Question

13．水平放置的平行板電容器兩板間距離為d，極板保持跟電源相連，電容器上板中心有一小孔（小孔對電場的影響可以忽略不計），小孔的正上方d處的P點有一帶電粒子，該粒子從靜止開始下落，經(jīng)過小孔進入電容器，并在下極板處（未與極板接觸）返回．之后將下極板向上平移$\fracmk2flwr{3}$，再從P點靜止釋放相同的粒子，下列說法正確的是（　�。�

• A． 粒子下落到最低點的過程中，減少的重力勢能大于增加的電勢能
• B． 粒子下落到最低點的過程中，減少的機械能等于增加的電勢能
• C． 第二次釋放粒子，粒子將在距上板$\fract6u2dbk{2}$處返回
• D． 第二次釋放粒子，粒子將在距上板$\frac5q0co0q{3}$處返回

Answer 1

分析 在下落過程中，根據(jù)動能定理即可判斷減少的重力勢能與增加的電勢能的關(guān)系及減少的機械能與增加的電勢能關(guān)系；下極板未移動時，帶電粒子到達下極板處返回，知道重力做功與電場力做功之和為零，向上移動下極板，若運動到下極板，重力做功小于克服電場力做功，可知不可能運動到下極板返回，根據(jù)動能定理，結(jié)合電勢差大小與d的關(guān)系，求出粒子返回時的位置

解答 解：A、粒子在下落過程中受重力和電場力根據(jù)動能定理可得W_重-W_電=0-0，減少的重力勢能等于于增加的電勢能，故A錯誤；
B、粒子下落到最低點的過程中，電場力做負功，根據(jù)A可知，減少的機械能等于增加的電勢能，故B正確；
C、解：對下極板未移動前，從靜止釋放到速度為零的過程運用動能定理得：mg•2d-qU=0-0．
將下極板向上平移$\fracdy1etnu{3}$，設(shè)運動到距離上級板x處返回．根據(jù)動能定理得：$mg•（d+x）-x\frac{qU}{\frac{2}{3}d}=0-0$
聯(lián)立兩式解得x=$\fracjwk8qwn{2}$，故C正確，D錯誤．
故選：BC

點評 該題考到了帶電粒子在電場中的運動、電容器、功能關(guān)系等知識點，是一道比較綜合的電學題，難度較大．這類題應(yīng)該以運動和力為基礎(chǔ)，結(jié)合動能定理求解