题目
一个平行板电容器,充电后与电源断开,当用绝缘手柄将电容器两极板间距离拉大,则两极板间的电势差(U)_(12),电场强度的大小E,电场能量W将发生如下变化( )A.(U)_(12)减小 ,E减小,W减小B.(U)_(12)增大,E增大,W增大C.(U)_(12)增大,E不变,W增大D.(U)_(12)减小,E不变,W不变.
一个平行板电容器,充电后与电源断开,当用绝缘手柄将电容器两极板间距离拉大,则两极板间的电势差${U}_{12}$,电场强度的大小$E$,电场能量$W$将发生如下变化( )
A.${U}_{12}$减小 ,$E$减小,$W$减小
B.${U}_{12}$增大,$E$增大,$W$增大
C.${U}_{12}$增大,E不变,$W$增大
D.${U}_{12}$减小,$E$不变,$W$不变
.题目解答
答案
【解析】:充电后与电源断开,其Q不变,板间距离拉大,外力做正功,电场能量W增大
由$C=frac {xi S} {4pi kd}$,由于d增大,故C减小
由$C=frac {Q} {U}$得:由于Q不变,C减小,则U增大,
由$E=frac {U} {d}=frac {4pi kdQ} {xi Sd}=frac {4pi kQ} {xi S}$,由于Q,S不变,故E不变,故C正确,ABD 错误
故本题选:C
.解析
步骤 1:分析电容器的电容变化
当电容器充电后与电源断开,电容器的电荷量$Q$保持不变。根据平行板电容器的电容公式$C=frac {xi S} {4pi kd}$,其中$xi$是介电常数,$S$是极板面积,$d$是极板间距离,$k$是库仑常数。当用绝缘手柄将电容器两极板间距离拉大时,$d$增大,因此电容$C$减小。
步骤 2:分析电势差变化
根据电容的定义$C=frac {Q} {U}$,其中$Q$是电荷量,$U$是电势差。由于$Q$不变,$C$减小,因此电势差$U$增大。
步骤 3:分析电场强度变化
电场强度$E$与电势差$U$和极板间距离$d$的关系为$E=frac {U} {d}$。由于$U$增大,$d$也增大,但$E$的表达式$E=frac {4pi kQ} {xi S}$中$Q$、$S$不变,因此$E$不变。
步骤 4:分析电场能量变化
电场能量$W$与电荷量$Q$和电势差$U$的关系为$W=frac {1} {2}QU$。由于$Q$不变,$U$增大,因此$W$增大。
当电容器充电后与电源断开,电容器的电荷量$Q$保持不变。根据平行板电容器的电容公式$C=frac {xi S} {4pi kd}$,其中$xi$是介电常数,$S$是极板面积,$d$是极板间距离,$k$是库仑常数。当用绝缘手柄将电容器两极板间距离拉大时,$d$增大,因此电容$C$减小。
步骤 2:分析电势差变化
根据电容的定义$C=frac {Q} {U}$,其中$Q$是电荷量,$U$是电势差。由于$Q$不变,$C$减小,因此电势差$U$增大。
步骤 3:分析电场强度变化
电场强度$E$与电势差$U$和极板间距离$d$的关系为$E=frac {U} {d}$。由于$U$增大,$d$也增大,但$E$的表达式$E=frac {4pi kQ} {xi S}$中$Q$、$S$不变,因此$E$不变。
步骤 4:分析电场能量变化
电场能量$W$与电荷量$Q$和电势差$U$的关系为$W=frac {1} {2}QU$。由于$Q$不变,$U$增大,因此$W$增大。