Question

20．如图所示，平行板电容器水平放置，电源通过二极管给电容充电，上、下极板正中有一小孔，质量为m，电荷量为-q的小球从小孔正上方高h处由静止开始下落，穿过小孔到达下极板小孔处速度恰为零（空气阻力忽略不计，极板间电场可视为匀强电场），则将上极板稍向上移动．则（　　）

• A． 若将上级板稍向上移动，则小球到达下极板小孔处速度恰为零
• B． 若将上级板稍向下移动，则小球到达下极板小孔处速度恰为零
• C． 若将下级板稍向上移动，则小球到达下极板小孔处速度就已为零
• D． 若将下级板稍向下移动，则小球到达下极板小孔处速度恰为零

Answer 1

分析 若将上级板稍向上移动，分析电容器的电容、板间场强如何变化，根据粒子的受力情况分析小球到达下极板小孔处的速度．
若将上级板稍向下移动，根据动能定理求出小球恰好到达下极板时重力做功与电场力做功的关系，从而通过功能关系判断下极板上移后能否到达下极板．同理分析上极板移动时，小球的运动情况．

解答 解：A、若将上级板稍向上移动，电容器的电容减小，而电压不变，由Q=CU知，电容器的带电量要减少，但由于二极管有单向导电，电容器不能放电，所以电容器的带电量不变，根据推论可知，电容器板间场强不变，则小球所受的电场力不变，重力也不变，则小球的运动情况不变，因此，小球到达下极板小孔前速度就为零了，故A错误．
B、若将上级板稍向下移动，电容器的电容增大，电压不变，由Q=CU知，电容器的带电量要增大，电容器充电．由于电容器板间电压不变，则小球到达下极板处时重力和电场力做功不变，由动能定理可知，小球到达下极板小孔处速度仍为零，故B正确．
C、若将下级板稍向上移动，由上分析可知，电容器板间场强不变，小球的运动情况不变，小球到达下极板小孔处仍有向下的速度，故C错误．
D、若将下级板稍向下移动，电容器板间电压不变，则小球到达下极板小孔处时，电场力做功不变，而重力做功增大，由动能定理可知，小球到达下极板小孔处仍有向下的速度，故D错误．
故选：B

点评 本题的关键要抓住电容器板间的电压不变，分析出电场强度的变化，结合动能定理和牛顿第二定律分析小球的运动情况．