Question

如圖所示,兩個(gè)有小孔、的平行金屬板、水平放置，并分別與電源的正負(fù)板相連，將一帶正電的小球從小孔正上方的點(diǎn)無初速釋放，不計(jì)空氣阻力，小球恰好能穿過小孔，下列情況中，小球仍能穿過的是（  ）

A．開關(guān)閉合，將板向下平移一段距離

B．開關(guān)閉合，將板向上平移一段距離

C．開關(guān)斷開，將板向下平移一段距離

D．開關(guān)斷開，將板向上平移一段距離

Answer 1

AB

分析：由題小球恰好能穿過小孔S₂，小球到達(dá)小孔S₂時(shí)速度恰好為零，此過程小球的重力做功等于克服電場力做功．開關(guān)S閉合，將N板向下或向上平移一段距離，電場力做功不變，而重力做功改變，根據(jù)動(dòng)能定理分析小球經(jīng)過小孔S₂時(shí)速度情況，確定小球能否穿過小孔．開關(guān)S斷開，板間場強(qiáng)不變，小球下落與原來同樣的高度時(shí)，速度為零，再分析兩板移動(dòng)時(shí)，判斷小球能否穿過小孔．
解答：解：A、由題小球恰好能穿過小孔S₂，小球到達(dá)小孔S₂時(shí)速度恰好為零．此過程小球的重力做功等于克服電場力做功．開關(guān)S閉合，將N板向下平移一段距離，電場力做功不變，重力做功增大，根據(jù)動(dòng)能定理分析可知，小球經(jīng)過小孔S₂時(shí)有向下的速度，一定能穿過小孔．故A正確．
B、開關(guān)S閉合，將M板向上平移一段距離，小球的重力做功等于克服電場力做功，根據(jù)動(dòng)能定理分析可知，小球到達(dá)小孔S₂時(shí)速度恰好為零，不能穿過小孔．故B錯(cuò)誤．
C、開關(guān)S斷開，電容器電量不變，距離變化，但板間場強(qiáng)不變，將N板向下平移一段距離，小球下落與原來同樣的高度時(shí)，速度為零，然后返回，不能穿過小孔．故C錯(cuò)誤．
D、開關(guān)S斷開，電容器電量不變，距離變化，但板間場強(qiáng)不變，將M板向下平移一段距離時(shí)，電場力做功減小，重力做功不變，則小球到達(dá)小孔時(shí)仍有向下的速度，能穿過小孔．故D正確．
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點(diǎn)評(píng)：本題應(yīng)用動(dòng)能定理分析小球的運(yùn)動(dòng)情況．根據(jù)動(dòng)能定理：當(dāng)總功為正值時(shí)，動(dòng)能增加；當(dāng)總功為負(fù)值時(shí)，動(dòng)能減小．在分析物體的運(yùn)動(dòng)情況時(shí)經(jīng)常用到．