Question

20．在“研究影响平行板电容器的电容”的实验中，
（1）我们所运用的物理方法是控制变量法．
（2）如图1，充满电的两个极板所带电荷量不变，两极板正对面积为S，极板间的距离为d，静电计指针偏角为θ．实验中，改变电容器的结构，关于可能看到的现象，下列说法正确的是A
A．保持d不变，减小S，则θ变大
B．保持d不变，减小S，则θ变小
C．保持S不变，增大d，则θ变小
D．保持S不变，增大d，则θ不变
（3）1999年日本原子能公司所属敦贺湾核电站由于水管破裂导致高辐射冷却剂外流．在此次事故的检测中，应用了非电量变化（冷却剂外泄使管中液面变化）转移为电信号的自动化检测技术．图2展示了这种检测的原理图，图中容器内装有导电液体，可以看成电容器的一个电极，中间的芯柱可以看成电容器的另一个电极，芯柱外套有绝缘管（塑料或橡皮）作为电介质．电容器的两个电极分别用导线接在指示器上，指示器上显示的是电容的大小，我们则可以通过指示器显示的数值判断容器中液面的高低．请你具体判断：如果指示器示数增大，容器中液面是升高了（填“升高了”或“降低了”）

Answer 1

分析 （1）明确本实验中采用的科学方法为控制变量法；
（2）静电计测定电容器极板间的电势差，电势差越大，指针的偏角越大．根据电容的决定式C=$\frac{?S}{4πkd}$分析极板间距离、正对面积变化时电容的变化情况，由于极板所带电荷量不变，由电容的定义式C=$\frac{?S}{4πkd}$分析板间电势差的变化，再确定静电计指针的偏角变化情况．
（3）电容器的两个电极是可以导电的，分别是金属芯柱和导电液．容器中液面升高时，相当于金属芯柱和导电液正对面积增大，电容增大

解答 解：（1）本实验中需要分析决定电容的各种因素，故应采用控制变量法；
（2）A、B根据电容的决定式C=$\frac{?S}{4πkd}$得知，电容与极板的正对面积成正比，当保持d不变，减小S时，电容减小，极板所带电荷量Q不变，则由电容的定义式C=$\frac{Q}{U}$分析可知板间电势差增大，静电计指针的偏角θ变大．故A正确，B错误．
C、D根据电容的决定式得知，电容与极板间距离成反比，当保持S不变，增大d时，电容减小，由电容的定义式分析可知板间电势差增大，静电计指针的偏角θ变大．故CD错误．
故选：A
（3）本装置中改变的是正对面积，若指示器显示出电容增大了，根据电容的决定式C=$\frac{?S}{4πkd}$，可知两电极正对面积增大，容器中液面升高了；
故答案为：（1）控制变量法；（2）A；（3）升高了

点评 本题实质上是电容动态变化分析问题，关键抓住两点：一是电容器的电量不变；二是关于电容的决定式和定义式的准确应用．