Question

【题目】如图所示电路，电源电动势E＝3 V，内阻r＝1 Ω，两个定值电阻阻值R1＝R2＝2 Ω，电容器的电容C＝20 μF。开关全部闭合时，一粒带电油滴恰能在极板间静止。取重力加速度g＝10 m/s2，求：

(1)极板的带电荷量大小；

(2)电源的效率；

(3)断开开关S2(认为电容器充放电过程极快完成)，油滴加速度的大小和方向。

Answer 1

【答案】(1)4×10-5C；(2)66.7%；(3)5m/s2，方向是竖直向上。

【解析】

(1)回路电流：I==1A，

电容器两板间电压：U=IR1=1×2=2V，

电容器带电：Q=CU=20×106×2=4×10-5C；

(2)电源输出功率：P=IU=1×2=2W，

电源总功率：P总=IE=1×3=3W，

电源效率：η= ×100%= ×100%=66.7%；

(3)设油滴带电q，极板间距d，

开始时=mg，

后来mg=ma，

代入数据解得：a=5m/s2，竖直向上；

答：(1)极板的带电量大小为4×10-5C；

(2)电源的效率为66.7%；

(3)断开开关S2时(认为电容器充放电过程极快完成)液滴的加速度的大小为5m/s2，方向是竖直向上。