5.如圖所示,水平放置的兩平行金屬板與一直流電源相連,一帶正電的粒子僅在重力和電場力作用下以初速度沿圖中直線從A運動到B,現(xiàn)將平行金屬板分別以O、O′為圓心在平面內同向旋轉相同角度(角度不太大,致平行金屬板并不會與AB線相交)后,對該粒子的運動情況分析正確的是( 。
A.粒子的重力勢能可能會變小
B.若平行金屬板逆時針轉動,則帶電粒子一定能夠沿直線從A運動到B
C.若平行金屬板順時針轉動,則帶電粒子電勢能一定減小
D.無論平行金屬板如何轉動,帶電粒子的動能一定增加

分析 帶電粒子原來沿直線運動,電場力與重力平衡.當將平行金屬板分別以O、O′為圓心在平面內同向旋轉相同角度時,此時P受到重力、電場力,合力向左或向右,故粒子做水平做勻變速直線運動,再分析粒子的動能和電勢能的變化.

解答 解:設板間距離原來為d.帶電粒子原來僅在重力和電場力作用下沿水平直線運動,所受的電場力和重力必定平衡,粒子做勻速直線運動,則電場力方向應豎直向上,大小與重力相等,即有mg=qE=q$\frac{U}bm4wunq$.
若平行金屬板順時針轉動較小角度α,此時粒子受到豎直向下的重力、垂直金屬板的電場力,電場力方向與豎直方向的夾角為α,如圖.
,則由幾何知識得知:轉過α角時,板間距離為dcosα,板間場強為E′=$\frac{U}{dcosα}$,電場力為F=qE′=$\frac{qU}{dcosα}$,電場力方向與豎直方向的夾角為α,豎直方向的分力為 Fcosα=$\frac{qU}4y0d9tc$.則得 Fcosα=mg,此時粒子在豎直方向上受力平衡,其合力水平向右,故帶電粒子沿AB直線水平向右作勻加速直線運動,重力不做功,重力不變,電場力做正功,電勢能減小,動能增大.
同理,若平行金屬板逆時針轉動,則帶電粒子將沿AB直線水平向右作勻減速直線運動,電場力做負功,電勢能增大,動能減小,而且粒子不一定能運動到B.故C正確,ABD錯誤.
故選:C

點評 本題要能根據(jù)運動情況分析粒子的受力情況,也能根據(jù)粒子的受力情況判斷其運動情況,關鍵要正確受力分析,根據(jù)牛頓第二定律判斷運動情況.

練習冊系列答案
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A.在玻璃中,a光的傳播速度小于b光的傳播速度
B.在真空中,a光的波長小于b光的波長
C.玻璃磚對a光的折射率小于對b光的折射率
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