Question

5．如圖所示，水平放置的兩平行金屬板與一直流電源相連，一帶正電的粒子僅在重力和電場力作用下以初速度沿圖中直線從A運動到B，現(xiàn)將平行金屬板分別以O(shè)、O′為圓心在平面內(nèi)同向旋轉(zhuǎn)相同角度（角度不太大，致平行金屬板并不會與AB線相交）后，對該粒子的運動情況分析正確的是（　�。�

• A． 粒子的重力勢能可能會變小
• B． 若平行金屬板逆時針轉(zhuǎn)動，則帶電粒子一定能夠沿直線從A運動到B
• C． 若平行金屬板順時針轉(zhuǎn)動，則帶電粒子電勢能一定減小
• D． 無論平行金屬板如何轉(zhuǎn)動，帶電粒子的動能一定增加

Answer 1

分析 帶電粒子原來沿直線運動，電場力與重力平衡．當(dāng)將平行金屬板分別以O(shè)、O′為圓心在平面內(nèi)同向旋轉(zhuǎn)相同角度時，此時P受到重力、電場力，合力向左或向右，故粒子做水平做勻變速直線運動，再分析粒子的動能和電勢能的變化．

解答 解：設(shè)板間距離原來為d．帶電粒子原來僅在重力和電場力作用下沿水平直線運動，所受的電場力和重力必定平衡，粒子做勻速直線運動，則電場力方向應(yīng)豎直向上，大小與重力相等，即有mg=qE=q$\frac{U}vvspmwk$．
若平行金屬板順時針轉(zhuǎn)動較小角度α，此時粒子受到豎直向下的重力、垂直金屬板的電場力，電場力方向與豎直方向的夾角為α，如圖．
，則由幾何知識得知：轉(zhuǎn)過α角時，板間距離為dcosα，板間場強為E′=$\frac{U}{dcosα}$，電場力為F=qE′=$\frac{qU}{dcosα}$，電場力方向與豎直方向的夾角為α，豎直方向的分力為 Fcosα=$\frac{qU}brhurbe$．則得 Fcosα=mg，此時粒子在豎直方向上受力平衡，其合力水平向右，故帶電粒子沿AB直線水平向右作勻加速直線運動，重力不做功，重力不變，電場力做正功，電勢能減小，動能增大．
同理，若平行金屬板逆時針轉(zhuǎn)動，則帶電粒子將沿AB直線水平向右作勻減速直線運動，電場力做負(fù)功，電勢能增大，動能減小，而且粒子不一定能運動到B．故C正確，ABD錯誤．
故選：C

點評 本題要能根據(jù)運動情況分析粒子的受力情況，也能根據(jù)粒子的受力情況判斷其運動情況，關(guān)鍵要正確受力分析，根據(jù)牛頓第二定律判斷運動情況．