题目内容

如图,A、B为水平放置的平行金属板,两板相距为d,分别与电源两极相连.两板的中央各有小孔M和N,今有一带电质点,自A板上方相距为d的P点由静止开始自由下落(P、M、N在同一竖直线上),空气阻力不计,到达N孔时速度恰好为零,然后沿原路径返回.若保持两极板间电压不变,则( )

A.若把A板向下平移一小段距离,质点自P点自由下落后将穿过N孔继续下落
B.若把B板向上平移一小段距离,质点自P点自由下落后将穿过N孔继续下落
C.若把B板向下平移一小段距离,质点自P点自由下落后将穿过N孔继续下落
D.以上说法都不正确
【答案】分析:一带电质点自A板上方相距为d的P点由静止自由下落(P、M、N在同一竖直线上),空气阻力不计,到达N孔时速度恰好为零,然后沿原路返回,根据动能定理知,在此过程中重力做功与电场力做功大小相等.移动上下极板,抓住两板间的电势差不变,通过动能定理判断带电质点的运动情况.
解答:解:A、由题设条件知,mg?2d-qU=0,知电场力做功等于重力做功的大小.把A板向上平移一小段距离,质点自P点自由下落,根据动能定理知,mg?2d-qU=0,小球到达N点速度为零然后返回.若将A板向下移动一小段距离,根据动能定理知,mg?2d-qU=0,小球到达N点速度也为零然后返回.故A错误.
B、C、把B板向上平移一小段距离,根据动能定理知,h<2d,mgh-qU<0,知小球未到达N点速度已减为零,然后返回.把B板向下平移一小段距离后,根据动能定理知,h>2d,mgh-qU>0,知小球到达N点速度不为零,小球会穿过N孔继续下落.故B错误.C正确.
故选C.
点评:对于本题选择全过程为研究过程,运用动能定理进行求解比较方便,在运用动能定理时,抓住电势差不变,电场力做功不变,比较电场力做功与重力做功的关系进行分析.
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