Question

如图所示，两个有小孔S₁、S₂的平行金属板M、N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P点无初速释放，不计空气阻力，小球恰好能穿过小孔S₂，下列情况中，小球仍能穿过S₂的是（ ）

A．开关S闭合，将N板向下平移一段距离
B．开关S闭合，将M板向上平移一段距离
C．开关S断开，将N板向下平移一段距离
D．开关S断开，将M板向下平移一段距离

Answer

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．
【解析】
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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