EJU 2017 年第 2 回 物理 第 15 题

考点
电容器
领域
电磁学
难度
中等
标准答案
①

解析摘要

标准解析

区分断开电源与接通电源的两种约束

设电容器初始电容为 CC,电池电压为 VV。平行板电容器满足 C=εS/dC=\varepsilon S/d;极板间距加倍后,电容变为 C′=C/2C'=C/2。关键在于:开关状态不同,保持不变的物理量不同。

  1. 断开开关后按电荷守恒求 U1U_1

    最初开关闭合并充电完成时,电容器两端电压为 VV,电荷为 Q=CVQ=CV。随后断开 S,电容器与电池隔开,因此极板上的电荷量保持为 QQ。拉开极板后 C′=C/2C'=C/2,应使用定电荷表达式 U=Q2/(2C)U=Q^2/(2C):

    U1=Q22C′=(CV)22(C/2)=CV2U_1=\frac{Q^2}{2C'}=\frac{(CV)^2}{2(C/2)}=CV^2

    。

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