题目内容

11.如图所示,水平放置的两个平行金属板,上板带负电,下板带等量的正电,三个质量相等,分别带正电、负电和不带电的粒子从极板的左侧P点以相同的水平初速度进入电场中,分别落在正极板的a、b、c三处,由此可知(  )
A.粒子a带正电,b不带电,c带负电
B.三个粒子在电场中运动的时间相等
C.三个粒子在电场中的加速度aa<ab<ac
D.三个粒子到达正极板的动能Eka>Ekb>Ekc

分析 由图,电容器上极板带负电,下极板带正电,平行板间有竖直向上的匀强电场,正电荷在电场中受到向上的电场力,负电荷受到向下的电场力,不带电的小球做平抛运动,带负电的小球做类平抛运动,加速度比重力加速度大,带正电的小球做加速度比重力加速度小的类平抛运动.由此根据平抛和类平抛运动规律求解.

解答 解:A、B、C根据题意,三小球在水平方向做匀速直线运动,则有x=v0t,v0相同,则水平位移x与运动时间t成正比,由图看出,水平位移的关系为xa<xb<xc,则运动时间关系为tA<tB<tc.竖直方向上三个粒子都做初速度为0的匀加速直线运动,到达下极板时,在竖直方向产生的位移y相等:y=$\frac{1}{2}$at2,则知加速度关系为 aA>aB>aC.由牛顿第二定律得知三个小球 的合力关系为  FA>FB>FC.由于平行板间有竖直向上的电场,正电荷在电场中受到向上的电场力,向下的合力最小,向下的加速度最小,负电荷受到向下的电场力,向下的合力最大,向下的加速度最大,不带电的小球做平抛运动,加速度为重力加速度g,可知,落在a点的颗粒带负电,c点的带正电,b点的不带电.故ABC错误,
D、由以上分析可知,FA>FB>FC.则竖直位移相同,则可知外力做功a最大,c最小;则由动能定理可知三个粒子到达正极板的动能Eka>Ekb>Ekc,故D正确;
故选:D

点评 确认不带电小球做平抛运动,带电小球做类平抛运动,分水平和竖直方向分析小球的运动,水平方向匀速直线运动,竖直方向初速度为0的匀加速直线运动,由运动的合成与分解进行分析.

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