运动状态和能量转化:
油滴进入电场前做自由落体运动,进入电场后做减速运动,并且恰好运动到下板时静止,随后返回——即下落运动全过程从静止到静止。
下落过程中重力势能最终完全转化为电势能:mg2d=Uq
现假设油滴初始位置到上板距离d1,两版间距离d2,则上式改写成mg(d1+d2)=Uq
两板与电池相连,则板间电压U不变。
当上板:
A、B:上板移动,d1变化,d2变化。(d1+d2)不变,mg(d1+d2)=Uq,因此油滴仍在下板处返回
C、D:下板上移,d2'=(2/3)d,两板间场强E'=U/(2/3)d=3U/2d,设油滴在距离上板x处返回。mg(d+x)=E'qx
(d+x)Uq/2d=qx*3U/2d
d+x=3x
x=d/2
所以选择C。