题目内容
【题目】如图所示,电源电动势,内阻为,电阻、、、.电容.两板间距离为.
(1)开关接时,电容器哪个极板带正电,电荷量是多少?
(2)当开关由与接触到与接触,通过的电荷量是多少?
(3)若两极板中央有一个带电粒子,当电键与接触时,正好处于静止状态,若电键与接触后,带电粒子向哪极板运动?经过多长时间到达极板?(不考虑电容充放电时间,)
【答案】(1)2×10-5C;正电;(2)1.7×10-5C;负电;(3)向下极板运动;0.1s。
【解析】
试题(1)当开关接a时,电容器的电压
电量 Q1=CU1=2×10-6×5C=2×10-5C,由于上极板电势高,则上极板带正电荷.
(2)电键与b接触时,电容器的电压
则由Q=CU可知,开关由a接b的过程中,电量变化△Q=(U1+U2)C=8.5×2.0×10-6=1.7×10-5C
即通过R3的电荷量为1.7×10-5C.由于上极板电势低,则上极板带负电荷.
(3)当电键与a接触时,粒子正好处于静止状态,电场力与重力平衡,则知电场力方向竖直向上,且有:
若电键与b接触后,场强反向,电场力反向,则小球向下极板做加速运动.
根据牛顿第二定律得:
联立得:
由得:
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