Question

【題目】如圖所示電路，電源電動(dòng)勢(shì)，內(nèi)阻，電阻，，，C為水平放置的平行板電容器，其電容，兩極板的間距取，結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字。

開關(guān)S處于斷開狀態(tài)時(shí)，平行板電容器的電壓是多大？所帶電荷量是多少？

開關(guān)S處于斷開狀態(tài)時(shí)，有一帶電微粒恰好能在平行板電容器中靜止不動(dòng)，求該微粒的電性及比荷；

在開關(guān)S由斷開到閉合的過程中，流過電阻的電荷量為多少？

Answer 1

【答案】（1）24V；7.210-11C；（2）4.210-3C/kg；（3）9.010-12C

【解析】

（1）當(dāng)開關(guān)S斷開時(shí)，電容器的電壓等于電阻R2兩端的電壓，根據(jù)歐姆定律及串聯(lián)電路電壓的分配關(guān)系，利用比例法可求電容器的電壓和電量。

（2）開關(guān)S斷開時(shí)帶電油滴恰好靜止在水平放置的平行金屬板正中間，電場(chǎng)力與重力平衡，即可求出該微粒的電性及比荷。

（3）當(dāng)S閉合后，電阻R3與R1并聯(lián)，電容器的電壓等于電阻R3兩端的電壓，求出電容器的電量，再求出電容器電量的變化量，即為流過R2的總電量。

（1）斷開時(shí)，電阻R3兩端電壓即為平行板電容器的電壓：U3===24V

電容器上的電荷量：Q1=CU2=3.010-1224C=7.210-11C

（2）設(shè)微粒質(zhì)量為m，電量為q，由圖可知，電容器的上極板帶正電，微粒受到的電場(chǎng)力與重力大小相等，方向相反，所以該微粒帶負(fù)電；當(dāng)開關(guān)S斷開時(shí)有：=mg

可得該微粒比荷：=，代入數(shù)據(jù)得：=4.210-3C/kg

（3）閉合后，R1與R2并聯(lián)，外阻為：R并===6

電容器上的電壓為：U===21V

則在開關(guān)S由斷開到閉合的過程中，流過R2的電量為：Q=Q1-CU并

代入數(shù)據(jù)得：Q=9.010-12C