Question

20．在“研究影響平行板電容器的電容”的實驗中，
（1）我們所運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．實驗中，改變電容器的結構，關于可能看到的現(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致高輻射冷卻劑外流．在此次事故的檢測中，應用了非電量變化（冷卻劑外泄使管中液面變化）轉移為電信號的自動化檢測技術．圖2展示了這種檢測的原理圖，圖中容器內裝有導電液體，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．電容器的兩個電極分別用導線接在指示器上，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）明確本實驗中采用的科學方法為控制變量法；
（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電的，分別是金屬芯柱和導電液．容器中液面升高時，相當于金屬芯柱和導電液正對面積增大，電容增大

解答 解：（1）本實驗中需要分析決定電容的各種因素，故應采用控制變量法；
（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

點評 本題實質上是電容動態(tài)變化分析問題，關鍵抓住兩點：一是電容器的電量不變；二是關于電容的決定式和定義式的準確應用．