Question

9．如圖所示，水平放置的平行板電容器，電容為C，極板間的距離為d，板長(zhǎng)為L(zhǎng)，與電池組相連．當(dāng)電鍵S閉合時(shí)，電容器中央一個(gè)質(zhì)量為m、電量為q的油滴恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)．
（1）電鍵S始終閉合，用絕緣手柄把下極板在向上緩慢移動(dòng)，油滴的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是向上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)；
（2）斷開電鍵S，用絕緣手柄把下極板在向下移動(dòng)，油滴的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是保持靜止?fàn)顟B(tài)．

Answer 1

分析 （1）電鍵S始終閉合，電容器兩端的電壓不變，用絕緣手柄把下極板在向上緩慢移動(dòng)，由$E=\frac{U}v9z9hr3$知電場(chǎng)強(qiáng)度的變化，再由F=Eq判斷油滴的受力情況進(jìn)而判斷其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；
（2）斷開電鍵S，電容器上的電荷量不變，用絕緣手柄把下極板在向下移動(dòng)，根據(jù)公式$E=\frac{U}tv5ztjr$和$C=\frac{?S}{4πkd}$可得，判斷電場(chǎng)強(qiáng)度不變，電場(chǎng)力不變，進(jìn)而判斷油滴的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)．

解答 解：依題意，油滴恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)，說明初始狀態(tài)受到電場(chǎng)力和重力的作用而處于平衡狀態(tài)．
（1）電鍵S始終閉合，電容器兩端的電壓不變，用絕緣手柄把下極板在向上緩慢移動(dòng)，由$E=\frac{U}3pjbxpb$知電場(chǎng)強(qiáng)度變大，再由F=Eq判斷油滴的受的電場(chǎng)力變大，電場(chǎng)力大于重力，油滴將向上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)；
（2）斷開電鍵S，電容器上的電荷量不變，用絕緣手柄把下極板在向下移動(dòng)，根據(jù)公式$E=\frac{U}lfxf3pj$和$C=\frac{?S}{4πkd}$可判斷電場(chǎng)強(qiáng)度不變，故電場(chǎng)力也不變，進(jìn)而判斷油滴保持靜止?fàn)顟B(tài)．
故答案為：（1）向上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)；（2）保持靜止?fàn)顟B(tài)．

點(diǎn)評(píng) 本題是電容器動(dòng)態(tài)變化分析問題，抓住不變量：電容器與電源保持相連，電壓不變；充電后與電源斷開，電量不變．一個(gè)重要的結(jié)論要牢記：電容器的電量、正對(duì)面積、電介質(zhì)不變，只改變板間距離時(shí)，板間場(chǎng)強(qiáng)不變．