Question

13．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，从平行板电场左端的中点P以相同的初速度沿水平方向垂直于电场方向进入电场，它们分别落在A、B、C三点，可以判断（　　）

• A． 小球A带正电，B不带电，C带负电
• B． 三个小球在电场中运动时间相等
• C． 三个小球到达极板时的动能E_kA＜E_kB＜E_kC
• D． 三个小球在电场中运动的加速度a_A＞a_B＞a_C

Answer 1

分析 有图可知上极板带负电，所以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．则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：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：

由此可知不带电小球做平抛运动a₁=g，带正电小球做类平抛运动a₂=$\frac{G-f}{m}$，带负电小球做类平抛运动a₃=$\frac{G+f}{m}$．
根据题意，三小球在竖直方向都做初速度为0的匀加速直线运动，球到达下极板时，在竖直方向产生的位移h相等，据t=$\sqrt{\frac{2h}{a}}$得三小球运动时间，正电荷最长，不带电小球次之，带负电小球时间最短．
A、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，故水平位移最大的A是带正电荷的小球，B是不带电的小球，C带负电的小球．故A正确．
B、由于三小球在竖直方向位移相等，初速度均为0，由于电场力的作用，三小球的加速度不相等，故它们的运动时间不相等，故B错误；
C、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．E_kA＜E_kB＜E_kC，故C正确．
D、因为A带正电，B不带电，C带负电，所以a_A=a₂，a_B=a₁，a_C=a₃，所以a_A＜a_B＜a_C．故D错误；
故选：AC．

点评 本题要注意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，但加速度和做功均只在竖直方向，水平方向上速度相同，做匀速直线运动，故根据水平位移可明确对应的时间．