Question

4．一水平放置的平行板電容器的兩極板間距為d，極板分別與電池兩極相連，上極板中心有一小孔（小孔對(duì)電場(chǎng)的影響可忽略不計(jì)）．小孔正上方$\fracxqvzlvv{2}$處的P點(diǎn)有一帶電粒子，該粒子從靜止開始下落，經(jīng)過小孔進(jìn)入電容器，并在下極板處（未與極板接觸）返回．若將下極板向上平移$\fracl9p4ytz{4}$，則從P點(diǎn)開始下落的相同粒子將（　�。�

• A． 打到下極板上
• B． 在下極板處返回
• C． 在距上極板$\frac{2}{5}$d處返回
• D． 在距上極板$\fracs6pjw6q{2}$處返回

Answer 1

分析 分別研究?jī)煞N情況：一是下極板未移動(dòng)時(shí)，帶電粒子到達(dá)下極板處返回，知道重力做功與電場(chǎng)力做功之和為零；二是向上移動(dòng)下極板，若運(yùn)動(dòng)到下極板，重力做功小于克服電場(chǎng)力做功，可知不可能運(yùn)動(dòng)到下極板返回，根據(jù)動(dòng)能定理，結(jié)合電勢(shì)差大小與d的關(guān)系，求出粒子返回時(shí)的位置．

解答 解：對(duì)下極板未移動(dòng)前，從靜止釋放到速度為零的過程，運(yùn)用動(dòng)能定理得，
   mg•$\frac{3}{2}$d-qU=0．
將下極板向上平移$\fracrkzkll9{4}$，設(shè)運(yùn)動(dòng)到距離上極板x處返回．
根據(jù)動(dòng)能定理得：
   mg•（$\fracseyqqbw{2}$+x）-q$\frac{U}{\frac{3d}{4}}$x=0
聯(lián)立兩式解得x=$\frac{1}{2}$d．即粒子將在距上極板$\fracjbejpoz{2}$處返回，故D正確，A、B、C錯(cuò)誤．
故選：D．

點(diǎn)評(píng) 該題考到了帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)、電容器、功能關(guān)系等知識(shí)點(diǎn)，是一道比較綜合的電學(xué)題，難度較大．這類題應(yīng)該以運(yùn)動(dòng)和力為基礎(chǔ)，結(jié)合動(dòng)能定理求解．