高中物理典型例题集锦三电学部分
25、如图221所示，A、B为平行金属板，两板相距为d，分别与电源两极相连，两板的中央各有小孔M、N。今有一带电质点，自A板上方相距为d的P点由静止自由下落P、M、N三点在同一竖直线上，空气阻力不计，到达N点时速度恰好为零，然后按原路径返回。若保持两板间的电压不变，则：A若把A板向上平移一小段距离，质点自P点下落仍能返回。B若把B板向下平移一小段距离，质点自P点下落仍能返回。C若把A板向上平移一小段距离，质点自P点下落后将穿过N孔继续下落。D若把B板向下平移一小段距离，质点自P点下落后将穿过N孔继续下落。分析与解：当开关S一直闭合时，A、B两板间的电压保持不变，当带电质点从M向N运动时，要克服电场力做功，WqUAB，由题设条件知：带电质点由P到N的运动过程中，重力做的功与质点克服电场力做的功相等，即：mg2dqUAB若把A板向上平移一小段距离，因UAB保持不变，上述等式仍成立，故沿原路返回，应选A。若把B板下移一小段距离，因UAB保持不变，质点克服电场力做功不变，而重力做功增加，所以它将一直下落，应选D。由上述分析可知：选项A和D是正确的。想一想：在上题中若断开开关S后，再移动金属板，则问题又如何选A、B。26、两平行金属板相距为231b所示的方波形电压，为U0，周期为T。现有一离子离子的质量为m，电量为q，图231处沿着与板平行的方向连续地图231bd，加上如图电压的最大值束，其中每个从与两板等距射入两板间的图221
电场中。设离子通过平行板所需的时间恰为T与电压变化周期相同，且所有离子都能通过两板间的空间打在右端的荧光屏上。试求：离子击中荧光屏上的位置的范围。也就是与O‘点的最大距离与最小距离。重力忽略不计。分析与解：各个离子在电场中运动时，其水平分运动都是匀速直线运动，而经过电场所需时间都是T，但不同的离子进入电场的时刻不同，由于两极间电压变化，因此它们的侧向位移也会不同。当离子在t0，T，2T时刻进入电场时，两板间在T2时间内有电压U0，因而侧向做匀加速运动，其侧向位移为y1，速度为V。接着，在下一
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图232
f个T2时间内，两板间没有电压，离子以V速度作匀速直线运动，侧向位移为y2，如图232所示。这些离子在离开电场时，侧向位移有最大值，即y1y2。当离子在Tt232T52T时刻进入电场时，两零，离子在水平方向做匀速直线运动，没有侧向位移，经后，两板间有电压U0，r