题目内容

7.如图所示,两平行金属板M、N与电源相连,电键S闭合后其间形成匀强电场,不计重力的带电粒子从M极板边缘A处,以一定初速度垂直于电场方向射入,最终沿AB轨迹打在N板上.现用两种不同方法改变装置:
方法一、S始终闭合,通过绝缘柄将N板平行远离M板
方法二、S断开,通过绝缘柄将N板平行远离M板
装置改变后,仍将带电粒子从A处以原速射入电场,则粒子的运动轨迹是(  )
A.按方法一,可能沿轨迹AC运动B.按方法一,一定沿轨迹AB运动
C.按方法二,一定沿轨迹AB运动D.按方法二,可能沿轨迹AD运动

分析 以一定速度垂直进入偏转电场,由于速度与电场力垂直,所以粒子做类平抛运动.这样类平抛运动可将看成沿初速度方向的匀速直线与垂直于初速度方向匀加速直线运动.根据运动学公式解题.根据场强公式,电容定义式和决定式进行讨论场强变化,再由牛顿第二定律可得加速度变化情况.

解答 解:AB、按方案一,S始终闭合,即两极板电势差不变,通过绝缘柄将N板平行远离M板,即是增大板间距离,由E=$\frac{U}{d}$可知,场强减小,由a=$\frac{qE}{m}$可知,加速度减小,由y=$\frac{1}{2}$at2可知,竖直方向经相同位移,时间变大,则由x=v0t可得水平位移变大,所以可能沿轨迹AC运动,故A正确,B错误;
CD、按方法二,S断开,电量不变,则E=$\frac{U}{d}$=$\frac{\frac{Q}{C}}{d}$=$\frac{Q}{d×\frac{?S}{4πkd}}$=$\frac{4πkQ}{?S}$,场强与距离无关,即场强不变,加速度不变,所以装置改变后,仍将带电粒子从A处以原速射入电场,则粒子的运动轨迹一定沿轨迹AB运动,故C正确,D错误.
故选:AC.

点评 带电粒子在电场中偏转时做匀加速曲线运动.应用处理类平抛运动的方法处理粒子运动,关键在于分析临界条件.S始终闭合,即两极板电势差不变,S断开,电量不变;同时注意当电荷量不变时,只改变两板间的距离,则E不变.

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