4.如图所示,平行板电容器带有等量异种电荷,与静电计相连,静电计金属外壳和电容器下极板都接地,在两极板间有一个固定在P点的点电荷,以E表示两板间的电场强度,表示点电荷在P点的电势能,
表示静电计指针的偏角。若保持下极板不动,将上极板向下移动一小段距离至图中虚线位置,则()
电容器与电源断开,故电量不变;上极板向下移动时,两板间的距离减小,根据C=
可知,电容C增大,则根据C=知,电压U减小;故静电计指针偏角减小;
两板间的电场强度E==;因此电场强度与板间距无关,因此电场强度不变;
再根据设P与下极板距离为l,则P点的电势φP=El,电势能EP=ELq; 因此电荷在P点的电势能保持不变;故D正确,ABC错误;故选:D.
电容器充电后断开电源,极板上的电量不变;根据电容器的定义式可分析电容的变化,再根据决定式分析电压的变化,从而分析静电计指针夹角的变化;根据U=Ed分析电场强度的变化;根据电势与电势差之间的关系可分析P点电势,再由电势分析电势能的变化.
本题考查电容器的动态分析问题,解题的关键在于正确掌握电容的决定式和定义式;同时注意要掌握相关结论的应用,如本题中可以直接应用结论:当充电后断开电源时,如果只改变两板间距离,则两板间的电场强度不变.若认为电场强度发生改变,很容易错选其他答案