如图所示,四个电阻阻值均为R,电键S闭合时,有一质量为m,带电量为q的小球静止于水平放置的平行板电容器的中点.现打开电键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量发生变化,碰后小球带有和该板同种性质的电荷,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)电源电动势E多大?(2)小球与极板碰撞后所带的电量为多少?
问题描述:
如图所示,四个电阻阻值均为R,电键S闭合时,有一质量为m,带电量为q的小球静止于水平放置的平行板电容器的中点.现打开电键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量发生变化,碰后小球带有和该板同种性质的电荷,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)电源电动势E多大?
(2)小球与极板碰撞后所带的电量为多少?
答
(1)当S闭合时,电容器电压为U,则:U=E1.5R•R=23E ①对带电小球受力分析得:qUd=mg ②由①②式 解得:E=3mgd2q &nb...
答案解析:(1)电键S闭合时,根据串并联电路的特点,求出电容器板间电压与电动势的关系,对小球受力情况进行分析,由电场力与重力平衡,即可求出板间电压,解得电源的电动势.
(2)断开S,由电路的关系求出电容器的板间电压,对带电小球运动的全过程,根据动能定理求解小球与极板碰撞后所带的电量.
考试点:闭合电路的欧姆定律;动能定理的应用;带电粒子在匀强电场中的运动.
知识点:本题是电路与电场两部分知识的综合,关键是确定电容器的电压与电动势的关系.