Question

4．如图，两平行金属板水平放置并接到电源上，一个带电微粒P位于两板间恰好平衡，现用外力将P固定住（保持其电荷量不变），然后使两板各绕其中点转过α角，如图中虚线所示，再撤去外力以后，则P在两板间运动，其（　　）

• A． 重力势能将变大
• B． 重力势能将变小
• C． 电势能将变大
• D． 电势能将变小

Answer 1

分析 带电微粒P在水平放置的金属板间的电场内处于静止状态，说明处于平衡状态，竖直向上的电场力大小等于重力的大小，当两平行金属板分别以其中心为轴在竖直平面内转过相同的较小角度α，然后释放P，此时P受到重力、电场力，合力向左，故P做向左的匀加速直线运动，根据电场力做功情况，分析电势能的变化情况．

解答 解：设初状态时两金属板间距离是d，旋转α角度后，极板间距变为dcosα，根据公式U=Ed，U不变，可得转动后板间的电场强度与之前电场强度的关系为 E′=$\frac{E}{cosα}$，而且电场强度的方向也旋转了α．
由受力分析可知：原来竖直方向上有 mg=qE，转动后竖直方向有 qE′cosα=qE=mg，可见，微粒竖直方向受力仍然平衡，有水平向左电场力的分力，所以微粒水平向左做匀加速直线运动，则微粒的重力势能不变，向左做匀加速直线运动过程中，电场力做正功，则电势能减小．故ABC错误、D正确．
故选：D

点评 本题考查了已知受力求运动，正确受力分析，由牛顿第二定律判断运动情况，解决本题的关键是确定新场强与原来场强在大小、方向上的关系．