题目内容

如图所示,LC电路中C是带有电荷的平行板电容器,两极板水平放置.开关S断开时,极板间灰尘恰好静止.当开关S闭合时,灰尘在电容器内运动.若C=0.4 μF,L=1 mH,求:

(1)从S闭合开始计时,经2π×10-5 s时,电容器内灰尘的加速度大小为多少?
(2)当灰尘的加速度多大时,线圈中电流最大?
(1)2g (2)加速度为g,且方向竖直向下时
(1)开关S断开时,极板间灰尘处于静止状态,则有mg=q,式中m为灰尘质量,Q为电容器所带的电荷量,d为板间距离,由T=2π,得T=2πs=4π×10-5 s,当t=2π×10-5 s时,即t=,振荡电路中电流为零,电容器极板间场强方向
跟t=0时刻方向相反,则此时灰尘所受的合外力为F=mg+q·=2mg,又因为F=ma,所以a=2g.
(2)当线圈中电流最大时,电容器所带的电荷量为零,此时灰尘仅受重力,灰尘的加速度为g,方向竖直向下.故当加速度为g,且方向竖直向下时,线圈中电流最大.
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