一水平放置的平行板电容器的两极板间距为d,极板分别与电池两极相连,上极板中心有一小孔(小孔对电场的影响可忽略不计).小孔正上方d2处的P点有一带电粒子,该粒子从静止开始下落,经过小孔进入电容器,并在下极板处(未与极板接触)返回.若将下极板向上平移d3,则从P点开始下落的相同粒子将(  )A. 打到下极板上B. 在下极板处返回C. 在距上极板d2处返回D. 在距上极板25d处返回

问题描述:

一水平放置的平行板电容器的两极板间距为d,极板分别与电池两极相连,上极板中心有一小孔(小孔对电场的影响可忽略不计).小孔正上方

d
2
处的P点有一带电粒子,该粒子从静止开始下落,经过小孔进入电容器,并在下极板处(未与极板接触)返回.若将下极板向上平移
d
3
,则从P点开始下落的相同粒子将(  )
A. 打到下极板上
B. 在下极板处返回
C. 在距上极板
d
2
处返回
D. 在距上极板
2
5
d处返回

对下极板未移动前,从静止释放到速度为零的过程运用动能定理得,mg•(

1
2
+1)d-qU=0.
将下极板向上平移
d
3
,设运动到距离上级板x处返回.
根据动能定理得,mg•(
d
2
+x)-
x
2d
3
•qU=0
联立两式解得x=
2
5
d
.故D正确,A、B、C错误.
故选:D.
答案解析:下极板未移动时,带电粒子到达下极板处返回,知道重力做功与电场力做功之和为零,向上移动下极板,若运动到下极板,重力做功小于克服电场力做功,可知不可能运动到下极板返回,根据动能定理,结合电势差大小与d的关系,求出粒子返回时的位置.
考试点:带电粒子在混合场中的运动;电容.
知识点:该题考到了带电粒子在电场中的运动、电容器、功能关系等知识点,是一道比较综合的电学题,难度较大.这类题应该以运动和力为基础,结合动能定理求解.