能量在轉(zhuǎn)化的過程中往往與做功密切相關(guān)，電容器充電過程中的功能關(guān)系同樣如此。電容器不僅可以儲(chǔ)存電荷，也是重要的儲(chǔ)能器件。對(duì)電容為C的電容器（原來不帶電）充電，如圖1所示，已知電源的電動(dòng)勢為E。
（1）圖2中畫出了電容器兩極間的電勢差u隨電荷量q的變化圖像，在圖中取一電荷量的微小變化量Δq,請(qǐng)類比直線運(yùn)動(dòng)中由v-t圖像求位移的方法，說明圖中小陰影矩形的“面積”所表示的物理含義；并計(jì)算電容器電壓為U時(shí)電容器儲(chǔ)存的電能E_p。
（2）請(qǐng)結(jié)合電動(dòng)勢的定義，求電容器充電過程中電源內(nèi)部非靜電力所做的功W；并與充電過程中電容器增加的電能ΔE_p相比較，說明兩者“相等”或“不相等”的原因。
（3）電容器的電能是儲(chǔ)存在電場中的，也稱電場能。若定義單位體積內(nèi)的電場能量為電場能量密度ρ。某同學(xué)猜想ρ應(yīng)當(dāng)與該處的場強(qiáng)E_場的平方成正比，即。已知平行板電容器的電容，s為兩極板的正對(duì)面積，d為極板間距，k為常數(shù)，兩極板間為真空，板間電場可視為勻強(qiáng)電場。不計(jì)電容器電場的邊緣效應(yīng)。
a.請(qǐng)以電容器內(nèi)儲(chǔ)存的電場能為例論證該同學(xué)的猜想是否正確。
b.電容器充電后與電源斷開并保持電荷量不變，已知此時(shí)的電場能量密度為ρ₀?，F(xiàn)固定其中一極板，緩慢拉開另一極板（保持兩極板正對(duì)），使板間距增加Δd,請(qǐng)分析說明，在此過程中電場能量密度如何變化；并求出此過程中外力所做的功W′（用ρ₀、s和Δd表示）。

【考點(diǎn)】電容器的動(dòng)態(tài)分析（U不變）——板間距離變化；電容的概念、單位與物理意義．

【答案】見試題解答內(nèi)容