Question

请教高中物理：电场题（请说明理由，谢谢）

如图所示，两长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，然后使两板各绕其中点转过α角，如图中虚线所示，撤去外力，则P在两板间( )

A.保持静止
B.水平向左做直线运动
C.向左下方运动
D.不知α角的值无法确定P的运动状态

Answer 1

设初状态极板间距是d，旋转α角度后，极板间距变为dcosα，所以电场强度E′=E／cosα，而且电场强度的方向也旋转了α，由受力分析可知，竖直方向仍然平衡，水平方向有电场力的分力，所以微粒向左匀加速直线运动，
正确答案是B.解决题目的关键是确定新场强与原来场强在大小、方向上的关系.

追问

谢谢，但是由于旋转，导致正对面积减小，所以电场强度E'≠U/(dcosα)，所以F'cosα不一定等于mg呀？

追答

正对面积减小，但是F'cosa=qE'=mg.
正对面积的距离也变短了，电场强度加强了。
所以F‘cosa还是能等于mg的。

Answer 2

当金属板水平放置时，因P静止，所以 Eq=mg。
当金属板转过图示的α角后，P所受的电场力F也和竖直向上方向向左转过α角。F分解为竖直向上方向的F1=Fcosα，水平向左方向的F2=Fsinα。
因只是金属板转动，其它条件不变，故 E不变，则 F=mg。
P受竖直向下的力为 F3= mg-F1=mg(1-cosα)；水平向左的力 F2=Fsinα=mgsinα。
可知 P所受合力的方向向左下方，合力大小为一常量。
所以，P在电场内向左下方做匀加速直线运动。

Answer 3

正确答案是B，理由如下：
原来：F=qE=qU/d F=mg
后来：F'=qE'=qU/d'=qU/(dcosα)
F'向上的分力：F'cosα=qU/d=F=mg

追问

谢谢，但是由于旋转，导致正对面积减小，所以电场强度E'≠U/(dcosα)，所以F'cosα不一定等于mg呀？

追答

正对面积减小，但U=Ed的关系不变（原因是在中间区域近似为匀强电场）。