如图所示，一平行板电容器的两极板与一电压恒定的电源相连，极板水平放置且下极板接地，极板间距为d，在下极板上叠放一厚度为l的金属板，其上部空间有一带负电的粒子P静止在电容器

Question

如图所示，一平行板电容器的两极板与一电压恒定的电源相连，极板水平放置且下极板接地，极板间距为d，在下极板上叠放一厚度为l的金属板，其上部空间有一带负电的粒子P静止在电容器中，当把金属板从电容器中快速抽出后，粒子P开始运动，重力加速度为g．则金属板抽出瞬间粒子运动的加速度为___，此时粒子的电势能___（填“增大”、“不变”或“减小”）．

Answer 1

粒子受重力和电场力，开始时平衡，有：
mg=q(U)/(d-l) ①
当把金属板从电容器中快速抽出后，根据牛顿第二定律，有：
mg-q(U)/(d)=ma  ②
联立①②解得：
a=(l)/(d)g
由于极板间的距离增大，故极板间的电场强度减小，P点到上极板的距离不变，故P点到上极板间的电压减小，故P点的电势能减小，
故答案为：(l)/(d)g，减小