Question

【題目】如圖所示電路，電源電動勢E＝3 V，內阻r＝1 Ω，兩個定值電阻阻值R1＝R2＝2 Ω，電容器的電容C＝20 μF。開關全部閉合時，一粒帶電油滴恰能在極板間靜止。取重力加速度g＝10 m/s2，求：

(1)極板的帶電荷量大小；

(2)電源的效率；

(3)斷開開關S2(認為電容器充放電過程極快完成)，油滴加速度的大小和方向。

Answer 1

【答案】(1)4×10-5C；(2)66.7%；(3)5m/s2，方向是豎直向上。

【解析】

(1)回路電流：I==1A，

電容器兩板間電壓：U=IR1=1×2=2V，

電容器帶電：Q=CU=20×106×2=4×10-5C；

(2)電源輸出功率：P=IU=1×2=2W，

電源總功率：P總=IE=1×3=3W，

電源效率：η= ×100%= ×100%=66.7%；

(3)設油滴帶電q，極板間距d，

開始時=mg，

后來mg=ma，

代入數據解得：a=5m/s2，豎直向上；

答：(1)極板的帶電量大小為4×10-5C；

(2)電源的效率為66.7%；

(3)斷開開關S2時(認為電容器充放電過程極快完成)液滴的加速度的大小為5m/s2，方向是豎直向上。