Question

13．如图所示为某粒子分析器的简化结构，金属板P、Q相互平行，两板通过直流电源、开关相连，其中Q板接地．一束带电粒子，从a处以一定的初速度平行于金属板P、Q射入两板之间的真空区域，经偏转后打在Q板上如图所示的位置．在其他条件不变的情况下，要使该粒子束能从Q板上b孔射出（不计粒子重力和粒子间的相互影响），下列操作中可能实现的是（　　）

• A． 保持开关S闭合，适当上移P极板
• B． 保持开关S闭合，适当左移P极板
• C． 先断开开关S，再适当上移P极板
• D． 先断开开关S，再适当左移P极板

Answer 1

分析 根据开关闭合与断开两种情况，当闭合时，电压不变，变化极板间距，导致电场强度变化，再根据牛顿第二定律，结合运动学公式，即可求解；
当断开时，电量不变，根据$E=\frac{U}{d}=\frac{4πkQ}{{?}_{r}^{\;}S}$，从而根据正对面积来确定电场强度变化，从而求解

解答 解：A、保持开关S闭合，两极板间的电压不变，适当上移P极板，两极板间的距离增大，根据$E=\frac{U}{d}$知场强变小，带电粒子的加速度$a=\frac{qE}{m}$变小，竖直方向$y=\frac{1}{2}a{t}_{\;}^{2}$，时间变长，水平方向的位移$x={v}_{0}^{\;}t$变大，该粒子可能从Q板上的b孔射出，故A正确；
B、保持开关S闭合，适当左移P极板，两极板间的距离不变，根据$E=\frac{U}{d}$知场强大小不变，根据$a=\frac{qE}{m}$知加速度大小不变，根据$y=\frac{1}{2}a{t}_{\;}^{2}$知运动时间相等，根据$x={v}_{0}^{\;}t$知水平位移不变，粒子打在Q板上的位置不变，故B错误；
C、先断开开关S，金属板P、Q所带的电荷量Q不变，电容$c=\frac{{?}_{r}^{\;}S}{4πkd}$，结合$c=\frac{Q}{U}$，电场强度$E=\frac{U}{d}=\frac{Q}{Cd}=\frac{Q}{\frac{{?}_{r}^{\;}S}{4πkd}×d}=\frac{4πkQ}{{?}_{r}^{\;}S}$，场强不变，粒子所受的电场力不变，加速度不变，粒子仍然打在下极板的原位置，故C错误；
D、断开开关S，电容器所带的电荷量不变，左移P极板，正对面积S减小，根据$C=\frac{{?}_{r}^{\;}S}{4πkd}$知，电容减小，由$U=\frac{Q}{C}$知两极板间的电压增大，场强增大，加速度增大，根据$y=\frac{1}{2}a{t}_{\;}^{2}$，时间减小，由$x={v}_{0}^{\;}t$知水平位移减小，故落点在原位置的左侧，故D错误；
故选：A

点评 考查极板上下移动，及左右移动，与极板间的电场强度变化的关系，掌握增大射程与电场力的关系是解题的关键．