高中 | 电荷守恒定律 题目答案及解析

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高中 | 电荷守恒定律题目答案及解析如下,仅供参考!

选修3-1

第一章 静电场

1.1 电荷及其守恒定律

电荷守恒定律

一个大平行板电容器水平放置,两极板间的一半空间充有各向同性均匀电介质,另一半为空气,如图。当两极板带上恒定的等量异号电荷时,有一个质量为$m$、带电荷为$+q$的质点,在极板间的空气区域中处于平衡。若把电介质抽去,则该质点$(\qquad)$

["

保持不动

","

向上运动

","

向下运动

","

是否运动不能确定

"]
[["B"]]

设导体板上左右两部分的电荷面密度分别为$\sigma_{1}$$\sigma_{2}$,则两边电场分别为${r} E_{1}=\dfrac{\sigma_{1}}{\varepsilon_{0}\varepsilon_{r}}$$ E_{2}=\dfrac{\sigma_{2}}{\varepsilon_{0}}$

由于导体板等势,即$E_{1}d=E_{2}d$

$E_{1}=E_{2}$

$\sigma_{1}=\varepsilon_{r}\sigma_{2}$

撤去介质后,导体板上的电荷均匀分布,由电荷守恒得$\sigma=\dfrac{\sigma_{1}+\sigma_{2}}{2}=\dfrac{1+\varepsilon_{r}}{2}\sigma_{2} \gt \sigma_{2}$

故质点受到的电场强度将增大,电场力大于重力,无法继续静止,将向上运动,$\rm B$正确。

故选:$\rm B$

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