Question

6．如圖所示，平行板電容器兩極板水平放置，一電容為C．電容器與一直流電源相連，初始時(shí)開關(guān)閉合，極板間電壓為U，兩極板間距為d，電容器儲存的能量E=$\frac{1}{2}C{U}^{2}$．一電荷量為q的帶電油滴以初動(dòng)能E_k從平行板電容器的軸線水平射入（極板足夠長），恰能沿圖中所示水平虛線勻速通過電容器，則（　�。�

• A． 保持開關(guān)閉合，只將上極板下移了$\fracfvbxr3h{3}$，帶電油滴仍能沿水平線運(yùn)動(dòng)
• B． 保持開關(guān)閉合，只將上極板下移$\fracz5phprz{3}$，帶電油滴將撞擊上極板，撞擊上極板時(shí)的動(dòng)能為E_k+$\frac{qU}{12}$
• C． 斷開開關(guān)后，將上極板上移$\frac5tbv7fd{3}$，若不考慮電容器極板的重力勢能變化，外力對極板做功至少為$\frac{2}{3}C{U}^{2}$
• D． 斷開開關(guān)后，將上極板上移$\fracl5djrrp{3}$，若不考慮電容帶極板的重力勢能變化，外力對極板做功至少為$\frac{1}{6}C{U}^{2}$

Answer 1

分析 帶電油滴受到重力和電場力處于平衡，當(dāng)電場強(qiáng)度增大時(shí)，液滴將會向上運(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)分析判斷電場強(qiáng)度的變化

解答 解：A、保持開關(guān)閉合，電壓不變，僅將上極板下移$\fracp7d99nn{3}$的過程中，極板距離減小，根據(jù)$\frac{U}rrhjpvb$知電場強(qiáng)度增大，電場力增大，帶電油滴向上做加速運(yùn)動(dòng)，故A錯(cuò)誤；
B、初始時(shí)能勻速通過電容器，說明$mg=q\frac{U}lbzbt55$
保持開關(guān)閉合，僅將上極板下移$\frachh5pnnf{3}$，兩極板間距離變?yōu)?\frac{2}{3}d$，電場強(qiáng)度E=$\frac{U}{\frac{2d}{3}}$，電場力做功W=$qE（\fracn7hp7pt{2}-\fracxvtvpzf{3}）$=$\frac{qU}{4}$，根據(jù)動(dòng)能定理$W={E}_{k}^{\;}-{E}_{K0}^{\;}$，$-mg•（\fracntnhjhl{2}-\frachjnxbhd{3}）+\frac{qU}{4}={E}_{k}^{\;}-{E}_{k0}^{\;}$，解得：${E}_{k}^{\;}={E}_{k0}^{\;}+\frac{qU}{4}-\frac{1}{6}\frac{qU}txfdl5dd$=${E}_{k0}^{\;}+\frac{qU}{12}$，所以撞擊上極板時(shí)的動(dòng)能是${E}_{k0}^{\;}+\frac{qU}{12}$，故B正確；
CD、斷開開關(guān)，電容器所帶的電荷量不變，根據(jù)$E=\frac{U}rxdbltr=\frac{Q}{Cd}=\frac{Q}{\frac{?}{4πkd}d}=\frac{4πkQ}{?}$，可知場強(qiáng)不變，油滴所受的電場力不變，帶電油滴仍然沿水平虛線勻速通過電容器，下極板在上極板處產(chǎn)生的場強(qiáng)為$\frac{E}{2}$，上極板上移$\fracrv7ddtd{3}$，上極板所受電場力為$\frac{1}{2}EQ$，外力對極板所做的功為W=F$\fracz7ljb7d{3}$=$\frac{1}{2}EQ×\fraclvvbrxz{3}=\frac{EQd}{6}$=$\frac{1}{6}EdQ=\frac{1}{6}U×CU=\frac{1}{6}C{U}_{\;}^{2}$，故D正確
故選：BD

點(diǎn)評 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．