Question

5．一平行板电容器充电后与电源断开，正极板接地，在两极间有一正电荷固定在P点，如图所示．以U表示两极板间的电压，E表示两极板间的场强，E_p表示该正电荷在P点的电势能，若保持负极板不动，而将正极板移至图中虚线所示位置（仍保持正极板接地），则（　　）

• A． U变小，E_p变大
• B． U变小，E_p不变
• C． U变大，E不变
• D． U变大，E变大

Answer 1

分析 电容器充电后与电源断开，因此电容器的电荷量不变，结合电容的决定式和定义式，以及匀强电场的场强公式得出电场强度的变化，从而得出P与正极板电势差的变化，得出P点的电势变化和电势能变化．

解答 解：平行板电容器充电后与电源断开后，因此电容器的电荷量不变，将正极板移到图中虚线所示的位置时，板间距离d减小，根据C=$\frac{?S}{4πkd}$可知，电容器的电容增大，根据$U=\frac{Q}{C}$，则板间电压U变小．
由匀强电场E═$\frac{U}{d}=\frac{Q}{Cd}$，C=$\frac{?S}{4πkd}$可得E=$\frac{4πkQ}{?S}$，可知E与d无关，则知电场强度E不变．P与正极板间的距离减小，由公式U=Ed可知，P与正极板间的电势差减小，正极板电势为0，则P点的电势变大，正电荷在P点的电势能E_p变大．故A正确，BCD错误．
故选：A．

点评 解决本题的关键知道电容器与电源断开后其电荷量不变，掌握电容器的决定式C=$\frac{?S}{4πkd}$，以及定义式C=$\frac{Q}{U}$，要能熟练推导出场强的表达式E=$\frac{4πkQ}{?S}$，记住E与d无关的结论，有利于进行动态分析．