Question

20．在“研究影響平行板電容器的電容”的實(shí)驗(yàn)中，
（1）我們所運(yùn)用的物理方法是控制變量法．
（2）如圖1，充滿電的兩個極板所帶電荷量不變，兩極板正對面積為S，極板間的距離為d，靜電計指針偏角為θ．實(shí)驗(yàn)中，改變電容器的結(jié)構(gòu)，關(guān)于可能看到的現(xiàn)象，下列說法正確的是A
A．保持d不變，減小S，則θ變大
B．保持d不變，減小S，則θ變小
C．保持S不變，增大d，則θ變小
D．保持S不變，增大d，則θ不變
（3）1999年日本原子能公司所屬敦賀灣核電站由于水管破裂導(dǎo)致高輻射冷卻劑外流．在此次事故的檢測中，應(yīng)用了非電量變化（冷卻劑外泄使管中液面變化）轉(zhuǎn)移為電信號的自動化檢測技術(shù)．圖2展示了這種檢測的原理圖，圖中容器內(nèi)裝有導(dǎo)電液體，可以看成電容器的一個電極，中間的芯柱可以看成電容器的另一個電極，芯柱外套有絕緣管（塑料或橡皮）作為電介質(zhì)．電容器的兩個電極分別用導(dǎo)線接在指示器上，指示器上顯示的是電容的大小，我們則可以通過指示器顯示的數(shù)值判斷容器中液面的高低．請你具體判斷：如果指示器示數(shù)增大，容器中液面是升高了（填“升高了”或“降低了”）

Answer 1

分析 （1）明確本實(shí)驗(yàn)中采用的科學(xué)方法為控制變量法；
（2）靜電計測定電容器極板間的電勢差，電勢差越大，指針的偏角越大．根據(jù)電容的決定式C=$\frac{?S}{4πkd}$分析極板間距離、正對面積變化時電容的變化情況，由于極板所帶電荷量不變，由電容的定義式C=$\frac{?S}{4πkd}$分析板間電勢差的變化，再確定靜電計指針的偏角變化情況．
（3）電容器的兩個電極是可以導(dǎo)電的，分別是金屬芯柱和導(dǎo)電液．容器中液面升高時，相當(dāng)于金屬芯柱和導(dǎo)電液正對面積增大，電容增大

解答 解：（1）本實(shí)驗(yàn)中需要分析決定電容的各種因素，故應(yīng)采用控制變量法；
（2）A、B根據(jù)電容的決定式C=$\frac{?S}{4πkd}$得知，電容與極板的正對面積成正比，當(dāng)保持d不變，減小S時，電容減小，極板所帶電荷量Q不變，則由電容的定義式C=$\frac{Q}{U}$分析可知板間電勢差增大，靜電計指針的偏角θ變大．故A正確，B錯誤．
C、D根據(jù)電容的決定式得知，電容與極板間距離成反比，當(dāng)保持S不變，增大d時，電容減小，由電容的定義式分析可知板間電勢差增大，靜電計指針的偏角θ變大．故CD錯誤．
故選：A
（3）本裝置中改變的是正對面積，若指示器顯示出電容增大了，根據(jù)電容的決定式C=$\frac{?S}{4πkd}$，可知兩電極正對面積增大，容器中液面升高了；
故答案為：（1）控制變量法；（2）A；（3）升高了

點(diǎn)評 本題實(shí)質(zhì)上是電容動態(tài)變化分析問題，關(guān)鍵抓住兩點(diǎn)：一是電容器的電量不變；二是關(guān)于電容的決定式和定義式的準(zhǔn)確應(yīng)用．