Question

2．如圖所示，一水平放置的平行板電容器其間距為d，兩極板分別與電池的兩極相連，上極板中央有一小孔，小孔對(duì)電場(chǎng)的影響可以忽略不計(jì)．開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，小孔正上方$\fracr9ca6zg{3}$處有一帶正電的粒子，粒子由靜止開(kāi)始下落恰好能到達(dá)下極板但沒(méi)有與下極板接觸，下列說(shuō)法正確的是（　　）

• A． 保持開(kāi)關(guān)閉合，若將下極板上移$\fracl9tlssc{2}$，粒子將在距上級(jí)板$\fracnxkr07x{3}$處返回
• B． 保持開(kāi)關(guān)閉合，若將下極板上移$\fracqccj411{2}$，粒子將在距上級(jí)板$\fracr96a9ck{5}$處返回
• C． 斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，若將下極板上移$\fracw4nvrss{5}$，粒子將能返回原處
• D． 斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，若將上極板上移$\fracnfpwx56{5}$，粒子將能返回原處

Answer 1

分析 下極板未移動(dòng)時(shí)，帶電粒子到達(dá)下極板處返回，知道重力做功與電場(chǎng)力做功之和為零，向上移動(dòng)下極板，若運(yùn)動(dòng)到下極板，重力做功小于克服電場(chǎng)力做功，可知不可能運(yùn)動(dòng)到下極板返回，根據(jù)動(dòng)能定理，結(jié)合電勢(shì)差大小與d的關(guān)系，求出粒子返回時(shí)的位置．

解答 解：A、B、對(duì)下極板未移動(dòng)前，從靜止釋放到速度為零的過(guò)程運(yùn)用動(dòng)能定理得：$mg•\frac{4}{3}d-qU=0-0$．
若將下極板上移$\fracpls5pik{2}$，設(shè)運(yùn)動(dòng)到距離上級(jí)板x處返回．
根據(jù)動(dòng)能定理得：$mg•（\fracch8dler{3}+x）-q\frac{x}{（d-\frac{1}{2}d）}•U=0-0$
聯(lián)立兩式解得：x=$\fracn5sdhhs{5}$．故A錯(cuò)誤，B正確；
C、開(kāi)關(guān)斷開(kāi)后，電量不變，移動(dòng)極板電場(chǎng)E不變．下極板上移時(shí)，極板之間的電壓減小，粒子將打在板上．故C錯(cuò)誤；
D、上級(jí)板上移時(shí)，移動(dòng)極板電場(chǎng)E不變，板間電壓增大，粒子定能返回．故D正確．
故選：BD．

點(diǎn)評(píng) 該題考到了帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)、電容器、功能關(guān)系等知識(shí)點(diǎn)，是一道比較綜合的電學(xué)題，難度較大．這類(lèi)題應(yīng)該以運(yùn)動(dòng)和力為基礎(chǔ)，結(jié)合動(dòng)能定理求解．