题目内容
8.如图所示,电路中各元件的参数为:R1=R2=R3=10Ω,R4=30Ω,C=300μF,电源电动势E=6V,内阻不计,开始时开关S2断开,单刀双掷开关S1开始时接通触点2,求:(1)当开关S1从触点2改接触点1,待电路稳定后,电容C所带电荷量.
(2)若开关S1从触点1改接触点2后,直至电流为零止,通过电阻R1的电荷量.
(3)若开关S1保持与触点2连接,将开关S2闭合,待电路稳定后,电容C上极板所带电荷的电性和电荷量.
分析 (1)在直流电路中,电容器相当于断路;开关K接触触点2时,电容器不带电;开关K接触触点1时,4个电阻串联,根据欧姆定律得到电流和电容器两端的电压,从而得到带电量;
(2)开关K从触点1改为接触点2后,电容器相当于电源,根据并联电路的电压、电流关系得到两个支路的电流之比,从而得到通过电阻R1的电量.
(3)若开关S1保持与触点2连接,将开关S2闭合,电路结构是${R}_{1}^{\;}、{R}_{2}^{\;}$串联,${R}_{3}^{\;}、{R}_{4}^{\;}$串联,再并联,求出电容器上下极板的电势差,然后再求电量
解答 解:(1)当开关S1从触点2改接触点1,待电路稳定后,${R}_{1}^{\;}、{R}_{2}^{\;}、{R}_{3}^{\;}、{R}_{4}^{\;}$四个电阻串联,电容器两端的电压等于电阻${R}_{2}^{\;}、$${R}_{4}^{\;}$的电压之和
电路电流为:I=$\frac{E}{{R}_{1}^{\;}+{R}_{2}^{\;}+{R}_{3}^{\;}+{R}_{4}^{\;}}=\frac{6}{60}=0.1A$
${R}_{2}^{\;}、{R}_{4}^{\;}$两端的总电压为:$U=I({R}_{2}^{\;}+{R}_{4}^{\;})=0.1×40=4V$
电容C所带的电荷量为:$Q=CU=300×1{0}_{\;}^{-6}×4=1.2×1{0}_{\;}^{-3}C$
(2)若开关S1从触点1改接触点2后,直至电流为零止,电容器相当于临时电源,${R}_{1}^{\;}、{R}_{3}^{\;}$的总电阻20Ω,${R}_{2}^{\;}、{R}_{4}^{\;}$的总电阻40Ω,通过${R}_{1}^{\;}$的电流是${R}_{2}^{\;}$支路电流的2倍,即通过${R}_{1}^{\;}$的电量为总电量的$\frac{2}{3}$,所以有:
${Q}_{1}^{\;}=\frac{2}{3}Q=\frac{2}{3}×1.2×1{0}_{\;}^{-3}C=8×1{0}_{\;}^{-4}C$
(3)若开关S1保持与触点2连接,将开关S2闭合,待电路稳定后
${R}_{1}^{\;}、{R}_{2}^{\;}$串联,${R}_{3}^{\;}、{R}_{4}^{\;}$串联
${R}_{1}^{\;}$两端电压为:${U}_{1}^{\;}=3V$
${R}_{3}^{\;}$两端电压为:${U}_{3}^{\;}=\frac{1}{4}×6=1.5V$
电容器上极板电势高,上极板带正电,两极板的电势差为:U′=1.5V
带电量为:$Q′=CU′=300×1{0}_{\;}^{-6}×1.5=4.5×1{0}_{\;}^{-4}C$
答:(1)当开关S1从触点2改接触点1,待电路稳定后,电容C所带电荷量1.2×10-3C.
(2)若开关S1从触点1改接触点2后,直至电流为零止,通过电阻R1的电荷量8×10-4 C.
(3)若开关S1保持与触点2连接,将开关S2闭合,待电路稳定后,电容C上极板所带电荷的电性正电荷和电荷量4.5×10-4 C
点评 本题关键是理清两种情况下电容器的作用,然后根据电容器的定义公式和闭合电路欧姆定律列式求解.
A. | 子弹出枪口的速度是800m/s | |
B. | 小球第3s末的速度是6m/s | |
C. | 汽车以40km/h的速度通过约为2000 m的大桥 | |
D. | 汽车通过站牌时的速度7.2km/h |
A. | 8m/s | B. | 7m/s | C. | 6m/s | D. | 5m/s |
A. | φa>φb | B. | φa<φb | C. | U=2V | D. | U=100V |
A. | 改变磁场方向 | B. | 适当增大电流强度 | ||
C. | 改变电流方向 | D. | 适当减小磁感应强度 |
A. | 逐渐变大 | B. | 逐渐变小 | C. | 先变大后变小 | D. | 先变小后变大 |
A. | 作用于同一物体上的力就是共点力 | |
B. | 只有作用于同一点上的力才是共点力 | |
C. | 不管作用于几个物体,作用线交于同一点的力就是共点力 | |
D. | 不是同一物体所受的力一定不是共点力 |