题目内容

用四个阻值均为R的电阻连成如图所示的电路,开关S闭合时,有一质量为,带电荷量为的小球静止于水平放置的平行板电容器的中点,平行板电容器的下极板接地。现打开开关S,这个带电小球便向平行板电容器的一个极板运动,并和此板碰撞,碰撞过程中小球没有机械能损失,只是碰后小球所带电荷量发生变化,碰后小球带有和该极板同种性质的电荷,并恰能运动到另一极板,设两极板间距离为,不计电源内阻,求:

1.小球开始带什么电?小球开始在中点的电势是多少?电源电动势E为多大?

2.小球与极板碰撞后所带的电荷量为多少?

 

【答案】

 

1.负  

2.

【解析】电势高于下极板,对带电小球进行受力分析,可知小球带负电荷,设电容器电压为U,则有: ]

 

解得:则小球开始在中点的电势

……………………6分

(2)设断开S后,电容器的电压为,则:

因为碰撞过程中小球没有机械能损失,只是碰后小球所带电荷量发生变化,所以对带电小球运动的全过程根据动能定理得:

解得:………………………4分

 

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