选修3-1(1.7-1.8 静电的应用及危害 章末复习教案

今天所做之事，勿候明天；自己所做之事，勿候他人。

要做一番伟大的事业，总得在青年时代开始。

——歌德1.7--1.8§1.7 静电的应用及危害1．了解静电的应用和它产生的危害．2．知道消除静电危害的思路．1．重点难点教学重点：静电现象的应用．教学难点：静电应用的原理和防止静电的方法．2．教学建议本节适宜于以讨论交流的方式进行，课前要先了解一下学生在初中学过哪些有关静电的内容，要使学生在原有认知结构(包括原有知识、所经历的过程、思维方法等)上经历新过程，建构新知识，并在思维方法上有所提高．1．静电的应用(1)静电可以被人们利用，如静电喷涂、________、________、________、激光打印机等都用到了静电现象．(2)激光打印机的工作原理：激光打印机是利用正负电荷________的原理制成的．其工作流程为：2．静电的危害及防止(1)由于静电极易产生并且能形成较高的高压，因此静电在人类生活、生产中的危害极为常见，通常可以分为两类：________和________．(2)静电防止的三种主要方法①尽快导走多余电荷，避免________．②调节空气的________也是防止静电危害的有效方法．③在易燃易爆气体和粉尘聚集的场所保持良好的通风、消除静电火花的________条件，是十分重要的防静电措施．参考答案：1．(1)静电屏蔽静电除尘器静电复印机(2)互相吸引静电潜像正2．(1)常见静电危害工业静电危害(2)①静电积累②湿度③引爆主题1：静电的应用情景：静电技术，已经广泛应用于基础理论研究、信息工程、空间技术、计算机工程、大规模集成电路生产、环境保护、生物技术、选矿和物质分离、医疗卫生消毒、食品保鲜、石油化工、纺织印染、农业生产等各个领域．现正在形成一个新兴的“静电产业”．问题：(1)除上述静电应用的实例外，你还知道哪些在生产和生活中的静电应用？(2)简要说说静电复印机的工作流程．(3)激光打印机、静电复印机和静电植绒利用了静电的什么特点？解答：(1)静电应用技术种类繁多，但从技术角度大体可划分为：净化技术，如静电除尘；生物技术，如静电育种和静电杀菌；分离技术，如静电分选等．(2)静电复印机的工作流程可简要归纳为：照明和聚焦成像、静电显影、转印和定影三步．(3)主要利用静电可以吸引轻小物体(或正负电荷相互吸引)的特点．主题2：静电的危害和防止(重点探究)情景：1993江苏省某县化肥厂发生氢气泄漏，泄漏的氢气因摩擦起火造成火灾，导致人员伤亡，并造成了较大的经济损失．事故经过是：该厂碳化车间清洗塔发生严重氢气泄漏．厂领导为了保证生产，要求在不停机、不减压的条件下采取临时堵漏措施，堵塞漏气处．操作工按照厂领导的要求冒险作业，用铁皮和橡胶板进行堵漏，但是失败，操作工再次冒险作业，用平板车内的胎皮企图包住泄漏处．堵漏时，由于塔内的压力较高，高速喷出的氢气与橡胶皮摩擦产生静电火花，导致起火．问题：(1)根据上述事故描述，通过与同学共同讨论，你认为必须同时具备哪些条件才会产生这类事故？(2)根据(1)中所得的结论，为防止类似事故的发生，应采用哪些措施？解答：(1)静电最为严重的危害是引起爆炸和火灾．因此，静电安全防护主要是针对爆炸和火灾．静电引起爆炸和火灾的条件可归纳为以下几点：①有产生静电的来源；②静电得以积累；③静电放电的火花能量达到爆炸性混合物的最小引燃能量；④静电火花周围有爆炸性混合物存在．(2)静电安全防护正是从控制这四个条件着手的．控制前三个条件的实质是控制静电的产生和积累，是消除静电危害的直接措施．控制第四个条件是消除或减轻周围环境爆炸和火灾的物质性因素，是防止静电危害的间接措施．控制静电的产生主要是控制工艺过程和工艺过程中所用的材料；控制静电的积累主要是设法加速静电的泄漏和中和，使静电不超过安全限度．接地、增湿、加入抗静电添加剂等均属于加速静电泄漏的方法，运用感应中和器属于加速静电中和的方法．主题3：尖端放电与避雷针问题：观察周围建筑物上安装的避雷针可以发现，尖尖的避雷针不但安装在高大建筑物的顶端，而且避雷针还通过导线(或金属)接地．避雷针为什么要做成尖尖的？避雷针为什么又要接地呢？解答：避雷针顶部要做成尖尖的是根据尖端放电的原理．高大建筑物上安装避雷针，当带电云层靠近建筑物时，建筑物会感应到与云层相反的电荷，这些电荷会聚集到避雷针的尖端，达到一定的值后便开始放电，建筑物上的电荷被中和．建筑物的另外一端与大地相连，与云层相同的电荷就流入大地．显然，要使避雷针起作用，必须保证尖端的尖锐和接地通路的良好，一个接地通路损坏的避雷针将使建筑物遭受更大的损失．一、静电的应用例1滚筒式静电分选器由料斗A、导板B、导体滚筒C、刮板D、料槽E、料槽F和放电针G等部件组成．滚筒、放电针分别接在直流高压电源的正负极，并令C接地，如图所示．电源电压很高，足以使放电针G附近的空气发生电离而产生大量离子．现有导电性能不同的两种物质粉粒a、b的混合物从料斗A 下落，沿导板B到达转动着的滚筒C，粉粒a具有良好的导电性，粉粒b具有良好的绝缘性．(1)试说明分选器的主要工作原理，即它是如何实现对不同粉粒a、b进行分选的．(2)粉粒a、b经分选后分别掉在哪个料槽中？(3)刮板D的作用是什么？【分析】按照下述步骤分析，即可得出正确结论．放电针放电→微粒带电→与D接触的结果→微粒受力运动情况【解析】(1)放电针G附近的空气受高压电场作用而电离，在电场力作用下，大量的电子或负离子被喷射在粉粒a、b上，使a、b带负电．带负电的物质粉粒中，具有良好的导电性的粉粒a与带正电的滚筒C 中和并带上正电．带了正电的粉粒a一方面随滚筒转动，另一方面受到C上正电的静电斥力而离开滚筒，最后落于料槽F.绝缘性能良好的粉粒b所带负电不容易传给滚筒C，在C的静电吸引力作用下，b附着于C的表面并随C转动．最后，b中粉粒较大者在重力作用下掉入料槽E，粉粒较小者由刮板将其刮入料槽E.(2)a粉粒落入料槽F中，b粉粒落入料槽E中．(3)粉粒b中较小者，因其重力较小，不能借助重力落入E中，它们附着于滚筒表面随C转至D处，由刮板D将其刮入料槽E中．【答案】见解析【点拨】静电分选是利用强电场对带电体或极化体的静电力作用，有选择地分离各种固体材料．各种分选设备均有以下两个基本部分：①带电机构；②粒子轨道调节装置．分选设备按供料系统和产品收集系统的不同可分为接触起电与自由落体分选机(适用于两种介质材料的分选)；离子碰撞带电与高压分选机(可把良导体从非导体中分选出来)；感应起电与传导分选机(适用于从良好绝缘体中分选出良导体来)．实际上，静电除尘也是利用了分选原理．变式训练1图示是静电除尘原理示意图，A为金属管、B为金属丝，在A、B之间加上高电压，使B 附近的空气分子被强电场电离为电子和正离子，电子在向A极运动过程中被烟气中的煤粉俘获，使煤粉带负电，最终被吸附到A极上，排出的烟就比较清洁了．有关静电除尘的装置，下列说法中正确的是()①金属管A应接高压电源的正极，金属丝B接负极②金属管A应接高压电源的负极，金属丝B接正极③C为烟气的进气口，D为排气口④D为烟气的进气口，C为排气口A．①③B．②④C．①④D．②③【解析】由题意知电子在向A极运动过程中被烟气中的煤粉俘获，可知A为高压正极，B为高压负极；烟气应从下往上排出．故A选项正确．【答案】A二、静电的危害和防止例2专门用来运输柴油、汽油的油罐车，在其尾部都装有一条拖在地上的铁链，对铁链作用下列说法正确的是()A．让铁链与路面摩擦产生静电，使油罐车积累一定的静电荷B．让铁链发出声音，以引起其他车辆的注意C．由于罐体与油摩擦产生了静电，罐体上的静电被铁链导入大地，从而避免了火花放电D．由于罐体与油摩擦产生了静电，铁链将油的静电导入大地，从而避免了火花放电【分析】燃油挥发到空气中形成的油气混合物易于爆炸．燃油为绝缘体，运输途中由于颠簸与油罐摩擦易起电．【解析】在运输柴油、汽油时，由于上下左右颠簸摇摆，造成油和油罐的摩擦而产生静电，汽车轮胎导电性能不好，难以把静电导入大地，拖在地上的铁链能把静电导走，从而避免了静电的积累．所以只有C项正确．【答案】C【点拨】(1)静电危害产生的主要原因：静电力和静电火花．(2)防止静电危害的主要途径、方法及措施：①尽量减少静电的产生，如改造起电强烈的工艺环节；采用起电较少的设备，使用抗静电材料等.②给静电释放提供通道，如设备接地，适当增加工作环境的湿度等．变式训练2在印染车间，为了保证花布的印染质量，通常使车间内的湿度大一些，为什么？【解析】静电防止的方法是将静电荷导走．在印染车间，由于在印染过程中布与机械间的相对运动，造成摩擦，摩擦产生的静电会吸引轻小的物体，就会使空气中的一些漂浮物吸附在印制好的花布上，使印染的效果大打折扣，因此要消除静电对印染质量造成的影响，就必须将因摩擦而产生的静电荷导走，在车间里最好的方法就是使空气潮湿，摩擦产生的静电直接对空气放电，就可以消除静电的影响．【答案】见解析1．(考查静电的应用原理)下列说法中正确的是()A．静电除尘的原理是让灰尘带上电荷，然后在静电力的作用下使灰尘吸附到带有异性电荷的电极上B．静电复印的原理是让油墨带上电荷，然后在静电力的作用下使油墨吸附到带异种电荷的白纸上C．静电喷涂的原理是让油漆带上电荷，然后在静电力的作用下使油漆吸附到吸引油漆的工件上D．静电复印中硒鼓上字迹的像实际是曝光的地方【解析】灰尘很容易吸附电子，静电除尘的原理就是使吸附了负电荷的灰尘在静电力作用下被吸附到带正电荷的圆筒上；静电复印和静电喷涂是分别使油墨和油漆带电，在静电力作用下被吸附到带异种电荷的预期部位；静电复印曝光时，在光学系统作用下，将原稿图像投射到感光片上，并使其形成静电潜像的过程，曝光时，感光片亮区光导体导通，表面电荷迅速消失(亮衰)，暗区光导体绝缘，表面电荷基本保持不变(暗衰)．【答案】ABC2．(考查静电的产生)人造纤维比棉纤维容易沾上灰尘，这是因为()A．人造纤维的导电性好，容易吸引灰尘B．人造纤维的导电性好，容易导走静电，留下灰尘C．人造纤维的绝缘性好，不易除掉灰尘D．人造纤维的绝缘性好，容易积累静电，吸引灰尘【解析】人造纤维比棉纤维容易沾上灰尘是由于人造纤维易带电，使灰尘产生静电感应而被吸引．而易带电的原因是绝缘性好，不易导走静电而使电荷积累，所以D正确．【答案】D3．(考查静电的应用和危害)以下叙述中属于静电危害的是________；属于静电防止的是________；属于静电利用的是________．A．在高大建筑物上安装避雷针B．人在地毯上行走后接触金属把手时有触电的感觉C．在油罐车上连接搭地铁链D．静电植绒、静电复印【解析】高大建筑物上的避雷针和油罐车上的搭地铁链是为了把产生的静电导走，属于静电的防止；利用静电的是在工厂中静电植绒、静电复印；人在地毯上行走时会有静电产生，当再接触金属把手时，身体上贮存的电荷就要从手上向把手上释放出来，手与把手间有电压，人会有触电的感觉．【答案】B A、C D4．(考查静电的产生)如图所示，某同学在桌上放两摞书，然后把一块洁净的玻璃板放在上面，使玻璃板离开桌面2～3 cm，在宽约0.5 cm的纸条上画出各种舞姿的人形，用剪刀把它们剪下来，放在玻璃板下面，再用一块硬泡沫塑料在玻璃上来回擦动，此时会看到小纸人翩翩起舞．下列做法能使实验效果更好的是()A．将玻璃板换成钢板B．向舞区哈一口气C．将玻璃板和地面用导线连接D．用一根火柴把舞区烤一烤【解析】小纸人翩翩起舞是静电现象，选项A、B、C都会消除静电，选项D有利于产生静电，能使实验效果更好．【答案】D§1.8 《静电场》整合与评价1．了解静电现象及其在生活和生产中的应用．2．知道点电荷，知道两个点电荷间相互作用的规律．3．了解静电场，理解电场强度，会用电场线描述电场．4．知道电势能、电势，理解电势差，了解电势差与电场强度的关系．5．了解电容器的电容，会解决带电粒子在电场中运动的简单问题．1．重点难点教学重点：电场中力的性质和能的性质的认识．教学难点：带电粒子在匀强电场中的运动．2．教学建议抓住和理清两条主线：一是电场力的性质，例如库仑定律的应用、电场强度的定义法、电场对电荷的作用力；二是电场的能的性质：充分理解电势、电势能、电势差、等势面等基本重要概念，理清电场力做功和电势能变化的关系．⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎧电荷、元电荷e ＝① C电荷守恒定律库仑定律：F ＝② ，适用于真空中的点电荷力的性质⎩⎪⎨⎪⎧电场强度⎩⎪⎨⎪⎧定义：E ＝③ ，方向与正电荷所受电场力的方向相同点电荷的场强E ＝k Q r 2电场线⎩⎪⎨⎪⎧电场线的疏密程度表示E 的大小电场线的切线方向即为E 的方向电场线从正电荷（或无穷远处）出发，终止于无穷远处（或负电荷）能的性质⎩⎪⎪⎨⎪⎪⎧电势φ＝Ep q ，是标量，但有正负，与零电势点的选取有关电势差U AB＝④ ，U AB＝⑤ ，是标量，但有正负等势面电场强度与电势差的关系：在匀强电场中E ＝⑥电场力做功⎩⎪⎨⎪⎧特点：与路径无关与电势能变化的关系：W AB＝⑦与电势差的关系：W AB＝⑧ 电容器⎩⎪⎨⎪⎧构造：由两块彼此靠近又互相绝缘的金属板构成电容⎩⎪⎨⎪⎧定义：C ＝⑨ 电容的单位：1 F ＝106 μF ＝1012pF 带电粒子在电场中的运动⎩⎨⎧带电粒子的加速：qU ＝12m v 2带电粒子的偏转：y ＝⑩ ，tan φ＝qULdm v2静电的应用及危害参考答案： ①1.6×10－19②k Q 1Q 2r 2 ③F q ④φA －φB ⑤W AB q ⑥U d⑦E p A －E p B ⑧qU AB ⑨Q U ⑩qUL 22dm v 20主题1：静电力的合成(1)如图甲所示，有两个带等量异种电荷的点电荷，在其连线的中垂线MN 上的任意一点P 处放一点电荷，其受到的静电力有何特点？(2)如图乙所示，有两个带等量同种电荷的点电荷，在其连线的中垂线MN 上的任意一点P 处放一点电荷，其受到的静电力有何特点？解答：(1)图甲中P 点的电荷实际受到的静电力为两个点电荷分别对它的静电力的合力，若P 点放的是正电荷，实际的静电力方向垂直MN 向右(如图丙所示)；若P 点放的是负电荷，实际的静电力方向垂直MN向左．(2)图乙中P点的电荷实际受到的静电力也为两个点电荷分别对它的静电力的合力．若P点放的是正电荷，实际的静电力方向沿MN指向M点(如图丁所示)；若P点放的是负电荷，实际的静电力方向沿MN指向N点．主题2：电场线问题：我们知道沿电场线方向电势降低，那么能否说电势降低的方向就是电场强度的方向？试根据图示加以说明．解答：由图可知从O点出发，沿不同的方向经过相同的距离始末位置间的电势差不同，即电势降低不同．所以，不能说电势降低的方向就是电场强度的方向，应该说电势降低最快的方向才是电场强度的方向．主题3：电势差与电场强度的关系的理解和应用(重点探究)问题：匀强电场的电场线是一簇等间距的平行直线，那么是否存在这样的电场，其电场线是一簇间距不等的平行直线，如图甲所示．根据电势差与电场强度的关系判断并说明判断过程．解答：电场线是一簇间距不等的平行直线的电场是不存在的．假设存在这样的电场，如图乙所示．作两个等势面，其中AA′在一个等势面上，BB′在另一个等势面上，AB、A′B′是与电场线平行的直线，由于AB直线所在处电场线较密，电场强度较大，A′B′直线所在处电场线较稀，电场强度较小，根据电势差与电场强度的关系U＝Ed可知，U AB＞U A′B′，但根据等势面的情况可知U AB＝U A′B′，这就自相矛盾了，所以这样的电场是不存在的．主题4：标量的正负号的意义问题：在中学物理中，正负号出现的频率极高，其物理含义也比较广泛．作为矢量的物理量，其正负号可表示物理量的方向与指定物理量正方向相同或相反，例如力、速度等．作为标量的物理量也可能带负号，如电荷量．请回顾一下我们所认识的带正负号的标量，说说它们的正负号表示的意思．解答：(1)摄氏温度的正负表示它比零摄氏度(冰水混合物)的温度高还是低，正值温度高于负值温度．(2)功的正负号表示做功的力是动力还是阻力(即表示两种相反的做功效果)，正功不一定大于负功．(3)势能正负号表示物体或电荷在该处的势能比零势能面处的势能多还是少，物体在零势能面上方位置时重力势能为正，在零势能面下方位置时重力势能为负．在选取同一零势能面的情况下，正的势能大于负的势能．(4)电荷量的正负表示所带电荷的性质(“＋”表示正电荷，“－”表示负电荷)，电荷量的多少应比较绝对值．一、电荷在电场中的平衡问题例1如图甲所示，A、B两带电小球的质量均为m，所带电荷量分别为q和－q，两球间用绝缘丝线2连接，A球又用绝缘丝线1悬挂在天花板上，在两球所在空间有方向向左的匀强电场，电场强度为E，平衡时细线都被拉紧．(1)平衡时的位置可能是图乙中()(2)两根绝缘丝线的张力大小为()A．FT1＝2mg，FT2＝（mg）2＋（qE）2B．FT1>2mg，FT2>（mg）2＋（qE）2C．FT1<2mg，FT2<（mg）2＋（qE）2D．FT1＝2mg，FT2<（mg）2＋（qE）2问1：如何确定丝线对物体的拉力方向？答1：沿丝线收缩的方向．问2：如何确定图中A、B平衡时的位置？答2：根据平衡时1、2两丝线拉力的方向．问3：分析丝线1的拉力，可取谁为研究对象？分析丝线2的拉力取谁为研究对象？答3：分析丝线1的拉力，可取A或A、B整体为研究对象，取A、B整体为研究对象更好，不需考虑A、B间静电力及丝线2的拉力；分析丝线2的拉力可取A或B为研究对象，研究B更简洁．【解析】(1)先将两个小球看做一个整体，对这个整体进行受力分析，可知其受到四个力的作用：竖直向下的重力2mg、丝线1的拉力FT1、水平向右的电场力qE(－q受到的力)和水平向左的电场力qE(＋q受到的力)，由共点力平衡条件知水平方向和竖直方向合力都为零，即整体受到丝线1的拉力与重力是一对平衡力，因此丝线1的位置应是竖直的．再隔离下面的B球进行受力分析，如图丙所示：向下的重力mg、丝线2的拉力FT2、水平向右的电场力qE和A球对B球的库仑引力F.要满足水平方向和竖直方向合力为零，丝线2必须向右倾斜，所以选项A正确．(2)对整体进行分析，由共点力平衡条件可得：竖直方向FT1＝2mg对B球分析可知：FT2＋F＝（mg）2＋（qE）2，F为A、B之间的库仑力，与FT2同向．所以FT2<（mg）2＋（qE）2，选项D正确．【答案】(1)A(2)D【点拨】电场力(库仑力)虽然本质上不同于重力、弹力、摩擦力，但是产生的效果是服从牛顿力学中的所有规律的，所以在计算其大小、方向时应按照电场的规律，而在分析力产生的效果时，应根据力学中的思路进行分析处理．电场中的平衡问题，是指物体的加速度为零的静止状态或匀速直线运动状态，属于“静力学”的范畴，只是在分析电荷受力时，除重力、弹力、摩擦力等外，还需要分析电场力．解题的一般思路为：①明确研究对象；②将研究对象隔离出来，分析其所受的全部外力，其中的电场力要根据电荷的正负及电场的方向来判断；③根据共点力平衡条件ΣF ＝0或ΣF x ＝0、ΣF y ＝0列出方程；④解出方程，求出结果，必要时进行讨论．二、带电粒子在电场中的运动例2 如图所示，平行金属板A 、B 水平放置，一个质量m ＝5×10－6 kg 的带电微粒以v 0＝2 m/s 的水平速度从两极板正中位置射入电场，A 、B 间距d ＝4 cm ，板长l ＝10 cm.(取g ＝10 m/s 2)(1)当A 、B 间的电压U AB ＝1.0×103 V 时，微粒恰好不发生偏转，求该微粒的电性和电荷量． (2)令B 板接地，要使该微粒能穿过电场，求A 板的电势．问1：电荷进入电场瞬间受什么力的作用？各沿什么方向？答1：电荷受电场力和重力作用，电场力竖直向上，重力竖直向下． 问2：什么条件下电荷向上偏？什么条件下电荷向下偏？答2：电场力大于重力时，电荷向上偏转；电场力小于重力时，电荷向下偏转． 问3：如B 板接地，其电势为多少？A 板电势与A 、B 间电势差有何关系？ 答3：若B 板接地，B 板电势为零，A 板电势等于A 、B 间的电势差．【解析】(1)匀强电场E ＝U AB d ＝1.0×1034×10－2 V/m ＝2.5×104V/m 根据题意可知该微粒带负电，有：qE ＝mg得：q ＝mg E ＝5×10－6×102.5×104 C ＝2.0×10－9C. (2)设A 板的电势为U 1时，微粒刚好从B 板的右端射出，则有：E 1＝U 1dd 2＝12at 2＝（mg －qE 1）l 22m v 20＝gl 22v 20－E 1ql 22m v 20＝gl 22v 20－U 1ql 22dm v 20 则：U 1＝(gl 22v 20－d 2)×2dm v 2ql2＝－600 V设A 板的电势为U 2时，微粒刚好从A 板的右端射出，则： d 2＝12a ′t 2＝（E 2q －mg ）l22m v 20 E 2＝dm v 20l 2q ＋mg q＝65000 N/C则：U 2＝E 2d ＝65000×0.04 V ＝2600 V即要使微粒从两板间飞出，则A 板的电势U 的取值范围为：－600 V ≤U ≤2600 V.【答案】(1)带负电 2.0×10－9 C (2)－600 V ≤U ≤2600 V【点评】带电粒子在电场中运动时应综合动力学、能量观点和临界条件进行分析，分析时要注意： ①带电粒子在电场中的运动应注意通过题目的明示或暗示来判断是否要考虑粒子的重力． ②带电粒子在匀强电场中做曲线运动时，注意利用运动学本身特点，如平抛运动特性或运动的独立性． ③带电粒子在电场中运动时，动能定理既适用于直线运动，又适用于曲线运动；不仅适用于匀强电场，也适用于非匀强电场．三、平行板电容器问题中的动态分析例3 如图甲所示，把一个平行板电容器接在电压U ＝10 V 的电源上，现进行下列四步操作：①合上S ；②在两板中央插入厚为d2的金属板；③打开S ；④抽出金属板．此时电容器两板间电势差为( )A ．0 VB ．10 VC ．5 VD ．20 V问1：电源开关闭合后，电容器正对面积或极板间距离发生变化时电容电压是否变化？ 答1：不变，等于电源电压．问2：断开开关后，电容器所带电荷量是否变化？ 答2：不变．问3：用什么关系分析电荷量和两极板间电压？ 答3：公式C ＝QU.问4：用什么关系分析电容器极板间场强的变化？ 答4：公式E ＝Ud.【解析】每一步操作造成的影响如下：(1)合上S ，电源对电容器充电至电压为U .设电容为C ，则电容器所带电荷量Q 1＝CU .板间形成一个匀强电场，场强为E 1＝Ud.(2)插入金属板，板的两侧出现等量异种的感应电荷，上下形成两个匀强电场区域，其宽度均为d4，由于整个金属板为等势体，则A 板与金属板之间、金属板与B 板之间的电势差均为U2，因此其场强为原来的2倍，即E 2＝2E 1(如图乙、丙所示)．显然，在插入金属板过程中，电源必须对A 、B 两板继续充电，板上电荷量增为原来的2倍，即Q 2＝2Q 1.(3)打开S ，A 、B 两板的电荷量保持不变，即Q 3＝Q 2＝2Q 1.(4)抽出板，电容器的电容仍为C ，而电荷量为2Q 1，所以两板间电势差变为2Q 1C ＝2U ＝20 V ，所以D选项正确．【答案】D。