Question

如圖，把一個(gè)平行板電容器接在電壓U=10 V的電源上，現(xiàn)進(jìn)行下列四步動(dòng)作：

（1）合上S；

（2）在兩板中央插入厚為的金屬板；

（3）打開(kāi)S；

（4）抽出金屬板.

則此時(shí)電容器兩板間的電勢(shì)差為（    ）

A.0 V               B.10 V              C.5 V               D.20 V

Answer 1

D

解析：每一步動(dòng)作造成的影響如下：

（1）合上S，電源對(duì)電容器充電，至電壓為U，設(shè)電容為C，則帶電荷量Q₁=CU，板間形成一個(gè)勻強(qiáng)電場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)為E₁=.

（2）插入金屬板，板的兩側(cè)出現(xiàn)等量異號(hào)的感應(yīng)電荷，上下形成兩個(gè)勻強(qiáng)電場(chǎng)區(qū)域，其寬度均為.由于整個(gè)金屬板為等勢(shì)體，則A板與金屬板之間、金屬板與B板之間的電勢(shì)差為，因此其場(chǎng)強(qiáng)增為原來(lái)的2倍，即E₂=2E₁，如下圖.顯然，在插入過(guò)程中，電源還對(duì)A、B兩板繼續(xù)充電，板上電荷量增為原來(lái)的2倍，即Q₂=2Q₁.

（3）打開(kāi)S，A、B兩板的電荷量保持不變，即Q₃=Q₂=2Q₁.

（4）抽出金屬板，電容器的電容仍為C，而電荷量為2Q₁，所以兩板間的電勢(shì)差為=2U=20 V.所以正確選項(xiàng)為D.