Question

如图所示,两个有小孔、的平行金属板、水平放置，并分别与电源的正负板相连，将一带正电的小球从小孔正上方的点无初速释放，不计空气阻力，小球恰好能穿过小孔，下列情况中，小球仍能穿过的是（  ）

A．开关闭合，将板向下平移一段距离

B．开关闭合，将板向上平移一段距离

C．开关断开，将板向下平移一段距离

D．开关断开，将板向上平移一段距离

Answer 1

AB

分析：由题小球恰好能穿过小孔S₂，小球到达小孔S₂时速度恰好为零，此过程小球的重力做功等于克服电场力做功．开关S闭合，将N板向下或向上平移一段距离，电场力做功不变，而重力做功改变，根据动能定理分析小球经过小孔S₂时速度情况，确定小球能否穿过小孔．开关S断开，板间场强不变，小球下落与原来同样的高度时，速度为零，再分析两板移动时，判断小球能否穿过小孔．
解答：解：A、由题小球恰好能穿过小孔S₂，小球到达小孔S₂时速度恰好为零．此过程小球的重力做功等于克服电场力做功．开关S闭合，将N板向下平移一段距离，电场力做功不变，重力做功增大，根据动能定理分析可知，小球经过小孔S₂时有向下的速度，一定能穿过小孔．故A正确．
B、开关S闭合，将M板向上平移一段距离，小球的重力做功等于克服电场力做功，根据动能定理分析可知，小球到达小孔S₂时速度恰好为零，不能穿过小孔．故B错误．
C、开关S断开，电容器电量不变，距离变化，但板间场强不变，将N板向下平移一段距离，小球下落与原来同样的高度时，速度为零，然后返回，不能穿过小孔．故C错误．
D、开关S断开，电容器电量不变，距离变化，但板间场强不变，将M板向下平移一段距离时，电场力做功减小，重力做功不变，则小球到达小孔时仍有向下的速度，能穿过小孔．故D正确．
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点评：本题应用动能定理分析小球的运动情况．根据动能定理：当总功为正值时，动能增加；当总功为负值时，动能减小．在分析物体的运动情况时经常用到．