题目内容

4.如图甲所示,两个平行金属板P、Q正对竖直放置,两板间加上如图乙所示的交变电压,t=0时,P板比Q板电势高U0,在两板的正中央M点有一电子在电场力作用下由静止开始运动(电子所受重力可忽略不计),已知电子在0~4t0时间内未与两板相碰,则下列说法中正确的是(  )
A.2t0~3t0时间内电子运动的速度方向向左,且速度大小逐渐减小
B.3t0~4t0时间内电子运动的速度方向向右,且速度大小逐渐减小
C.t0~2t0时间内电子的电势能增加
D.在3t0时刻电子的机械能最小

分析 平行板电容器两极板带电后形成匀强电场,带电离子在电场中受到力的作用,根据牛顿第二定律求出加速度,分析各时间段电子的运动性质;电场力做负功,电势能增加,机械能减小,电场力做正功,电势能减小,机械能增加.

解答 解:在0~t0时间内,P板电势高,场强方向水平向右,所以电子所受电场力方向向左,加速度方向也向左,所以电子向左做匀加速直线运动,在t0时刻,速度最大;在t0~2t0时间内,Q板电势高,场强方向水平向左,电子加速度向右,所以电子向左做匀减速直线运动,在2t0时刻,速度减为0;在2t0~3t0时间内,Q板电势高,场强方向水平向左,电子加速度向右,所以电子向右做匀加速直线运动,在3t0时刻,速度最大;3t0~4t0时间内,P板电势高,场强方向水平向右,所以电子所受电场力方向向左,加速度方向也向左,所以电子向右做匀减速直线运动,在4t0时刻,速度减为0,回到远处;所以:
A、在2t0~3t0时间内,电子运动的速度方向向右,且速度大小逐渐增大,故A错误;
B、在3t0~4t0时间内,电子运动的速度方向向右,且速度大小逐渐减小,故B正确;
C、在t0~2t0时间内,电子向左做匀减速直线运动,电场力做负功,电势能增加,故C正确;
D、在3t0时刻,速度最大,机械能最大,故D错误.
故选:BC.

点评 电子在极板间做往复运动,分析各时间段电子的运动性质是解答此题的关键.也可以画出电子运动的速度时间图象求解,难度适中.

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