解题思路:带电液滴受到电场力与重力共同作用下,处于静止状态,二力平衡.当上板向下移动小段距离时,导致平行板的电容器的电容变化,导致两极板间的电量变化;由于两板间的电压不变,当间距变小时,导致液滴所处的电场强度发生变化,最终确定电场力与重力的大小关系.
①金属板a、b与电池保持相连,板间电压不变;而带电液滴在M处受到重力与电场力处于静止状态,当a板向下平移一小段距离时,导致极板间的电场强度变大,从而使电场力大于重力,致使带电液滴向上运动.故①错误;
②当a板向下平移一小段距离时,导致极板间的电场强度变大,而M点到零电势(下板)的距离不变,由U=Ed知,M点与零电势间的电势差增大,M点的电势高于零,则M点的电势升高.故②正确;
③水平放置的平行正对的金属板a、b与电池相连,使两板的电压不变;而带电液滴在M处受到重力与电场力处于静止状态,当a板向下平移一小段距离时,由E=[U/d]知,导致极板间的电场强度变大.故③错误;
④在a板移动前后两种情况下,若将液滴从a板移到b板,由于两板的电压不变,由W=qU知,所以电场力做功相同.故④正确;
故选D
点评:
本题考点: 电容;力的合成与分解的运用;牛顿第二定律;闭合电路的欧姆定律.
考点点评: 由于金属板与电源始终相连,即使改变两板间距,两板的电压仍不变,所以电场力做功也相同.同时考查了电势能与电荷的电量及电势有关,且注意电荷的极性与电势的正负.