3.(6 分)一水平放置的平行板电容器的两极板间距为 d,极板分别与电池两极相连,上极板中心有一小孔(小孔对电场的影响可忽略不计)。小孔正上方 $\frac { \textrm { d } } { 2 }$ 处的 P 点有一带电粒子,该粒子从静止开始下落,经过小孔进入电容器,并在下极板处(未与极板接触)返回。若将下极板向上平移 $\frac { \mathsf { d } } { 3 }$ ,则从 P 点开始下落的相同粒子将( )

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2013_新课标I卷
3.(6 分)一水平放置的平行板电容器的两极板间距为 d,极板分别与电池两极相连,上极板中心有一小孔(小孔对电场的影响可忽略不计)。小孔正上方 $\frac { \textrm { d } } { 2 }$ 处的 P 点有一带电粒子,该粒子从静止开始下落,经过小孔进入电容器,并在下极板处(未与极板接触)返回。若将下极板向上平移 $\frac { \mathsf { d } } { 3 }$ ,则从 P 点开始下落的相同粒子将( )

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【考点】AK:带电粒子在匀强电场中的运动;AS:电容器的动态分析【专题】533:电容器专题
【分析】下极板未移动时,带电粒子到达下极板处返回,知道重力做功与电场力做功之和为零,向上移动下极板,若运动到下极板,重力做功小于克服电场力做功,可知不可能运动到下极板返回,根据动能定理,结合电势差大小与d的关系,求出粒子返回时的位置
【解答】解:对下极板未移动前,从静止释放到速度为零的过程运用动能定理得,$\mathtt { m g } = \frac { 3 } { 2 } \mathrm { d } \mathtt { - q } \mathtt { U } = 0 \ \cdot$ o将下极板向上平移 $\frac { \mathsf { d } } { 3 }$ ,设运动到距离上级板x 处返回。根据动能定理得, $\mathtt { m g } ^ { \bullet } ( \frac { \mathtt { d } } { 2 } + \mathtt { x } ) - \frac { \mathtt { x } } { \frac { 2 } { 3 } \mathtt { d } } ^ { \bullet } \mathtt { q } \mathtt { U } = 0$ 联立两式解得 $x = \frac { 2 \mathrm { d } } { 5 }$ .故D 正确,A、B、C错误。故选:D。
【点评】该题考到了带电粒子在电场中的运动、电容器、功能关系等知识点,是一道比较综合的电学题,难度较大.这类题应该以运动和力为基础,结合动能定理求解