Question

如圖所示電路中，4個電阻阻值均為R，電鍵K閉合時，有質量為m，帶電量為q的小球靜止于水平放置的平行板電容器的正中間．現在打開電鍵K，這個帶電小球便向平行板電容器的一個極板運動，并與該極板碰撞．碰撞過程中小球沒有機械能損失，只是碰撞后小球所帶電量發生變化，所帶電荷的性質與該板所帶電荷相同．碰撞后小球恰好能運動抵達另一極板．設兩極板間距離為d，不計電源內阻，求：①電源電動勢ε多大？②小球與極板碰撞后所帶電量為多少？

Answer 1

答案：
解析：

①K閉合時，電容器極板間電壓U1＝＝ε，小球在板間靜止的條件為：帶負電且ε·＝mg 　　∴電動勢為ε＝ 　　②K斷開后，電容器極板間電壓變為U2，U2＝＝ε 　　U2＜U1，致使E2＜E1，小球向下極板運動． 　　設小球與下極板碰后帶電量為(電性不變，對全過程應用動能原理) 　　mg－q－mgd＋U2＝0 　　解得：＝q，仍帶負電．