题目
4,一空气平板电容器,联接在电源上,若先断开电源,然后再放入煤油中,那么()A. 电容器两极板间电压及两极板间电场强度均减小B. 电容器两极板间电压及两极板间电场强度均增大C. 电容器两极板间电压不变,两极板间电场强度减小D. 电容器两极板间电压不变,两极板间电场强度增大
4,一空气平板电容器,联接在电源上,若先断开电源,然后再放入煤油中,那么()
A. 电容器两极板间电压及两极板间电场强度均减小
B. 电容器两极板间电压及两极板间电场强度均增大
C. 电容器两极板间电压不变,两极板间电场强度减小
D. 电容器两极板间电压不变,两极板间电场强度增大
题目解答
答案
A. 电容器两极板间电压及两极板间电场强度均减小
解析
考查要点:本题主要考查电容器在断开电源后插入介质时的电容、电压、电场强度的变化关系,需结合电容公式、电荷守恒及电场强度公式进行分析。
解题核心思路:
- 断开电源后电荷量Q保持不变,这是解题的关键条件。
- 插入煤油(介电常数$\varepsilon$大于空气)会使电容$C$增大。
- 根据公式$U = \frac{Q}{C}$,$C$增大导致电压$U$减小。
- 电场强度$E = \frac{U}{d}$,因$U$减小且$d$不变,故$E$也减小。
破题关键点:明确断开电源后电荷量固定,通过电容变化推导电压和电场强度的变化。
步骤1:分析断开电源后的状态
断开电源后,电容器的电荷量$Q$保持不变。
步骤2:插入煤油对电容的影响
煤油的介电常数$\varepsilon$比空气大,根据电容公式
$C = \frac{\varepsilon S}{4\pi k d},$
插入煤油后$C$增大。
步骤3:计算电压的变化
由公式$Q = C U$得
$U = \frac{Q}{C}.$
因$Q$不变且$C$增大,故电压$U$减小。
步骤4:分析电场强度的变化
电场强度公式为
$E = \frac{U}{d}.$
因$U$减小且$d$不变,故电场强度$E$也减小。
结论:电压和电场强度均减小,对应选项A。