Question

15．如圖所示，平行板電容器與一直流電源相連，兩極板水平放置，電容為 C，開始開關(guān)閉合，電容器極板間電壓為 U，兩極板間距為 d．一電荷量大小為 q 的帶電油滴以初動(dòng)能 Ek 從一平行板電容器的兩個(gè)極板中央水平射入（極板足夠長(zhǎng)），帶電油滴恰能沿圖中所示水平虛線勻速通過電容器，則（　�。�

• A． 斷開開關(guān)，將上極板上移$\fraclxawyko{3}$，帶電油滴將撞擊下極板，撞擊下極板時(shí)的動(dòng)能為 E_k+$\frac{1}{4}$Uq
• B． 斷開開關(guān)，將上極板上移$\frackrkxvna{3}$，帶電油滴將撞擊上極板，撞擊下極板時(shí)的動(dòng)能為 E_k+$\frac{1}{4}$Uq
• C． 閉合開關(guān)，將上極板下移$\fracyi7jwyr{3}$，帶電油滴將撞擊下極板，撞擊下極板時(shí)的動(dòng)能為 E_k+$\frac{1}{8}$Uq
• D． 閉合開關(guān)，將上極板下移$\fracv24unki{3}$，帶電油滴將撞擊上極板，撞擊上極板時(shí)的動(dòng)能為 E_k+$\frac{1}{12}$Uq

Answer 1

分析 帶電油滴受到重力和電場(chǎng)力處于平衡，當(dāng)電場(chǎng)強(qiáng)度增大時(shí)，液滴將會(huì)向上運(yùn)動(dòng)．電容器始終與電源相連，兩端的電壓不變，電容器與電源斷開，所帶的電量不變，根據(jù)動(dòng)態(tài)分析判斷電場(chǎng)強(qiáng)度的變化．

解答 解：AB、斷開開關(guān)，電荷量不變，將上極板上移$\fracwl6g5mi{3}$，根據(jù)$C=\frac{?S}{4πkd}$，$E=\frac{U}fptsgfl$，$C=\frac{Q}{U}$可得$E=\frac{U}jpqbj07=\frac{Q}{Cd}=\frac{4πkQ}{?S}$
兩極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度不變，所以油滴仍處于平衡狀態(tài)，沿直線通過，故A錯(cuò)誤，B錯(cuò)誤；
C、D、帶電油滴恰能沿圖中所示水平虛線勻速通過電容器，則說明受到的重力和電場(chǎng)力平衡，故有$\frac{U}wmtx93sq=mg$，保持開關(guān)閉合，將上極板下移$\fracxr55sbv{3}$，由于和電源相連，則兩極板間的電壓恒定，所以$E=\frac{U}0rz3aiw$可得電場(chǎng)強(qiáng)度增加，即電場(chǎng)力增大，油滴向上偏轉(zhuǎn)，撞擊時(shí)，根據(jù)動(dòng)能定理可得$qE′\frachlzwucz{6}-mg\fracgvy93jw{6}={E}_{k}^{′}-{E}_{k}^{\;}$，$E′=\frac{U}{\frac{2d}{3}}=\frac{3U}{2d}$，結(jié)合$\frac{U}bvmube5q=mg$，解得${E}_{k}^{′}={E}_{k}^{\;}+\frac{qU}{12}$，故C錯(cuò)誤，D正確．
故選：D

點(diǎn)評(píng) 解決本題的關(guān)鍵掌握電容器始終與電源相連，兩端的電壓不變，電容器與電源斷開，所帶的電量不變．