Question

【題目】如圖所示，電源電動勢，內阻為，電阻、、、．電容．兩板間距離為．

（1）開關接時，電容器哪個極板帶正電，電荷量是多少？

（2）當開關由與接觸到與接觸，通過的電荷量是多少？

（3）若兩極板中央有一個帶電粒子，當電鍵與接觸時，正好處于靜止狀態，若電鍵與接觸后，帶電粒子向哪極板運動？經過多長時間到達極板？（不考慮電容充放電時間，）

Answer 1

【答案】（1）2×10-5C；正電；（2）1.7×10-5C；負電；（3）向下極板運動；0.1s。

【解析】

試題（1）當開關接a時，電容器的電壓

電量 Q1=CU1=2×10-6×5C=2×10-5C，由于上極板電勢高，則上極板帶正電荷．

（2）電鍵與b接觸時，電容器的電壓

則由Q=CU可知，開關由a接b的過程中，電量變化△Q=（U1+U2）C=8.5×2.0×10-6=1.7×10-5C

即通過R3的電荷量為1.7×10-5C．由于上極板電勢低，則上極板帶負電荷．

（3）當電鍵與a接觸時，粒子正好處于靜止狀態，電場力與重力平衡，則知電場力方向豎直向上，且有：

若電鍵與b接觸后，場強反向，電場力反向，則小球向下極板做加速運動．

根據牛頓第二定律得：

聯立得：

由得：