(3 分)如图所示,三块平行放置的带电金属薄板 A、B、C…——2017 高考物理第 4 题答案解析

2017_江苏卷

2017 江苏 第 4 题 单选题 区分题
2017_江苏卷

4.(3 分)如图所示,三块平行放置的带电金属薄板 A、B、C 中央各有一小孔,小孔分别位于O、M、P 点。由O 点静止释放的电子恰好能运动到P点。现将C板向右平移到 $\mathbf { P } ^ { \prime }$ 点,则由O 点静止释放的电子(  )

A. 运动到P点返回
B. 运动到P和 $\mathbf { P } ^ { \prime }$ 点之间返回
C. 运动到 $\mathbf { P } ^ { \prime }$ 点返回
D. 穿过 $\mathbf { P } ^ { \prime }$ 点
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A

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【考点】AK:带电粒子在匀强电场中的运动

【专题】31:定性思想;43:推理法;531:带电粒子在电场中的运动专题

【分析】根据匀强电场电场强度的公式 $E = { \frac { U } { d } } ,$ ,电容的定义式 $C = { \frac { Q } { U } }$ 以及电容的决定式

$C = { \frac { \varepsilon _ { r } S } { 4 \pi k d } }$ ,联立得 $E = { \frac { 4 \pi k Q } { \mathfrak { z } _ { r } S } }$ ,知道在电量不变的情况下,改变两板间距离,场强不变,再结合动能定理进行讨论。
【解答】解:设AB 间电场强度为 $E _ { 1 }$ ,BC间场强为 $E _ { z }$ ,根据题意由O点释放的电子恰好能运动到P 点,根据动能定理,有
$e E _ { 1 } \ x _ { O M } - e E _ { 2 } \ x _ { M P } = 0 - 0 \textcircled { 1 }$
BC板电量不变,BC板间的场强
$E _ { z } \ = \frac { U _ { 2 } } { d } = \frac { Q } { C d } = \frac { Q } { \frac { e _ { r } S } { 4 \pi k d } \cdot d } = \frac { 4 \pi k Q } { \varepsilon _ { r } S } \textcircled { 2 }$
由 $\textcircled{2}$ 知 BC 板间的场强不随距离的变化而变化,当 C 板向右平移到 P'时,BC 板间的场强不变,由①知,电子仍然运动到P点返回,故A正确,BCD 错误;
故选:A。
【点评】解决考查带电粒子在电场中的运动,关键是要运用动能定理处理,注意在电量不变的条件下,改变极板间的距离场强不变。

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