题目内容
【题目】如图所示，电容器固定在一个绝缘座上，绝缘座放在光滑水平面上，平行板电容器板间距离为d，右极板有一小孔，通过孔有绝缘杆，左端固定在左极板上，电容器极板连同底座、绝缘杆总质量为M。给电容器充电后，有一质量为m的带正电环恰套在杆上以某一速度v0对准小孔向左运动，设带电环不影响电容器极板间电场的分布。带电环进入电容器后距左极板的最小距离为d/2，则
A. 带电环与左极板相距最近时的速度
B. 此过程中电容器移动的距离
C. 此过程屮电势能的变化量
D. 带电环减少的动能大于电容器增加的动能
【答案】BCD
【解析】试题分析：带电环与极板间相距最近时两者速度相等，选取带电环与电容器构成的系统作为研究对象，根据动量守恒定律，即可求出带电环与左极扳相距最近时的速度大小；结合运动学公式求解电容器移动的距离；在此过程，系统中，带电小环动能减少，电势能增加，同时电容器等的动能增加，系统中减少的动能全部转化为电势能．
带电环进入电容器后在电场力的作用下做初速度为v0的匀减速直线运动，而电容器则在电场力的作用下做匀加速直线运动，当它们的速度相等时，带电环与电容器的左极板相距最近，由系统动量守恒定律可得
，解得
，A错误；该过程中电容器向左做匀加速直线运动根据运动学基本公式得
，环向左做匀减速直线运动，由公式得
，根据位移关系有
，解得
，B正确；在此过程，系统中，带电小环动能减少，电势能增加，同时电容器等的动能增加，系统中减少的动能全部转化为电势能，所以
，联立得
，C正确；在此过程，系统中，带电小环动能转化为电势能和电容器的动能，故D正确．
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