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，板長為L，與電池組相連．當(dāng)電鍵S閉合時，電容器中央一個質(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，油滴的運動狀態(tài)是向上做勻加速直線運動；
（2）斷開電鍵S，用絕緣手柄把下極板在向下移動，油滴的運動狀態(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，由$E=\frac{U}lwftgz3$知電場強度的變化，再由F=Eq判斷油滴的受力情況進而判斷其運動狀態(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，根據(jù)公式$E=\frac{U}9qqedsb$和$C=\frac{?S}{4πkd}$可得，判斷電場強度不變，電場力不變，進而判斷油滴的運動狀態(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，由$E=\frac{U}pncg370$知電場強度變大，再由F=Eq判斷油滴的受的電場力變大，電場力大于重力，油滴將向上做勻加速直線運動；
（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，根據(jù)公式$E=\frac{U}qsg4r16$和$C=\frac{?S}{4πkd}$可判斷電場強度不變，故電場力也不變，進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動；（2）保持靜止?fàn)顟B(tài)．

點評 本題是電容器動態(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．一個重要的結(jié)論要牢記：電容器的電量、正對面積、電介質(zhì)不變，只改變板間距離時，板間場強不變．