如圖所示，三個定值電阻的阻值都為R=4Ω，開關K閉合時，有一質量為m=1.2×10﹣4kg帶電量為q=6×10...

問題詳情：

如圖所示，三個定值電阻的阻值都為R=4Ω，開關K閉合時，有一質量為m=1.2×10﹣4kg帶電量為q=6×10﹣6C的小球靜止於平行板電容器極板間的中點O．現在把開關K斷開，此小球向一個極板運動，並與此極板相碰，碰撞時無機械能損失，碰撞後小球恰能運動到另一極板處，設兩極板間的距離為d=2cm，電源內阻不計，g=10m/s2試求：

（1）電源電動勢E；                                

（2）開關斷開後，兩極板間電壓U′；

（3）小球和電容器一個極板碰撞後所帶的電量q′．

【回答】

解：（1）K閉合時，粒子靜止，受力平衡，則 qE=mg

得 E===200V

電容器板間電壓 U=Ed=200×0.02V=4V

由電路的結構得 U=E電，得電源的電動勢 E電=U=4V=6V

（2）開關斷開後，兩極板間電壓 U′=E電=3V；

（3）粒子向下運動，據動能定理有：

  （mg﹣E′q）•=﹣0

因為 mg=Eq，所以得 （Eq﹣E′q）•=﹣0

粒子與極板碰後，速率不變，

碰後據動能定理得 （E′q′﹣mg）d=0﹣

聯立得 （Eq﹣E′q）•+（E′q′﹣Eq）d=0

可得 E′q′=q

根據E=得 q′=q=×6×10﹣6C=7×10﹣6C

答：

（1）電源電動勢E是6V；                               

（2）開關斷開後，兩極板間電壓U′是3V；

（3）小球和電容器一個極板碰撞後所帶的電量q′是7×10﹣6C．

知識點：未分類

題型：計算題