Question

如圖所示，兩個有小孔S₁、S₂的平行金屬板M、N水平放置，并分別與電源的正負板相連，將一帶正電的小球從小孔正上方的P點無初速釋放，不計空氣阻力，小球恰好能穿過小孔S₂，下列情況中，小球仍能穿過S₂的是（　　）

A．開關S閉合，將N板向下平移一段距離

B．開關S閉合，將M板向上平移一段距離

C．開關S斷開，將N板向下平移一段距離

D．開關S斷開，將M板向下平移一段距離

Answer 1

分析：由題小球恰好能穿過小孔S₂，小球到達小孔S₂時速度恰好為零，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，根據動能定理分析小球經過小孔S₂時速度情況，確定小球能否穿過小孔．開關S斷開，板間場強不變，小球下落與原來同樣的高度時，速度為零，再分析兩板移動時，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，小球到達小孔S₂時速度恰好為零．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，根據動能定理分析可知，小球經過小孔S₂時有向下的速度，一定能穿過小孔．故A正確．
   B、開關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，根據動能定理分析可知，小球到達小孔S₂時速度恰好為零，不能穿過小孔．故B錯誤．
　　C、開關S斷開，電容器電量不變，距離變化，但板間場強不變，將N板向下平移一段距離，小球下落與原來同樣的高度時，速度為零，然后返回，不能穿過小孔．故C錯誤．
    D、開關S斷開，電容器電量不變，距離變化，但板間場強不變，將M板向下平移一段距離時，電場力做功減小，重力做功不變，則小球到達小孔時仍有向下的速度，能穿過小孔．故D正確．
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點評：本題應用動能定理分析小球的運動情況．根據動能定理：當總功為正值時，動能增加；當總功為負值時，動能減小．在分析物體的運動情況時經常用到．