题目
一平行板电容器充电后仍与电源连接,若用绝缘手柄将电容器两极间距离拉大,则极板上的电量Q,电场强度的大小E和电场能量W发生如下变化:A. Q增大、E增大、W增大B. Q减小、E减小、W减小C. Q增大、E减小、W增大D. Q增大、E增大、W减小
一平行板电容器充电后仍与电源连接,若用绝缘手柄将电容器两极间距离拉大,则极板上的电量Q,电场强度的大小E和电场能量W发生如下变化:
A. Q增大、E增大、W增大
B. Q减小、E减小、W减小
C. Q增大、E减小、W增大
D. Q增大、E增大、W减小
题目解答
答案
B. Q减小、E减小、W减小
解析
考查要点:本题主要考查电容器与电源连接时的动态变化,涉及电容、电荷量、电场强度及电场能量的关系。
解题核心思路:
- 明确电容器与电源连接时电压不变,即$U$恒定。
- 根据电容公式$C = \frac{\varepsilon S}{4\pi k d}$,分析$d$变化对$C$的影响。
- 利用$Q = CU$判断电量变化,结合$E = \frac{U}{d}$分析电场强度变化。
- 通过电场能量公式$W = \frac{1}{2}CU^2$推导能量变化。
破题关键点:
- 电压恒定是解题的突破口,所有变量均需围绕$U$不变展开推导。
- 注意区分电容器是否与电源断开(电荷量不变)或保持连接(电压不变)的不同情况。
步骤1:分析电容变化
当两极板间距离$d$增大时,根据电容公式:
$C = \frac{\varepsilon S}{4\pi k d}$
分母$d$增大,导致电容$C$减小。
步骤2:判断电量变化
电容器与电源连接,电压$U$恒定。根据电荷量公式:
$Q = CU$
$C$减小而$U$不变,因此电量$Q$减小。
步骤3:分析电场强度变化
电场强度公式为:
$E = \frac{U}{d}$
$U$不变,$d$增大,故电场强度$E$减小。
步骤4:推导电场能量变化
电场能量公式为:
$W = \frac{1}{2}CU^2$
$C$减小而$U$不变,因此电场能量$W$减小。