Question

20．如圖所示，平行板電容器上、下極板距離為d，極板分別與電池兩極相連，上極板中心有一小孔（小孔對(duì)電場(chǎng)的影響可忽略不計(jì)）小孔正上方$\fracamu7hle{2}$處的P點(diǎn)有一帶電粒子，該粒子從靜止開(kāi)始下落，經(jīng)過(guò)小孔進(jìn)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$\fracy77otmy{3}$，則從粒子由P點(diǎn)由靜止開(kāi)始下落，粒子將（　　）

• A． 打到下極板上
• B． 在下極板處返回
• C． 在距上極板$\frac{2d}{5}$處返回
• D． 在距上極板$\frac7rdahp7{2}$處返回

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：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：
$mg•\frac{3}{2}d-qU=0$，
將下極板向上平移$\fraceiu7zhi{3}$，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：
$mg（\fracafrsx2t{2}+x）-q\frac{U}{\frac{2d}{3}}x=0$，
聯(lián)立兩式解得：x=$\frac{2}{5}d$．故C正確，ABD錯(cuò)誤．
故選：C

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．