Question

4．如圖甲所示，兩個(gè)平行金屬板P、Q正對(duì)豎直放置，兩板間加上如圖乙所示的交變電壓，t=0時(shí)，P板比Q板電勢(shì)高U₀，在兩板的正中央M點(diǎn)有一電子在電場(chǎng)力作用下由靜止開始運(yùn)動(dòng)（電子所受重力可忽略不計(jì)），已知電子在0～4t₀時(shí)間內(nèi)未與兩板相碰，則下列說(shuō)法中正確的是（　�。�

• A． 2t₀～3t₀時(shí)間內(nèi)電子運(yùn)動(dòng)的速度方向向左，且速度大小逐漸減小
• B． 3t₀～4t₀時(shí)間內(nèi)電子運(yùn)動(dòng)的速度方向向右，且速度大小逐漸減小
• C． t₀～2t₀時(shí)間內(nèi)電子的電勢(shì)能增加
• D． 在3t₀時(shí)刻電子的機(jī)械能最小

Answer 1

分析 平行板電容器兩極板帶電后形成勻強(qiáng)電場(chǎng)，帶電離子在電場(chǎng)中受到力的作用，根據(jù)牛頓第二定律求出加速度，分析各時(shí)間段電子的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)；電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能增加，機(jī)械能減小，電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減小，機(jī)械能增加．

解答 解：在0～t₀時(shí)間內(nèi)，P板電勢(shì)高，場(chǎng)強(qiáng)方向水平向右，所以電子所受電場(chǎng)力方向向左，加速度方向也向左，所以電子向左做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，在t₀時(shí)刻，速度最大；在t₀～2t₀時(shí)間內(nèi)，Q板電勢(shì)高，場(chǎng)強(qiáng)方向水平向左，電子加速度向右，所以電子向左做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，在2t₀時(shí)刻，速度減為0；在2t₀～3t₀時(shí)間內(nèi)，Q板電勢(shì)高，場(chǎng)強(qiáng)方向水平向左，電子加速度向右，所以電子向右做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，在3t₀時(shí)刻，速度最大；3t₀～4t₀時(shí)間內(nèi)，P板電勢(shì)高，場(chǎng)強(qiáng)方向水平向右，所以電子所受電場(chǎng)力方向向左，加速度方向也向左，所以電子向右做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，在4t₀時(shí)刻，速度減為0，回到遠(yuǎn)處；所以：
A、在2t₀～3t₀時(shí)間內(nèi)，電子運(yùn)動(dòng)的速度方向向右，且速度大小逐漸增大，故A錯(cuò)誤；
B、在3t₀～4t₀時(shí)間內(nèi)，電子運(yùn)動(dòng)的速度方向向右，且速度大小逐漸減小，故B正確；
C、在t₀～2t₀時(shí)間內(nèi)，電子向左做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能增加，故C正確；
D、在3t₀時(shí)刻，速度最大，機(jī)械能最大，故D錯(cuò)誤．
故選：BC．

點(diǎn)評(píng) 電子在極板間做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，分析各時(shí)間段電子的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)是解答此題的關(guān)鍵．也可以畫出電子運(yùn)動(dòng)的速度時(shí)間圖象求解，難度適中．