Question

5．如图所示，有三个质量相等，分别带正电，负电和不带电的小球，从上、下带电平行金属板间的P点．以相同速率垂直电场方向射入电场，它们分别落到A、B、C三点，则（　　）

• A． A带正电、B不带电、C带负电
• B． 三小球在电场中运动时间A球最大
• C． 在电场中加速度的关系是a_C＞a_B＞a_A
• D． 达到极板时，C粒子速率最大

Answer 1

分析 从图象中可以看到上极板带负电，平行板间有竖直向上的电场，正电荷在电场中受到向上的电场力，负电荷受到向下的电场力；不带电的小球做平抛运动，带负电的小球做类平抛运动，加速度比重力加速度大，带正电的小球做加速度比重力加速度小的类平抛运动．由此根据平抛和类平抛运动规律求解．

解答 解：AC、在平行金属板间不带电小球、带正电小球和带负电小球的受力如下图所示：

三小球在水平方向都不受力，做匀速直线运动，则落在板上时水平方向的距离与下落时间成正比，由于竖直位移相同，
根据h=$\frac{1}{2}$at²，得水平位移最大的A球运动时间最长即A球竖直方向的加速度最小，故A球带正电，水平位移最小的C球加速度最大，故C球带负电，则B球不带电，故AC正确；
B、三小球在水平方向都不受力，做匀速直线运动，则落在板上时水平方向的距离与下落时间成正比，所以A球运动时间最长，C球运动时间最短，故B错误．
D、根据动能定理，三小球到达下板时的动能等于这一过程中合外力对小球做的功．由受力图可知，带负电小球合力最大为G+F，做功最多动能最大，带正电小球合力最小为G-F，做功最少动能最小，即E_C＞E_B＞E_A，因此到极板时，C粒子速率最大，故D正确．
故选：ACD．

点评 确认不带电小球做平抛运动，带电小球做类平抛运动，分水平和竖直方向分析小球的运动，水平方向匀速直线运动，竖直方向初速度为0的匀加速直线运动，由运动的合成与分解进行分析．