如图,M、N是在真空中竖直放置的两块平行金属板,板间有匀强电场,质量为m、电荷量为-q的带电粒子,以初速度v由小孔进入电场,当M、N间电压为U时,粒子刚好能到达N板,如果要使这个带

问题描述:

如图,M、N是在真空中竖直放置的两块平行金属板,板间有匀强电场,质量为m、电荷量为-q的带电粒子,以初速度v由小孔进入电场,当M、N间电压为U时,粒子刚好能到达N板,如果要使这个带电粒子能到达M、N两板间距的

1
2
处返回,则下述措施能满足要求的是(  )
A. 使初速度减为原来的
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2

B. 使M、N间电压提高到原来的2倍
C. 使M、N间电压提高到原来的4倍
D. 使初速度和M、N间电压都减为原来的
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2

粒子刚好能达到B金属板时,根据动能定理得,-qU=0-

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2
m
v 20
,现在使带电粒子能到达MN板间距的
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2
处返回,则电场力做功等于-
qU
2

A、当初速度
v0
2
,U不变,则有带电粒子动能的变化Ek=0−
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m(
v0
2
)2=−
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8
m
v 20
≠−
qU
2
,故A错误;
B、电压提高到原来的2倍,则带电粒子运动到MN板中点时电场力做功W=−
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q(2U)=−qU
,与粒子动能变化相等,故B正确;
C、电压提高到原来的4倍,则带电粒子运动到MN板中点时电场力做功W=
1
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q(4U)=−2qU
,与粒子动能的变化不等,故C错误;
D、初速度减为原来的
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,则带电粒子动能变化减为原来的
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4
,MN板间电压减为原来的
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2
,则运动到MN板间中点电场力做功为原来的
1
4
,故D正确.
故选BD