如图所示,两平行金属板始终接在电源上,当金属板水平放置时,其间有一个带电微粒恰好能在P点静止平衡;现让两金属板均绕各自的水平中心轴线逆时针迅速地转过α角(到达图中虚线位置),试判断P点的粒子是否还能保持平衡.若能,写出判断过程;若不能,求出此时粒子的加速度大小和方向.

问题描述:

如图所示,两平行金属板始终接在电源上,当金属板水平放置时,其间有一个带电微粒恰好能在P点静止平衡;现让两金属板均绕各自的水平中心轴线逆时针迅速地转过α角(到达图中虚线位置),试判断P点的粒子是否还能保持平衡.若能,写出判断过程;若不能,求出此时粒子的加速度大小和方向.

开始时,电场力qE=mg,设初状态极板间距是d,旋转α角度后,极板间距变为dcosα,因为电势差不变,则电场强度E′=Ecosα,电场力在竖直方向上的分力仍然等于重力,则合力沿水平方向,根据牛顿第二定律得,F合=mgtan...
答案解析:带电微粒P在水平放置的A、B金属板间的电场内处于静止状态,说明处于平衡状态,竖直向上的电场力大小等于重力的大小,当两平行金属板A、B分别以O、0′中心为轴在竖直平面内转过相同的较小角度α,然后释放P,此时P受到重力、电场力,合力向左,根据牛顿第二定律求出加速度.
考试点:带电粒子在混合场中的运动.


知识点:考查了已知受力求运动,正确受力分析,有牛顿第二定律判断运动情况,解决本题的关键是确定新场强与原来场强在大小、方向上的关系.