Question

如圖所示，在某一真空空間，有一水平放置的理想平行板電容器充電后與電源斷開(kāi)，若正極板A以固定直線OO′為中心沿豎直方向作微小振幅的緩慢振動(dòng)時(shí)，恰有一質(zhì)量為m帶負(fù)電荷的粒子（不計(jì)重力）以速度V₀沿垂直于電場(chǎng)方向射入平行板之間，則帶電粒子在電場(chǎng)區(qū)域內(nèi)運(yùn)動(dòng)的軌跡是（設(shè)負(fù)極板B固定不動(dòng)，帶電粒子始終不與極板相碰）（　　）

A．直線

B．正弦曲線

C．拋物線

D．向著電場(chǎng)力方向偏轉(zhuǎn)且加速度作周期性變化的曲線

Answer 1

分析：由題意可知，開(kāi)始時(shí)帶電粒子受力平衡．通過(guò)電容的定義式，平行板電容器的電容公式以及勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度公式進(jìn)行推導(dǎo)，可得出結(jié)論：只改變平行板電容器的板間距離的情況下，平行板電容器內(nèi)部的電場(chǎng)強(qiáng)度不變，從而可得出正確選項(xiàng)．

解答：解：
由題意可知E=

mg

q

，說(shuō)明此時(shí)帶電粒子受到的重力和電場(chǎng)力相等．
平行板電容器的電容：C=

?s

4kπd

（s為兩板的正對(duì)面積，d為兩板間的距離）
由E=

U

d

，C=

Q

U

以及C=

?s

4kπd

可推導(dǎo)出E=

4kπQ

?s

即E∝

Q

?s

，
由此式可知，若Q、S和介質(zhì)不變，只改變距離d，則電場(chǎng)強(qiáng)度E不變．
所以正極板A以固定直線0O′為中心沿豎直方向作微小振幅的緩慢振動(dòng)時(shí)，兩金屬板間的電場(chǎng)強(qiáng)度不變，帶點(diǎn)粒子受到的豎直向上的電場(chǎng)力就不變，其受力情況不變，則做類平拋運(yùn)動(dòng)．選項(xiàng)C正確，選項(xiàng)ABD錯(cuò)誤．
故選C．

點(diǎn)評(píng)：解決此類問(wèn)題，要注意以下兩方面的理解：
1、電容是表示電容器容納電荷的本領(lǐng)
（1）、定義式為：C=

Q

U

（=

△Q

△U

）
（2）、對(duì)于平行板電容器的電容有：C=

?s

4kπd

  （S為正對(duì)面積、d為兩板間的距離）
（3）、E=

U

d

，C=

Q

U

以及C=

?s

4kπd

可推導(dǎo)出E=

4kπQ

?s

，即E∝

Q

?s

，由此可見(jiàn)，若Q、S不變，只改變d，電場(chǎng)強(qiáng)度E不變．
2、處理平行板電容器類問(wèn)題時(shí)應(yīng)注意一下三點(diǎn)：
（1）、平行板電容器充電后，板間電場(chǎng)為勻強(qiáng)電場(chǎng)．
（2）、若電容器始終與電源相連，則兩板間的電壓U不變．
（3）、若電容器充電后，與電源斷開(kāi)，則電容器的帶電量Q不變．