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m,带电荷量为q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d,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:
解析:

  答案:(1)负

  (2)

  解析:(1)当S闭合时,小球静止于水平放置的平行板电容器的中点,上极板电势高于下极板,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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