Question

如圖所示，兩個(gè)有小孔S₁、S₂的平行金屬板M、N水平放置，并分別與電源的正負(fù)板相連，將一帶正電的小球從小孔正上方的P點(diǎn)無(wú)初速釋放，不計(jì)空氣阻力，小球恰好能穿過(guò)小孔S₂，下列情況中，小球仍能穿過(guò)S₂的是（　�。�

A．開(kāi)關(guān)S閉合，將N板向下平移一段距離

B．開(kāi)關(guān)S閉合，將M板向上平移一段距離

C．開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)，將N板向下平移一段距離

D．開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)，將M板向上平移一段距離

Answer 1

分析：由題小球恰好能穿過(guò)小孔S₂，小球到達(dá)小孔S₂時(shí)速度恰好為零，此過(guò)程小球的重力做功等于克服電場(chǎng)力做功．開(kāi)關(guān)S閉合，將N板向下或向上平移一段距離，電場(chǎng)力做功不變，而重力做功改變，根據(jù)動(dòng)能定理分析小球經(jīng)過(guò)小孔S₂時(shí)速度情況，確定小球能否穿過(guò)小孔．開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)，板間場(chǎng)強(qiáng)不變，小球下落與原來(lái)同樣的高度時(shí)，速度為零，再分析兩板移動(dòng)時(shí)，判斷小球能否穿過(guò)小孔．

解答：解：A、由題小球恰好能穿過(guò)小孔S₂，小球到達(dá)小孔S₂時(shí)速度恰好為零．此過(guò)程小球的重力做功等于克服電場(chǎng)力做功．開(kāi)關(guān)S閉合，將N板向下平移一段距離，電場(chǎng)力做功不變，重力做功增大，根據(jù)動(dòng)能定理分析可知，小球經(jīng)過(guò)小孔S₂時(shí)有向下的速度，一定能穿過(guò)小孔．故A正確．
B、開(kāi)關(guān)S閉合，將M板向上平移一段距離，小球的重力做功等于克服電場(chǎng)力做功，根據(jù)動(dòng)能定理分析可知，小球到達(dá)小孔S₂時(shí)速度恰好為零，不能穿過(guò)小孔．故B錯(cuò)誤．
C、開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)，電容器電量不變，距離變化，但板間場(chǎng)強(qiáng)不變，將N板向下平移一段距離，小球下落與原來(lái)同樣的高度時(shí)，速度為零，然后返回，不能穿過(guò)小孔．故C錯(cuò)誤．
D、開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)，電容器電量不變，距離變化，但板間場(chǎng)強(qiáng)不變，將M板向上平移一段距離時(shí)，到達(dá)小孔S₂時(shí)，重力做功小于電場(chǎng)力做功，可知未達(dá)到小孔S₂時(shí)速度已經(jīng)減為零返回了．故D錯(cuò)誤．
故選：A．

點(diǎn)評(píng)：本題應(yīng)用動(dòng)能定理分析小球的運(yùn)動(dòng)情況．根據(jù)動(dòng)能定理：當(dāng)總功為正值時(shí)，動(dòng)能增加；當(dāng)總功為負(fù)值時(shí)，動(dòng)能減小．在分析物體的運(yùn)動(dòng)情況時(shí)經(jīng)常用到．