Question

10．如圖所示，平行板電容器水平放置，電源通過二極管給電容充電，上、下極板正中有一小孔，質量為m，電荷量為+q的小球從小孔正上方高h處由靜止開始下落，穿過小孔到達下極板小孔處速度恰為零（空氣阻力忽略不計，極板間電場可視為勻強電場）（　　）

• A． 若將上極板稍向上移動，則小球到達下極板小孔處速度恰為零
• B． 若將上極板稍向下移動，則小球到達下極板小孔處速度恰為零
• C． 若將下極板稍向上移動，則小球到達下極板小孔前速度就已為零
• D． 若將上極板稍向下移動，則小球到達下極板小孔處速度仍不為零

Answer 1

分析 若將上級板稍向上移動，分析電容器的電容、板間場強如何變化，根據粒子的受力情況分析小球到達下極板小孔處的速度．
若將上級板稍向下移動，根據動能定理求出小球恰好到達下極板時重力做功與電場力做功的關系，從而通過功能關系判斷下極板上移后能否到達下極板．同理分析上極板移動時，小球的運動情況．

解答 解：A、若將上級板稍向上移動，電容器的電容減小，而電壓不變，由Q=CU知，電容器的帶電量要減少，但由于二極管有單向導電，電容器不能放電，所以電容器的帶電量不變，根據推論可知，電容器板間場強不變，則小球所受的電場力不變，重力也不變，則小球的運動情況不變，因此，小球到達下極板小孔前速度就為零了，故A錯誤．
B、若將上級板稍向下移動，電容器的電容增大，電壓不變，由Q=CU知，電容器的帶電量要增大，電容器充電．由于電容器板間電壓不變，則小球到達下極板處時重力和電場力做功不變，由動能定理可知，小球到達下極板小孔處速度仍為零，故B正確．
C、若將下級板稍向上移動，由上分析可知，電容器板間場強不變，小球的運動情況不變，小球到達下極板小孔處仍有向下的速度，故C錯誤．
D、若將下級板稍向下移動，電容器板間電壓不變，則小球到達下極板小孔處時，電場力做功不變，而重力做功增大，由動能定理可知，小球到達下極板小孔處仍有向下的速度，故D錯誤．
故選：B

點評 本題的關鍵要抓住電容器板間的電壓不變，分析出電場強度的變化，結合動能定理和牛頓第二定律分析小球的運動情況．