题目内容

如图所示,水平放置的平行板电容器与一恒定的直流电压相连,两极板间距离d=10cm.距下板4cm处有一质量m=0.01g的不带电小球由静止落下.小球和下极板碰撞间带上了q=1.0×10-8C的电荷,反跳的高度为8cm,这时下板所带电量为Q=1.0×10-6C.如果小球和下板碰撞时没有机械能损失(即速度的大小不变),(取g=10m/s2)试求:
(1)该电容器极板间的电场强度多大?
(2)该电容器的电容多大?
(1)根据v2=2gh得,v=
2gh
=
20×0.04
m/s=
0.8
m/s

根据v2=2ah′得,a=
v2
2h′
=
0.8
2×0.08
m/s2=5m/s2

根据牛顿第二定律得:a=
mg-qE
m

解得E=
mg-ma
q
=5×103V/m

答:该电容器极板间的电场强度为5.0×103V/m.
(2)U=Ed=5×103×0.1V=500V
C=
Q
U
=
1×10-6
500
F=2000pF

答:该电容器的电容为2000pF.
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