Question

【題目】如圖所示，電容器固定在一個絕緣座上，絕緣座放在光滑水平面上，平行板電容器板間距離為d，右極板有一小孔，通過孔有絕緣桿，左端固定在左極板上，電容器極板連同底座、絕緣桿總質(zhì)量為M。給電容器充電后，有一質(zhì)量為m的帶正電環(huán)恰套在桿上以某一速度v0對準(zhǔn)小孔向左運(yùn)動，設(shè)帶電環(huán)不影響電容器極板間電場的分布。帶電環(huán)進(jìn)入電容器后距左極板的最小距離為d/2，則

A. 帶電環(huán)與左極板相距最近時(shí)的速度

B. 此過程中電容器移動的距離

C. 此過程屮電勢能的變化量

D. 帶電環(huán)減少的動能大于電容器增加的動能

Answer 1

【答案】BCD

【解析】試題分析：帶電環(huán)與極板間相距最近時(shí)兩者速度相等，選取帶電環(huán)與電容器構(gòu)成的系統(tǒng)作為研究對象，根據(jù)動量守恒定律，即可求出帶電環(huán)與左極扳相距最近時(shí)的速度大小；結(jié)合運(yùn)動學(xué)公式求解電容器移動的距離；在此過程，系統(tǒng)中，帶電小環(huán)動能減少，電勢能增加，同時(shí)電容器等的動能增加，系統(tǒng)中減少的動能全部轉(zhuǎn)化為電勢能．

帶電環(huán)進(jìn)入電容器后在電場力的作用下做初速度為v0的勻減速直線運(yùn)動，而電容器則在電場力的作用下做勻加速直線運(yùn)動，當(dāng)它們的速度相等時(shí)，帶電環(huán)與電容器的左極板相距最近，由系統(tǒng)動量守恒定律可得，解得，A錯誤；該過程中電容器向左做勻加速直線運(yùn)動根據(jù)運(yùn)動學(xué)基本公式得，環(huán)向左做勻減速直線運(yùn)動，由公式得，根據(jù)位移關(guān)系有，解得，B正確；在此過程，系統(tǒng)中，帶電小環(huán)動能減少，電勢能增加，同時(shí)電容器等的動能增加，系統(tǒng)中減少的動能全部轉(zhuǎn)化為電勢能，所以，聯(lián)立得，C正確；在此過程，系統(tǒng)中，帶電小環(huán)動能轉(zhuǎn)化為電勢能和電容器的動能，故D正確．