Question

4．一水平放置的平行板電容器的兩極板間距為d，極板分別與電池兩極相連，上極板中心有一小孔（小孔對電場的影響可忽略不計）．小孔正上方$\frac41k4rkb{2}$處的P點有一帶電粒子，該粒子從靜止開始下落，經(jīng)過小孔進入電容器，并在下極板處（未與極板接觸）返回．若將下極板向上平移$\frac6hal0rk{4}$，則從P點開始下落的相同粒子將（　　）

• A． 打到下極板上
• B． 在下極板處返回
• C． 在距上極板$\frac{2}{5}$d處返回
• D． 在距上極板$\frac2wmngdm{2}$處返回

Answer 1

分析 分別研究兩種情況：一是下極板未移動時，帶電粒子到達下極板處返回，知道重力做功與電場力做功之和為零；二是向上移動下極板，若運動到下極板，重力做功小于克服電場力做功，可知不可能運動到下極板返回，根據(jù)動能定理，結(jié)合電勢差大小與d的關(guān)系，求出粒子返回時的位置．

解答 解：對下極板未移動前，從靜止釋放到速度為零的過程，運用動能定理得，
   mg•$\frac{3}{2}$d-qU=0．
將下極板向上平移$\frac0kkawko{4}$，設(shè)運動到距離上極板x處返回．
根據(jù)動能定理得：
   mg•（$\fracpnm0joh{2}$+x）-q$\frac{U}{\frac{3d}{4}}$x=0
聯(lián)立兩式解得x=$\frac{1}{2}$d．即粒子將在距上極板$\fracze0eywf{2}$處返回，故D正確，A、B、C錯誤．
故選：D．

點評 該題考到了帶電粒子在電場中的運動、電容器、功能關(guān)系等知識點，是一道比較綜合的電學題，難度較大．這類題應該以運動和力為基礎(chǔ)，結(jié)合動能定理求解．