 v0t2 电场中的加速度a=2g,由F电-mg=ma得F电=3mg,且小球带负电,A 对、B、C错;小球从A到B与从B到C的速度变化量相等,且都为Δv= gt1或Δv=at2,D对.

? 答案: AD

? 5.示波器的示意图如图所示,金属丝发射出 来的电子被加速后从金属板的小孔穿出, 进入偏转电场.电子在穿出偏转电场后沿 直线前进,最后打在荧光屏上.设加速电 压U1=1 640 V,偏转极板长l=4 cm,偏 转板间距d=1 cm,当电子加速后从两偏转 板的中央沿板平行方向进入偏转电场.

? (1)偏转电压为多大时,电子束打在荧光屏 上偏转距离最大? ? (2)如果偏转板右端到荧光屏的距离L=20 cm,则电子束最大偏转距离为多少?

解析:

1 (1)电子在加速电场中,由动能定理得eU1= mv02 2 2eU1 m

电子进入偏转电场初速度v0=

l 电子在偏转电场中的飞行时间t1= v0 电子在偏转电场中的加速度a= eE eU2 = m md

要使电子从下极板边缘出来,应有 d 1 2 eU2l2 U2l2 = at = = 2 2 1 2mdv02 4dU1 解得偏转电压U2=205 V.

d (2)电子束打在荧光屏上最大偏转距离y= +y2 2 由于电子离开偏转电场时垂直极板方向的速度 vy=at1= eU2l mdv0 L v0

电子离开偏转电场到荧光屏的时间t2= eU2lL U2lL y2=vyt2= = =0.05 m mdv02 2dU1 d 电子最大偏转距离y= +y2=0.055 m. 2

? 答案: (1)205 V (2)0.055 m

? 16.一题多变,发散思维
? 如图所示,平行板电容器两极板间电压恒 定,带电的油滴在极板间静止,断开开关 后,再将极板间距离增大些,则油滴将 ( )

? A.向上运动 ? C.向下运动 动

B.仍然静止 D.向左或向右运

解析:

油滴静止在极板间,说明它受到的重力和电场力平衡,电

场力向上.断开电源时,电容器的极板间的电荷量Q不变.由平行板电 U Q Q 4πkQ 容器内部场强知E= = = = .可见,平行板电容器内部电 d dC εS εS d 4πkd 场强度与d无关,与电荷Q和平行板电容器的正对面积S有关. Q 为电荷密 S

度,E与电荷密度有关.故虽上下移动极板,但Q,S不变,E就不 变.油滴受到的电场力就不变.故仍然静止.故正确答案为B

? 答案: B

? 变式1 将题变为将电容器与电源断开后, 又将两板间距减小,带电液滴将如何运动? 答案为仍静止. ? 变式2 闭合开关K使电容器充电后,带电 的油滴恰好静止在极板间,下列说法正确 的是( ) ? A.不断开电源,当两极板错开使正对面积 减小时,油滴向下运动 ? B.不断开电源,当两极板间的距离增大时, 油滴向下运动 ? C.断开电源,当两极板错开使正对面积减 小时,油滴向下运动

解析:

油滴静止在极板间,说明其受到的重力和电场力平衡,

电场力向上.不断开电源,电容器极板间的电势差不变,因极板间的 距离不变,故E不变,则油滴在其间所受的电场力不变,油滴仍静 止.当距离增大,由E= 向下运动.B正确. 当充电后断开电源时,电容器的极板间的电荷量Q不变,当正对面 积减小时,E增大,油滴受到的电场力增大,油滴将向上运动,C错; 两极板间的距离减小时,极板间的电荷量Q不变,面积S不变,故E不 U 知E减小,油滴受到的电场力减小,故油滴 d

? 答案: B

变,油滴仍静止,D项错误.故正确答案为B.

? 变式3 如右图所示,平行板电容器充电后 与电源分离,上极板带负电,下极板带正 电且与大地相接,在两极板间P点固定着一 个负电荷(电荷量很小),现将电容器两极板 水平错开一段距离(两极板间距保持不变), 则( ) ? A.电容器两极板间电压变大 ? B.电容器两极板间的场强变大 ? C.负电荷所在处的电势升高 ? D.负电荷的电势能变大

解析:

本题中电容器所带的电荷量Q不变,当电容器两极板水平

错开时,两极板的正对面积S减小,由电容决定式判知,电容器的电容 C变小,再由电容定义式判知,电容器两极板间电压U变大,又由E= U d

判知,两极板间的场强E变大.由“沿电场线方向电势降低”判知,负 电荷所在处的电势低于零电势,故负电荷所在处的电势φq=-Ed,式 中d为负电荷所在处到电容器下极板(即电势零点)的距离.由此式可判 知,随着两极板间场强E的变大,负电荷所在处的电势降低(因为P点的 电势为负值).再由“负电荷放于电势低处比放于电势高处电势能大” 判知,该负电荷的电势能变大.综上可知,正确答案为A、B、D.

? 答案: ABD

? 变式4 在变式3中,若将上极板向下平移 一点,P点不动,则P点的电势如何变化? 若在两极板间填充某种介质呢? ? 答案: 不变;增大

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