Question

如圖所示，D是一只二極管，A、B是水平放置的平行板電容器的極板，重力可以忽略不計(jì)的帶電粒子以速度v₀水平射入電場，且剛好沿下極板B的邊緣以速率v飛出．若保持其中一個(gè)極板不動(dòng)而把另一個(gè)極板移動(dòng)一小段距離，粒子仍以相同的速度v₀從原處飛入，則下列判斷正確的是（　　）

• A、若上極板A不動(dòng)，下極板B上移，粒子仍沿下極板 B的邊緣以速率v飛出
• B、若上極板A不動(dòng)，下極板B上移，粒子將打在下板B上，速率大于v
• C、若下極板B不動(dòng)，上極板A上移，粒子將從板間飛出，速率小于v
• D、若下極板B不動(dòng)，上極板A上移，粒子仍沿下極板B的邊緣以速率v飛出

Answer 1

分析：若上極板A不動(dòng)，下極板B上移，則電容器電容增大，繼續(xù)充電，二極管正向?qū)�通，充電可以正常進(jìn)行，則E=

U

d

場強(qiáng)變大，根據(jù)平拋規(guī)律判斷粒子能否飛出，根據(jù)動(dòng)能定理判斷粒子飛出時(shí)的速率變化；
若下極板B不動(dòng)，上極板A上移，則電容器電容減小，電容器應(yīng)該要放電，但是二極管反向截止，故電容器上電荷量不變?nèi)缓蠓治鰣鰪?qiáng)的變化．

解答：解：A、若上極板A不動(dòng)，下極板B上移，則電容器電容增大，繼續(xù)充電，二極管正向?qū)�通，充電可以正常進(jìn)行，則E=

U

d

場強(qiáng)變大，
粒子做類平拋運(yùn)動(dòng)，到達(dá)下極板時(shí)垂直極板方向上發(fā)生的位移：d_y=

1

2

at²①
a=

qE

m

②
得：t=

2mdy qE

；
平行極板方向位移：L=v₀t=v₀

2mdy qE

；
由前面分析知E變大、下極板上移則d_y變小，故L變小，即粒子沒有飛出極板而是打在下極板上，
根據(jù)動(dòng)能定理：qU

dy

d

=

1

2

mv²-

1

2

mv₀²
下極板上移后

dy

d

減小，則v減小，即打在下極板的速率小于v，故AB錯(cuò)誤；
C、若下極板B不動(dòng)，上極板A上移，則電容器電容減小，電容器應(yīng)該要放電，但是二極管反向截止，故電容器上電荷量不變，
E=

U

d

=

Q C

d

=

Q

Cd

=

Q

?s 4πkd ?d

=

4πkQ

?s

，則由式子可以看出E不變，則粒子仍按原軌跡運(yùn)動(dòng)，又下極板不動(dòng)，故粒子仍從下極板邊緣以速率v飛出，故C錯(cuò)誤D正確．
故選：D．

點(diǎn)評：本題關(guān)鍵是注意二極管的特點(diǎn)，由于二極管的正向?qū)�通則電容器充電可以照常進(jìn)行，但二極管反向截止，故二極管的放電不能正常進(jìn)行，導(dǎo)致電容器電容減小時(shí)電荷量不變，此時(shí)相當(dāng)于電容器與電源斷開的情形．