Question

用四個(gè)阻值均為R的電阻連成如圖所示的電路，開(kāi)關(guān)S閉合時(shí)，有一質(zhì)量為，帶電荷量為的小球靜止于水平放置的平行板電容器的中點(diǎn)，平行板電容器的下極板接地。現(xiàn)打開(kāi)開(kāi)關(guān)S，這個(gè)帶電小球便向平行板電容器的一個(gè)極板運(yùn)動(dòng)，并和此板碰撞，碰撞過(guò)程中小球沒(méi)有機(jī)械能損失，只是碰后小球所帶電荷量發(fā)生變化，碰后小球帶有和該極板同種性質(zhì)的電荷，并恰能運(yùn)動(dòng)到另一極板，設(shè)兩極板間距離為，不計(jì)電源內(nèi)阻，求：

1.小球開(kāi)始帶什么電？小球開(kāi)始在中點(diǎn)的電勢(shì)是多少？電源電動(dòng)勢(shì)E為多大？

2.小球與極板碰撞后所帶的電荷量為多少？

 

Answer 1

 

1.負(fù)　　

2.

解析:電勢(shì)高于下極板，對(duì)帶電小球進(jìn)行受力分析，可知小球帶負(fù)電荷，設(shè)電容器電壓為U，則有： ]

 

解得：則小球開(kāi)始在中點(diǎn)的電勢(shì)

……………………6分

（2）設(shè)斷開(kāi)S后，電容器的電壓為，則：

因?yàn)榕鲎策^(guò)程中小球沒(méi)有機(jī)械能損失，只是碰后小球所帶電荷量發(fā)生變化，所以對(duì)帶電小球運(yùn)動(dòng)的全過(guò)程根據(jù)動(dòng)能定理得：

解得：………………………4分